Automobilchips sind Automobilelektronik-ICs, eine Art eingebettete Systemchips, eines der elektronischen Teile für Autos, die häufig in Steuergeräten und anderen elektronischen Geräten von Automobilen verwendet werden. Mit Hilfe von Prozessoren und verschiedenen Schaltkreisen sind Automobilchips für die Regulierung mehrerer Funktionen des Autos verantwortlich, wie zum Beispiel die Motorsteuerung, die Sitzverstellung und den Betrieb des Audiosystems. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, sicherzustellen, dass das Auto auch in komplexen und veränderlichen Fahrumgebungen effizient, stabil und sicher funktioniert.
Gängige Arten von Automobilchips
1, Mikrocontroller (MCU)
Mikrocontroller sind eine Kernkomponente von Automobilchips und werden häufig zur Steuerung elektrischer Systeme in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie integrieren Speicher, Prozessoren, Ein-/Ausgabeschnittstellen und Logikschaltungen und sind für die Steuerung zahlreicher Funktionen wie Motor, Türen und Licht zuständig.
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2,Sensorchips werden verwendet, um verschiedene physikalische Parameter eines Autos, wie Temperatur, Licht und Ton, zu überwachen und diese Daten in Echtzeit an das Steuergerät des Autos zu übertragen. Sie bestehen in der Regel aus Sensorelementen und Schnittstellenschaltungen.
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3,Analog-zu-Digitalwandler (ADC)
Der ADC-Chip ist dafür verantwortlich, analoge Signale in digitale Signale umzuwandeln, damit das Computersystem im Auto sie interpretieren und verarbeiten kann. Dieser Chiptyp enthält eine analoge Front-End-Schaltung, eine Abtastschaltung und eine digitale Schaltung und wird häufig bei der Messung elektrischer Signale verwendet.
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4, Digitaler Signalprozessor (DSP)
DSP-Chips sind speziell für die digitale Signalverarbeitung konzipiert und werden häufig in Automobilen zur Audio- und Bildverarbeitung verwendet. Sie bestehen aus einem Prozessorkern und zugehörigen Logikschaltungen und verbessern die Leistung von Audio- und Videosystemen in Kraftfahrzeugen.
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5,Speicherchips werden zum Speichern von Daten verwendet, die während des Betriebs eines Fahrzeugs generiert werden, wie z. B. Wartungsaufzeichnungen, Fahrerpräferenzen und Musikbibliotheken. Diese Daten sind entscheidend für die Verbesserung der Fahrzeugleistung, Effizienz und des personalisierten Erlebnisses.
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Lieferanten:
Zulieferer von Automobilchips lassen sich in zwei große Lager einteilen: internationale Hersteller und inländische Unternehmen, die mehrere Bereiche wie Leistungshalbleiter, MCUs und Chips für autonomes Fahren abdecken. Derzeit haben internationale Hersteller immer noch eine dominierende Stellung inne, aber der Prozess der inländischen Substitution beschleunigt sich und lokale Unternehmen haben in bestimmten Bereichen Durchbrüche erzielt.
Ⅰ.Führende internationale Lieferanten
Infineon
Der umfassendste Chiplieferant für die Automobilindustrie mit Produktlinien für Leistungshalbleiter, Sensoren, MCUs usw. Das Unternehmen verfügt über 15 Produktionsstandorte weltweit. Seine IGBT-Module haben einen führenden Marktanteil bei den elektrischen Steuerungssystemen von Fahrzeugen mit neuer Energie.
NVIDIA hat mit Autoherstellern wie BYD und Li Auto zusammengearbeitet, um intelligente Fahrchips zu entwickeln. Obwohl sein H20-Chip Exportbeschränkungen unterliegt, wird sein CUDA-Ökosystem immer noch häufig für das Training autonomer Fahralgorithmen genutzt.
NXP, Renesas Electronics und Texas Instruments hielten im ersten Halbjahr 2024 zusammen einen Anteil von 47,8 % am weltweiten Automotive-Halbleitermarkt und lieferten hauptsächlich Produkte der mittleren bis oberen Preisklasse wie Kommunikations- und Analogchips.
II. Repräsentative inländische Unternehmen
◆ BYD Semiconductor
Der führende inländische Hersteller von IGBT- und SiC-Leistungsgeräten für die Automobilindustrie. Die Produkte umfassen Leistungshalbleiter, MCUs und Sensoren, die in allen BYD-Fahrzeugmodellen und für externe Kunden eingesetzt werden.
◆ Horizont
Die Journey-Chipserie konzentriert sich auf KI-Chips für autonomes Fahren und wurde in Modellen von Li Auto, Changan und anderen Marken installiert und bietet integrierte Lösungen für Algorithmen und Computerplattformen.
Die Chips der Ascend-Serie von Huawei HiSilicon unterstützen die Datenverarbeitung beim autonomen Fahren, Kirin-Chips ermöglichen intelligente Cockpits und 5G-Kommunikationschips verbessern die Fähigkeit zur Verbindung von Fahrzeug zu Fahrzeug.
◆ Andere aufstrebende Hersteller
● Black-Sesam-Technologien:Der HuaShan A1000-Chip unterstützt autonomes Fahren auf L3/L4-Ebene.
● Guoxin-Technologie:MCU- und DSP-Chips in Automobilqualität-werden in der Karosseriesteuerung eingesetzt.
● China Resources Mikroelektronik:Das Hauptantriebsmodul der SiC-MOS-Plattform der zweiten-Generation wurde in Massenproduktion hergestellt-.
III. Richtungen technologischer Durchbrüche
Inländische Chips entwickeln sich vom mittleren -zum -niedrigen-Endniveau hin zum oberen -Endniveau.
● Leistungshalbleiter:China Resources Microelectronics und Finspan Semiconductor haben 1200-V-SiC-MOSFET-Module auf den Markt gebracht.
● MCU:Chuangwei Semiconductor hat die spezielle Body-Control-Chip-Serie BAT32A4x9 für Automobile herausgebracht.
● Intelligente Fahrchips:Xingchi Technology hat die X9/V9-Serie vorgestellt, die intelligente Cockpits und autonomes Fahren umfasst.
Chip-Herstellungsprozess:
Der gesamte Chip-Herstellungsprozess umfasst mehrere Phasen: Chip-Design, Wafer-Herstellung, Verpackung und Tests, um nur einige zu nennen. Von diesen ist die Waferherstellung besonders komplex. Die folgende Abbildung hilft uns, den Chip-Herstellungsprozess zu verstehen, insbesondere die Phase der Wafer-Herstellung. Es beginnt mit dem Chipdesign, bei dem ein „Muster“ entsprechend den Designanforderungen generiert wird.
Wafermaterial
Der Rohstoff zur Herstellung von Chips ist der Wafer. Wafer bestehen hauptsächlich aus Silizium, das aus Quarzsand raffiniert wird. Das Silizium wird auf einen extrem hohen Grad (99,999 %) gereinigt und dann zu Siliziumkristallbarren geformt, die als Halbleitermaterial für integrierte Schaltkreise dienen. Diese Barren werden in dünne Wafer geschnitten, die bei der Chipherstellung verwendet werden. Dünnere Wafer senken die Herstellungskosten, erfordern jedoch fortschrittlichere Verarbeitungstechnologien.
Waferbeschichtung
Auf den Wafer wird eine Beschichtung aufgebracht, um Oxidationsbeständigkeit und hohe Temperaturtoleranz zu gewährleisten. Bei dieser Beschichtung handelt es sich um eine Art Fotolackmaterial.
Fotolithographie, Entwicklung und Radierung
Bei diesem Verfahren werden chemische Materialien verwendet, die gegenüber ultraviolettem (UV) Licht empfindlich sind. Durch die Einwirkung von UV-Licht wird der Fotolack weicher und löst sich auf. Durch die Steuerung des Musters einer Maske kann die gewünschte Chipstruktur erzeugt werden.
Zunächst wird eine Schicht Fotolack auf den Siliziumwafer aufgetragen. Anschließend wird eine Fotomaske über den Wafer gelegt und UV-Licht darauf projiziert. Die belichteten Bereiche lösen sich auf und werden mit einem Lösungsmittel abgewaschen, wobei ein Muster zurückbleibt, das mit dem der Maske identisch ist. Durch diesen Prozess entsteht die erforderliche Siliziumdioxidschicht.
Doping mit Verunreinigungen
Ionen werden in den Wafer implantiert, um Halbleiterregionen vom Typ P- und N- zu erzeugen. Der Prozess beginnt damit, dass ausgewählte Bereiche des Siliziumwafers freigelegt und in eine chemische Ionenmischung eingetaucht werden. Durch die Dotierung verändert sich die elektrische Leitfähigkeit dieser Bereiche, sodass jeder Transistor ein- und ausschalten oder Daten speichern kann.
Einfache Chips erfordern möglicherweise nur eine einzige Schicht, während komplexe Chips aus vielen Schichten bestehen. Der Prozess der Fotolithographie und Dotierung wird mehrfach wiederholt, wobei verschiedene Schichten durch Kontaktöffnungen verbunden werden. Dies ähnelt in gewisser Weise der Herstellung mehrschichtiger Leiterplatten (PCBs). Fortschrittliche Chips erfordern möglicherweise mehrere Siliziumdioxidschichten, was zu einer dreidimensionalen Struktur führt.
Wafertests
Nach den oben genannten Prozessen enthält der Wafer zahlreiche gitterartige Chips. Die elektrischen Eigenschaften jedes Chips werden mithilfe von Sondennadeln getestet. Da ein einzelner Wafer eine große Anzahl an Dies enthält, ist die Organisation von Sondentests äußerst komplex. Aus diesem Grund produzieren Halbleiterhersteller in der Regel Chips mit den gleichen Spezifikationen in großen Mengen. Höhere Produktionsmengen senken die Kosten pro Chip, was ein Grund dafür ist, dass gängige Halbleiterbauelemente relativ kostengünstig sind.
Verpackung
Sobald die Waferherstellung abgeschlossen ist, wird der Wafer in Würfel geschnitten und die einzelnen Chips werden montiert und mit externen Anschlüssen verbunden. Abhängig von den Anwendungsanforderungen können verschiedene Pakettypen verwendet werden. Aus diesem Grund kann derselbe Chipkern in unterschiedlichen Gehäuseformen erhältlich sein, beispielsweise DIP, QFP, PLCC und QFN. Die Paketauswahl hängt hauptsächlich von Faktoren wie Anwendungsanforderungen, Betriebsumgebung, Marktnachfrage und Benutzerpräferenzen ab.
Der letzte Schritt bei der Chipherstellung ist das Testen, das in allgemeine Tests und spezielle Tests unterteilt werden kann.
Bei allgemeinen Tests werden die verpackten Chips unter verschiedenen Bedingungen bewertet, um elektrische Eigenschaften wie Stromverbrauch, Betriebsgeschwindigkeit und Spannungstoleranz zu überprüfen. Basierend auf den Ergebnissen werden die Chips in verschiedene Leistungskategorien eingeteilt.
Um spezifische Kundenanforderungen zu erfüllen, werden spezielle Tests durchgeführt. Ausgewählte Chips mit ähnlichen Spezifikationen werden gezielten Tests unterzogen, um festzustellen, ob sie bestimmte technische Parameter erfüllen. Abhängig von den Ergebnissen können die Hersteller entscheiden, ob ein individuelles Chipdesign erforderlich ist.
Chips, die die erforderlichen Tests bestehen, werden mit Spezifikationen, Modellnummern und Herstellungsdaten gekennzeichnet, verpackt und an Kunden versendet. Chips, die die Spezifikationen nicht erfüllen, werden möglicherweise für Anwendungen mit geringerer{1}Leistung herabgestuft oder als fehlerhafte Produkte entsorgt.
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