导入客户超150家！这类国产芯片可pin to pin替换英飞凌
高边驱动（High Side Driver）也称之为高边开关，置于电源和负载之间，用于控制应用。
高边驱动需求不断增长，已形成对传统保险丝+继电器方案替代之势
作为智能开关的理想选择，高边开关通常由DMOS功率晶体管和CMOS逻辑电路构成，可实现全面的内置保护，以防止过载、动态过压、短路、超温、地面损耗、电源损耗、静电放电等情况的出现，目前已经在汽车和工业等对可靠性要求较高的场景中广泛应用。
在汽车领域，高边开关可用于车身控制域中的各种阻性、感性及容性负载的驱动，其在车内外的应用非常广泛，包括车内饰灯、头尾灯、座椅和方向盘及后视镜加热、电磁阀、门锁、电机等场景使用数量已经非常庞大。
资料来源：类比半导体
一辆新能源汽车大概拥有90个通道，无论是车内还是车外，里面需要使用大量的高边开关产品。其中，灯饰产品是目前最大的细分应用场景，不管是头灯、尾灯还是车内的内饰灯、迎宾灯、指示灯、投影灯等，这些灯都需要高边开关来进行驱动、开关和保护。
类比半导体市场总监范天伟介绍道，
作为一个多功能的数模混合产品，高边驱动里面涉及powerFET、controller、电源、传感器等很多复杂的技术，如果不能有效保护负载，导致负载损坏或导致高边驱动产品本身损坏，都会对整车的安全产生问题。
因此，目前汽车行业对于一个高边产品，主要关注阻性、感性与容性等负载的特性。三大负载类型里，最单纯的是阻性负载，其负载特性比较稳定。它考验的是高边驱动里的导通内阻，内阻越低所能带的阻性越大、额定电流越高；容性负载在启动时产生较大的浪涌电流，而实际的工作电流往往远小于浪涌电流，所以针对容性负载的限流保护的设计是一个挑战；而感性负载最为复杂，在关断时强烈的能量释放，产生的反向电动势一旦处理不当，将导致开关的毁灭性后果。因此，感性考验的就是高边负压和EAS能力，在设计高边开关的时候往往需要针对感性负载做特别的设计和测试。
近年来，随着新能源汽车电动化、智能化、网联化的不断发展，汽车的功能也越来越复杂。而这些功能都是需要不同的负载、不同的执行器来完成。因此，这给汽车带来的电子器件的数量也就越来越多。
范天伟指出：2022年，我国燃油车销量为1997.7万辆，平均使用高边的通道数在35个。新能源汽车为688.7万辆，高边驱动产品的通道数为75个。在去年燃油车及新能源汽车二者合计的高边驱动产品潜在市场在14~15亿颗左右，销售金额已达6.5亿元。而随着新能源车的发展，单车通道数也在不断增加。到今年为止新能源车的高边开关已经在去年75个的基础上上升到了90个通道。因此，预计今年高边开关通道数在中国市场将上升到20亿左右，金额约为11亿人民币。我们预计，到2025年，随着新能源车的渗透率不断增加，后续中国市场规模将会进一步增长至25~35亿元，整体发展前景非常乐观。
高边开关日益增长的市场，吸引了众多玩家布局。在国际上，包括英飞凌、意法半导体、德州仪器、恩智浦、罗姆等汽车半导体厂商目前都有在高边开关领域布局。其中，英飞凌作为该领域的主要技术开创者，目前市场份额占比最高，达到了约40%左右；国内市场方面，目前高边开关厂商仍然处于起步阶段，整体品类较少，且以点状形态的小电流、高内阻产品为主。
在高边开关行业，龙头是英飞凌和ST等国际厂商。像ST和英飞凌，使用的是集成的垂直工艺，可以做到更高的工艺集成度、而且覆盖不同的通道数，包括1通道、2通道、4通道、6通道，基本上他们的产品是最全的。而某些国际厂商用的是平面工艺，平面工艺有一个问题，本身的die size比较大，不容易把功率密度做高。一旦做高，它的Package会非常大，并且成本也会非常高，所以国际厂商大部分的产品，主要是围绕100毫欧以上的4通道、2通道、1通道产品为主；而在国内市场上，目前主要集中在80毫欧以上4通道、2通道甚至是1通道的高Rdson的小电流产品，经常会用在一些小灯的开关、小电源的配电里。整体而言，目前国内厂商的产品相对比较零散，并且在国内目前没办法达到类似英飞凌这样的垂直制造工艺能力。
在谈到当前高边开关的市场发展现状时，范天伟如是说。
业内周知，开关是一种司空见惯的器件，有继电器、自恢复保险丝、分离器件搭建MOSFET开关或者直接使用高边开关集成电路等多种实现方式。
此前，由于考虑成本等原因，汽车中的开关一般采用保险丝+继电器的方案，但随着汽车智能化产业变革的加速，传统的保险丝+继电器的方案由于功能有限，已经无法实现复杂的保护及诊断需求，同样分离式的MOSFET开关电路也有些力不从心。
在汽车产业变革加速的大背景下，单个HSD芯片凭借更丰富的功能以及更强的性能可取代1个保险丝加1个继电器的组合配置，已逐渐成为开关发展的趋势。这样一来，汽车中就有了更多新的位置可供安装其他器件，从而促进了汽车新一代分散式电源架构的发展。
高边驱动逐渐取代保险丝+继电器传统方案
资料来源：类比半导体
目前，特斯拉在Model 3的整车低压电气部分就已经取消掉了所有的保险丝和继电器，仅前车身域控制器就配置了21颗高边驱动芯片来进行功能控制。在行业龙头的示范作用下，预计汽车保险丝+继电器的开关方案将逐渐被HSD 芯片取代。
范天伟认为：高边开关把传统继电器和保险丝的保护功能全部集成在一颗芯片，不仅节省了线束成本，并增加了状态监控能够知道负载电流的高低并做出诊断和控制，在可集成更多功能、可靠性、开关次数、寿命以及轻量化等方面表现都远比传统方案优异。目前，整车厂正在以HSD芯片的方式替代继电器 + 保险丝的传统方案，尤其在以智能化作为卖点的新能源汽车厂商中这一趋势尤为明显。
高边产品已实现对英飞凌/ST的替代，在汽车领域已导入超过150家客户
高边开关其实并不是什么新的产品，英飞凌早在30多年前就涉足了相关领域。最近几年仅是伴随着新能源汽车的飞速发展，才让此前的一个不起眼的产品逐渐成为市场的“香饽饽”。
对于国产厂商而言，如果想要在这个被国外大厂垄断的市场突围，就必须要解决高边开关一系列难啃的问题，才有希望实现弯道超车。
范天伟指出：高边开关的技术壁垒很高，对相关公司的芯片设计能力、工艺制造能力和产品封测都提出了极高的要求。在工艺方面，ST、英飞凌等IDM企业无疑天然具备优势，尤其是其领先的BCD集成垂直工艺，在国内代工领域是尚未具备的。在这种背景下，我们想要抢占这块市场，只能另辟蹊径。其中，在制造方面，我们与代工企业联合利用我们更强大的powerFET的design架构能力，把性能做得更高，以弥补工艺上的不足；在产品方面，我们的产品会更快，市场调研更加精准，这样的话可以更往一些比较集中的领域去做，进而以点带面形成破局之势；在价格方面，和英飞凌相比，我们的产品拥有非常好的性价比，这样对客户来说可以节省很大一部分成本。
基于此，类比半导体在高边开关市场率先推出了车规级智能高边驱动HD7xxxQ系列产品，具备负载过流限制保护、相对过温保护、可配置闭锁功能的过热关断保护、高精度比例负载电流检测、OFF状态开路诊断等全方位的保护/诊断功能，可广泛应用于车内饰灯、头尾灯、座椅、方向盘、后视镜加热、电磁阀、门锁、电机等众多汽车场景。
按照通道的不同，HD7xxxQ系列可以分为HD70xxQ单通道以及HD70xx2Q双通道两大智能高边驱动产品系列。
类比半导体智能高边驱动HD7xxxQ产品家族
资料来源：类比半导体
具体来看，HD70xxQ车规级单通道智能高边驱动包含HD7008Q、HD7040Q、HD7080Q三个型号，分别对应6.5、40和80mΩ三档内阻，均提供SSOP14和SSOP16两种封装类型以实现PIN脚兼容，主要应用于座椅加热等汽车12V接地负载应用中，并可以提供进一步的智能保护功能，包括负载过流限制保护、动态过温保护以及过热关断保护等。
以HD7008Q为例，该产品能够对高边驱动进行智能控制、诊断、保护，导通电阻 RDS(ON) 典型值均为 6.5 mΩ，在同等阻性负载条件下可以允许通过更大电流。最大0.1uA的待机功耗，符合域控制器对低功耗需求趋势。此外，该产品还能提供高精度比例负载电流检测以及Vcc欠压关断、VDS钳位、过温、动态过温等全方位的保护和诊断功能。除了可以用在座椅加热、前大灯驱动等领域外，该系列产品还可以在多种10安培以上电流负载的场景下使用。
双通道产品方面，公司的HD70xx2Q 双通道系列产品包含了HD70152Q、HD70202Q、HD70402Q 和HD70802Q 四个型号分别对应15、20、40和80mΩ四档内阻。以HD70152Q为例，该产品最大 0.1uA 的待机功耗，导通电阻 RDS(ON) 典型值均为 15 mΩ，能够精确实时电流检测提供更快的检测需求，可以独立进行控制、诊断及保护，可用在汽车的尾灯、内饰灯上等领域。
类比高边产品主要特点
资料来源：类比半导体
类比把高边分成了三类，分别是1通道、2通道、4通道这三类产品。每个通道里，我们基本都做了不同的Rdson，包括8毫欧、20毫欧、40毫欧和80毫欧这四档，所以我们的高边矩阵共推出有8颗产品。目前我们已经量产的是2通道15毫欧和2通道20毫欧，我们现在送样阶段的是1通道8毫欧的产品，这个在国内我们是独一家。
范天伟说道，对我们客户来说，他们更希望使用pin to pin的产品，因为他们更容易替换。因此，基本上我们的HD7xxxQ这个系列的所有产品都是能够实现对ST和英飞凌的同类产品进行pin to pin的。虽然类比半导体目前的产品没有ST和英飞凌多，但也基本可以覆盖他们60%~70%的产品。
值得重点提及的是，类比的高边开关系列产品凭借更低的待机功耗（25℃为0.01μA；85℃为0.1μA）、更低的Rdson（最低做到6.5毫欧）以及更高可靠性的感性负载（英飞凌/ST为38V典型值；类比为45V），受到了下游客户的高度认可。据范天伟透露，目前公司高边驱动系列产品在国内汽车厂商和Tier1中的导入非常顺利，目前已经Din超过150家客户，并且在多家客户中已经实现批量供货。
资料来源：类比半导体
作为一家高品质模拟/数模芯片平台型供应商，类比半导体在汽车电子领域的布局除了高边产品外，还包括模拟前端、马达驱动、模数传感器等领域。目前，公司已量产的车规级离手检测AFE芯片、车规级直流有刷电机驱动器DR702/3Q等产品，已向众多主机厂商和Tier1客户批量供货，并实际应用在EPB、电门模块、电动尾门、天窗以及电动座椅等场景中，产品品质得到了客户的高度认可。
展望未来，范天伟表示：高边驱动产品将随着汽车智能化的发展，往更低的Rdson、更大的驱动电流、更多通道数的集成以及更低的静态功耗、更智能可编程化的方向去演变。而对于类比半导体来说，凭借领先的产品性能以及丰富的产品矩阵，公司现在已经在这个市场上做了一些弯道超车的工作，在中国本土十大汽车公司中类比已经导入了八家，相对来说已经卡了一个比较好的身位。当然，未来如果能跟产业链众多厂家建立起非常深层的战略合作的话，类比完全可以开发出更高集成度、更具差异化的产品，而不仅仅只是局限于pin to pin的跟随。
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