南芯科技高性能电源管理元件：为端到端自动驾驶提供强大动力

南芯半导体科技股份有限公司是国内领先的模拟和嵌入式芯片设计企业之一，公司聚焦移动设备电源、通用充电管理、适配器电源管理、汽车电子四大领域，致力于为客户提供端到端的完整解决方案。

2024年10月15日，在2024第二届长城汽车智能汽车技术研讨会暨走进长城汽车技术展上，南芯科技车载事业部车规产品线高级系统应用经理黄陆建提到，在汽车电子领域，公司布局全车电源管理，重点投入了车身域控制器、车载充电、影音娱乐与仪表盘以及ADAS等资源开发。同时黄陆建针对ADAS系统对电源芯片的需求分享了其观察，并针对上述需求全面介绍了南芯车载电源芯片的技术优势与产品解决方案。 

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黄陆建 | 南芯科技车载事业部车规产品线高级系统应用经理

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以下为演讲内容整理：

端到端电压转换方案与南芯科技概况

我们提及的“端到端”，具体指的是，例如，在汽车动力系统中采用的400V或800V电池所提供的电压。这一电压需经过多级转换，以适应如SOC、MCU或其他设备的不同电压需求。简而言之，我们的端到端方案就是通过一级、二级或三级转换，实现低压到所需电压的有效转换，并提供相应的电源转换方案。

有观点认为，AI的尽头是能源的象征，尽管电源芯片在用户体验中并非显而易见，但在能源转换过程中，它扮演着举足轻重的角色。

在介绍我们的产品前，请允许我先对公司进行简要介绍。南芯科技2016年启动运营，并于2023年在科创板成功上市。截至目前，公司员工总数已接近700人。公司当前聚焦的领域，除了汽车电子外，还包括移动设备电源、通用充电管理、适配器电源管理等，我们在这些领域深耕细作，开发出了多款性能卓越的芯片。

在车载领域，众所周知，汽车系统复杂且包含众多子系统，如ECU、EPM等。南芯科技在汽车电子领域，主要聚焦于车身域控制器、车载充电、影音娱乐&仪表盘以及ADAS等四大领域。这四大领域下涵盖了众多产品，为支持这一丰富的产品线，公司投入了大量人力进行汽车电源芯片的研发。

南芯科技在汽车电子领域的布局与优势

过去几年，行业一直面临着缺芯和缺货的问题。为解决这一问题，南芯科技在产业链供应方面做了充分准备。对于对国产化有强烈需求的客户或车厂，我们与国内晶圆厂和封测厂建立了紧密的合作关系，拥有强大的和深度合作基础。

我们在ADAS中提供了端到端的解决方案。这一方案可适应不同模块的需求，从ECU或DCU等区域开始，涵盖了算力芯片的外围设备，如摄像头、雷达、激光雷达等。针对不同的模块，我们开发了不同的芯片，因为很难用一款或两款芯片覆盖所有应用。

随着算力的不断提升，系统越来越复杂，对功率的需求也越来越大，同时板子的空间和尺寸也越来越小。这对ADAS的性能和响应速度提出了更高的要求，也对电源提出了新的需求。我将其总结为四点：一是小尺寸、高功率密度；二是高效率，低功耗，以延长车的续航；三是低噪音，降低干扰，减少设计成本；四是功能安全，随着ADAS从L2向L3、L4普及，功能安全已成为普遍要求。

尽管电源产品已相对成熟，但随着产品的不断迭代，对电源芯片的需求也在不断增加。针对上述需求，南芯科技开发的芯片在支撑小尺寸、高功率、低功耗以及完全可靠方面有着出色的表现。我们的芯片支持大于2.1兆的开关频率，这带来了诸多好处，如减少电感或电容的尺寸、避免AM干扰以及实现更快的负载响应等。

南芯科技的技术创新与产品介绍

我们采用了对称型、倒装封装技术。所谓对称型倒装封装，其优势在于能够显著提升效率，缩减页面数量，并有效减小占板面积。

以往，电源设计相对复杂，不仅涉及外置模式管，还涵盖补偿、原启动兼容性以及反馈电阻等多个方面。然而，随着电源芯片集成度的不断提高，我们已成功将更多外围器件集成至芯片内部，从而极大简化了客户的使用过程。当PPC或DCC的使用体验如同LDO一般简洁时，便充分证明了我们的电源芯片易于应用。

ADAS产品对品类丰富性提出了较高要求。因此，我们提供了P2P兼容的多种产品，最大配套电流可达16A，并支持一系列先进技术。

若深入探究，例如我们为何支持2.1MHz，以及如何实现这一频率，我进行了一个简单的算法分析。关键在于导通时间、输入输出电压及频率之间的关系。通常，我们的输入电压范围为19V至16V。当输入为16V，输出为3.3V时，导通时间需达到一个最小值，约为100纳秒。这就要求电源芯片的相关指标必须满足这一要求，通常需基于100纳米以下的技术。以我们的芯片为例，其导通时间为70纳秒，远低于100纳秒，从而确保了在输入16V、输出3.3V的条件下，能够稳定工作在2.1MHz的频率上。如此一来，便可实现成本降低和品牌提升的目标。 

再谈及对称型倒装技术，其核心概念在于封装的对称性。以我所绘制的两个红色框为例，左侧与右侧形成对称结构。这种对称性在PCB设计中尤为重要，因为它能形成两个对称的电流环路。根据物理学原理，这些对称的电流环路能够产生相互抵消的磁场，从而有效减少EMI。

 

图源：南芯科技

至于倒装技术，其背景在于传统封装中长引线可能导致的电阻增加、噪音和震荡问题。而倒装技术通过缩短引线长度，减小了集成参数，从而产生了更为干净的信号输出，有效降低了EMI和噪音水平。

在南芯科技，我们针对ADAS系统，为每个品类开发相应产品以支持电源转换。由于产品众多，我选取几个典型产品进行快速介绍。

SC81410Q/SC81420Q/SC81430Q/SC81444Q，此产品支持1至4安培电流，采用统一封装。此产品拥有对称型倒装技术封装。其外围设计简洁，易于使用。

SC81440Q/SC81460Q/SC81480Q，此系列定值为4安培和8安培。体积比前款产品稍大，因此支持的电力也更大，最大可支持8安培电流。单芯片即可支持8安培，且支持并联操作。若需两个芯片并联，则可达到12安培；两个8安培芯片并联，则可达到16安培。因此，从12伏降压至3.3伏或5伏，只要在16安培以内，均可通过我们这款小型、体积紧凑的芯片实现。同时，它还具备较小的体积和优良的EMC功能。

此外，我们还有升降压转换器SC8741Q，它不仅能直接降压，还能实现升压功能。在4至36伏范围内，无论电压如何变化，它都能稳定实现转换。此产品最大功率可达100瓦，可带动多个负载。

针对远端负载问题，我们提供了高边负载开关SC77401Q。该开关具备诊断功能，一旦线缆出现松动或破损，它能及时检测出来。

最后介绍的产品应用于ECU主板上。如今，摄像头数量可能少则4个，多则十几个。由于摄像头体积越来越小，可能仅为20×20或16×16的小体积，且内部还需放置32等元器件及其他组件，因此留给电源芯片的空间特别小。为此，我们发布了SC6201Q芯片，它可提供4路电源，且整个芯片体积仅为3×3。

（以上内容来自南芯科技车载事业部车规产品线高级系统应用经理黄陆建于2024年10月15日在2024第二届长城汽车智能汽车技术研讨会暨走进长城汽车技术展发表的《南芯科技高性能电源管理元件：为端到端自动驾驶提供强大动力》主题演讲。)

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