主要观点总结
本文是关于“第四届汽车电气化电池技术论坛暨固态电池技术产业大会”的报道，纳芯微电子技术市场经理谭园介绍了汽车电气化浪潮下模拟芯片的演进趋势以及纳芯微的最新解决方案。文章涵盖了模拟芯片的发展趋势、车载BMS的最新解决方案、高低边开关和eFuse产品的演进、隔离电源的演进以及接口类产品的创新。同时，文章还介绍了纳芯微在半导体行业的发展情况和汽车领域的深度投入。
关键观点总结
关键观点1: 模拟芯片的发展趋势
随着汽车电气化的发展，模拟芯片面临多方面的趋势变化，包括应用趋势、系统要求、通信速率等方面的提升，以及半导体化式的开关演进趋势。
关键观点2: 车载BMS的最新解决方案
纳芯微针对汽车电气化趋势推出了多种车载BMS解决方案，包括高低边开关、eFuse产品、隔离电源等，以适应汽车电气化的发展趋势。
关键观点3: 纳芯微的产品创新
纳芯微在高低边开关、eFuse产品、隔离电源和接口类产品等方面进行了创新，推出了多种高性能、高可靠性的产品，以满足汽车系统的多样化需求。
关键观点4: 纳芯微在半导体行业的发展情况
纳芯微作为高可靠性高性能的模拟及混合芯片供应商，在半导体行业有深厚的技术积累和市场布局。2024年上半年，纳芯微在汽车领域的收入已经超过了33%，并持续深耕汽车领域，推出了一系列适应汽车电气化趋势的产品和解决方案。
正文
2024年10月30-31日，NE时代主办深圳科晶协办的“2024第四届xEV电池技术论坛暨第二届固态电池技术产业大会”，在上海嘉定召开。
论坛上，纳芯微电子技术市场经理谭园带来的这个主题是《汽车电气化浪潮下的模拟芯片的演进趋势》。
这次演讲主要包括四个话题：首先是想梳理一下BMS应用中模拟芯片的一个发展趋势，以及是说对IC的一个要求；二是纳芯微电子在车载BMS上最新解决方案。三是纳芯微对整个三电应用的解决方案；四是，纳芯微对汽车应用的整体布局。
模拟芯片的发展趋势
首先，纳芯微做了关于模拟芯片发展趋势的总结。具体选择了几个方面。第一是应用发展的趋势。大家提到BMS肯定就会提到是说续航、串数、电量的监控要足够的准，电芯类型的演进等。其实这个是对于更加专用的一类芯片，比如说AFE芯片、BJB芯片，需要通道更多，采样的精度更高，同步性更好，范围更宽。
第二，是整车发展越来越智能化，这些节点也要更加的智能，需要有更高的功率的密度，然后可能也会是说BMS可能把PDU智能化的配电系统也包进来。这种是对芯片类型的一个要求，其实是越来越多的高低边的开关，固态继电器，包括eFuse。芯片需求对应的一个趋势是数量大幅的增加，通道的个数也会快速的去增加。现在基本都是看四通道的、需要它更加智能、软件更加灵活可配置、有更多诊断报警能够实现，更高的可行性。
第三，整个系统对EMI的要求也越来越高。BMS主要功能是做电池管理，其特点是辅助电源电路能够更加简洁。这个对应的是隔离类的芯片和电源芯片。对于芯片的要求是不要给系统拉后腿，希望EMI表现要够好，集成度更好。
第四，模块通信速率提高，有更好的通信质量和鲁棒性，这是对接口类芯片要求和发展趋势。比如说对于CAN而言，可能更高的速率，我希望它可以支持CAN FD，希望它有更高的通信质量，甚至可以被MCU唤醒，这种功能可能都会落在通信芯片上。
第一个话题就是关于这种半导体化式的开关，BMS以及PDU应用中演进的趋势。现在汽车的架构变化非常快，并且仍然在演进之中。不管是域控，还是多合一的趋势，还是电气化智能化的趋势。IC的变化趋势，就是开关类器件会把这种机械式的会转到IC式来去做。
一是，功能更丰富，因为IC的衍生空间比较大。性能空间也会更大，例如开关速度、保护速度、精度等等。
二是，EMC性能更好，因为机械式的开关可能会有一些反弹，例如电流比较大、功率比较大，可能会对系统上EMC产生干扰。
三是，可靠性和寿命更强，IC类的器件的没有物理上的触点。
四是，可编程，落在系统上，功能是可编程的，颗粒度会比较细：它可能是单通道，它就可编程了。
五是，免维修。以保险丝为例，普通的保险丝坏掉了需要去换，但如果是eFuse的话，它就可以自恢复。
此外，还有小型化、轻量化的优势，以及节能等方面，也会有比较明显的差异。
右边放了两个比较典型的应用。一个就是配电上它可能会有这么多些这个开关。右下角其实是放了一个BMS，比如说主功率型的继电器、预充的继电器、绝缘监测类的、粘连检测类的信号继电器等等。
车载BMS上最新解决方案
结合着这样的一个趋势，看下纳芯微基于这些出了哪些产品。
首先是比较重磅一颗器件NSI7258，它是一个1700V耐压的固态继电器。这个1700V指的是副边背靠背碳化硅的耐压的能力。这颗芯片技术上有比较大的创新，它是固态的、IC类的。第二是隔离技术用的是电容型的隔离。它并不是一个光耦型的器件，是做了一个光耦型模拟输入。
NSI7258采用SOW12封装，所以它能够做到原副边封装爬电间距8mm，5000Vrms的耐压。
副边方面，由于考虑到这不是普通的隔离器件，普通的隔离器件可能原边副边对自己的地来说都是低压器件。这个器件副边也承受着高压，所以也把这个副边的爬电做到了同类型封装的最大，就是看到是这个尺寸是多大，它就是多大。
这种器件最典型的一个应用是BMS上一定会有的这个绝缘监测。现在不只是BMS上，可能在OBC、PDU上，甚至逆变器上都有可能会出现这样的电路。这个电路的作用，就是实时监测高压电池正和高压电池负对于车身来说，绝缘阻抗是不是足够大，是不是满足这个国标以及安规的标准。
NSI7258的优势，就是耐压更高，现在都是800V的车了，这个芯片是1700V的耐压。因为这颗芯片它是串在这个电阻网络中，所以它的漏电流也会对这个绝缘电阻的监测的精度会有影响。所以纳芯微产品的漏电流越小，它的精度就越好。
另外爬电距离对应安规标准的更高的母线电压，以及容隔技术。纳芯微这并不是光耦的技术，它是纯半导体工艺。它中间没有宏观的一些器件，没有多次封装的问题，也不存在光耦技术的光衰问题。
第二类高边开关。在系统中其实有非常多的这个高边的存在。通道可能越来越高，对导通电阻的要求可能越来越低。然后对于它的这个保护，纳芯微希望越来越全。这个其实也是比较针对BMS，包括是说配电应用来去开发的一个系列叫NSE34xxx/NSE35xxx这个系列。该系列其实有一通道、两通道、四通道产品都有。接地网络的话，纳芯微有右边展示的可能有两种这样的选择，包括是说在这个保护上，纳芯微其实也是做了非常精细的设计，可以看到非常的全。
第三类，eFuse产品。有eFuse跟传统保险丝不一样的点在于，传统保险丝方案一直以来都有类似于阻抗放在上面耗能。但是如果是用这种IC类的器件的话，在IC类其实是做了一个bypass的电路。也就是说这个系统中电流很小，纳芯微监测出来是说它小于某一个限制，根本就不会熔断，那就不要去消耗这个电能，给一个非常低阻的路径，就不要去拖累整机的功耗。
隔离电源在BMS上的应用趋势。刚刚有说到BMS设计的话，技术上的攻关难点是在架构上、采样和管理上的一些指标。但是这个电源也是在每个系统中它都是不可或缺的。
首先还是看一下它的这个位置是在电池包的高压采样和电池监控的MCU中间存在一个隔离。这个地方往往是一个隔离的SPI。光为这个隔离的SPI，就得做一路隔离电源出来给它供电。这个隔离电源往往可能还给高压测的，比如说ADC或者BJB芯片供电。它负载的要求是，电压5V或者12V，功率0.5W或1W，当然也可能会更高，就看负载是什么。
EMI要求方面，因为电源是有带点功率的产品。所以电路中，EMI的问题有时候非常难解决，以及是说设计的一个复杂度。在纳芯微这个系统中，因为电源它是一个辅助的存在，所以纳芯微倾向于简洁的设计方案。
这个方案，它可能市面上看到有两种。第一种，所有的优缺点，其实都是伴随着这个变压器，它到底在芯片内部还是在芯片外部。那左下角放的这个就是变压器在外面。变压器在外面它的好处就是这个输出电压，功率取决于你这个变压器的设计，所以它比较的灵活，左边这种的话成本会比较低，尤其是IC的成本。
此外，EMI的表现会比较好。因为变压器在外面可以做的很大，可以把开关频率做得很小。劣势，主要是两点，一是需要专门设计，然后PCB的size可能会比较大，因为变压器外置了；二是，一般拓扑都是开环的拓扑，所以它的负载调整率可能没有那么好。这些优缺点都是因为变压器在外面。
如果把变压器放进去，挑战就变成了对IC的挑战。它是完全镜像的，就是因为变压器放进来之后，电源是做好的，输出、功率比较固定。然后变压器放进来，PCB基板把这个电源设计放进了IC里，所以IC的成本肯定会提高。EMI的挑战，还因为将变压器放进了IC里，所以开关频率不得不做得非常高，不然的话就放不下，所以对EMI的挑战会比较大。
这样做的优势是对于PCB有好处，就是设计会比较简单，然后PCB的集成度、尺寸会比较好。然后负载调整率，因为做在里面肯定会做成闭环的，所以它的这个负载调整率也会比较好。
如果是我来看两种方案，其实我个人觉得，长久来看的话，右边这个肯定会是趋势。因为它的黄色的部分其实是对于IC的挑战，这是IC层面的难题，是IC需要克服的问题。
这个绿色的部分，其实对于PCB的一个优势。从可行性上来看，从技术的发展上来看，其实右边长期以来如果把这个成本把这个EMI给克服掉的话，右边会是更好的一个选择。
第一种就是这种推广的这种变压器外置的。它会比较简单，也就五个引脚的封装，然后有一个1W的，有一颗5W的。另外就是这种变压器放在里面的，其实纳芯微也有这个产品，并且它的EMI做的非常好。它是一个集成了0.5W的DCDC，并且带四个隔离器隔离通道的产品。这个产品的技术难度其实非常的高。通过对比可以看到，这个系列是可以做到非常高的EMI的水平。同时还能够保证是说我可以有50%左右的效率，加强绝缘并且封装比较小。
最后，接口。因为刚刚有提到是说纳芯微希望这个接口的通讯速率更快，通信质量更好。纳芯微也有接口类的产品，有自研专利的电路，可以直接的提高信号的质量。以及是说纳芯微还支持1.8V的VIO，就比如说那个MCU的话，或者SoC的一个电平的情况下，可以选一个电平转换。然后带睡眠模式的接口也有。
