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8月28日-29日,2025智能汽车基础软件生态大会暨第四届中国汽车芯片大会在重庆举办。本届大会以“开源拓界,众行致远”为主题,由中国汽车工业协会和中国电子科技集团有限公司联合主办。本届大会聚焦智能汽车产业发展关键环节,设置了“1场闭门会、1场基础软件生态大会、1场芯片大会和1场开放原子开源基金会园区行”,旨在凝聚各方力量,促进协同创新,为全球贡献智能汽车生态“中国方案”。其中,在8月29日下午举办的“第四届中国汽车芯片大会”上,中科芯集成电路有限公司射频模拟研究室AFE芯片项目负责人林中瑀发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录:
这次分享主要分为四个方面:首先是介绍一下BMS的基本情况;然后从技术上有一些发展趋势的总结。第二部分是BMS的关键技术。第三部分是介绍一下电科芯片的BMS解决方案。最后是电科芯片的简短介绍。
BMS产品介绍,在座的都是汽车电子的专家,BMS大家应该都比较熟悉。但是新能源整车电池能量管理和保护的系统,分为很多部分。其中这个部分的组成还可以组成其他的一些部件,所以我们这次的重点是BMS重点是驱动通信芯片的介绍。BMS提供的功能主要是常规电压、电流、温度的监测,提供一些必要的保护,控制一些时序,控制一些电池的均衡状态等等,给用户提供一个充放电状态,SOC的指示,还有一些电池的健康程度,SOH的一些指标等等。
这个是BMS方案,给大家做一个展示。主流的BMS方案大概也就是这个样子,这里面分了几个大的核心部分,一个是MCU,接下来是AFE,这个可能是根据车型和电池数量的不同,AFE的数量也不尽相同,这里面我们展示的是100F的平台,接下来是一些辅助的供电芯片,还有一个是菊花链桥接芯片等等。电科芯片院恰好在这几个方面之前都做过一些小的工作,所以我们本次就把这几个部分集合在一起推出了一个全电科芯片化的BMS方案,现在针对主流的这些BMS方案,我们现在,比如说想在一家完成MCU、AFE等等其他小芯片的采购、集成还是比较麻烦的,但是电科芯片在这里面就比较有优势,我们这些芯片都给你。我们针对AFE芯片做一个技术方面的特征介绍,AFE芯片,这是一个领先国际大厂芯片的分析,大概给大家介绍一下。AFE芯片,像这一款芯片的特征尺寸是0.153um工艺,这还是比较大的,是一个成熟节点,但是这种芯片的特征在于我们的工作电压,工作电压是比较高的,最高工作电压可以达到100V以上,为了适配高的工作电压,这里采用了一些特殊的隔离技术,DTI隔离,这边还有一个比较要命的部件,就是基准,采用了一个比较先进的薄膜电阻工艺等等,这些东西其实看着是一个大线宽的芯片,但是关键是这里有一些区间工艺选择比较受限,供应商还没有那么多。
我们基于自研的芯片打造一个高性价比的方案,我们的目的是给用户提供一个准确的SOC信息,提供一个全面的保护功能,最关键的是我们提供全栈芯片一站式解决方案电科芯片院去年年底推出了12串AFE,今年马上会推出一个18串的AFE,随着年份的增加,单芯片所支持的电池节数是逐渐增加的,逐渐增加的电池节数带来的问题就是我们需要的工艺耐压是逐渐升高的,明年我们推出的24和30串的AFE可能就会考虑用到100V-200V的工艺平台,这就需要我们有更高的集成度,我们就需要各种DTI工艺隔离。我们刚才所讲的一个复杂的高精度基准方案的实现,接下来更复杂的公共安全方案,串数的增加,我们的采样方式就会带来变化。接下来AFE必备的一些功能,菊花链隔离,被动均衡300mA,高精度电压监测等等。趋势上来讲,这两年已经看到,先进的一些代表,我们已经推出了更高公共安全的设计,无线通讯的BMS。
电科芯片院正好是在之前工作中对6寸线和8寸线进行了一些基础打磨,更适合高电压,高精度模拟和数模混合的设计,所以基于我们自研的平台打造了一个120V以上的工艺,支持隔离的双线高压器件,未来考虑可能会升级到SOIBCD的工艺,还考虑到升级高精度基准,我们特意定义了自己的TFR工艺。另外一个技术趋势是方案集成,我们取消了中间商赚差价的环节,提供了高性能的平台,直接从芯片到系统,相当于我们两个部门的同事在直接交流,这样提供一个更高的性价比和更高的反应速度。芯片完不成的任务交给系统,系统完不成的任务芯片来定义。我们是打通了芯片到系统的环节。
这是我们的一个典型的BMS方案,我们用自研的MCU完成了BMS的监测、动作以及通讯的功能。还有一个趋势就是随着串数的增加,我们的功能安全方案也是复杂的,从去年推出的12、18串的AFE方案,电压是通过高压开关轮巡的方式已经转变到明年要推出的24-30串的冗余ADC的功能安全方式,为了考虑功能安全这块,整个AFE的架构是需要调整的。
至于AFE这块,我们对关键技术大概做了一下介绍。这块介绍一下我们自研的方案用到的一个高压的采样方式,一个是高电压采样,我们采用电压转电流再转电压,把整个电压拿到低压域,采用增益可调试PGA测量电流方式,增益是连续可调,要多少就多少,精准度可以大幅度提高。
第二个是基准,我之前做了一个小的计算,如果要满足8比特量化精度,基准要达到19.53个PPM/度的精度,16个莲花精度就要提高,这对于基准来讲要求是很高的。结合我们方案这边的应用,我们现在看起来,从经验来看,基准至少要达到10个PPM以内才具备用的资格,如果要追求更完美,那这10个PPM,有些时候往往是不够的。所以为了追求这么高的基准,我们电科芯片院用了一些特殊工艺,比如说刚才说的高精度的规格电阻。这里展示一下我们基于自研芯片的一些方案,首先是一个600V平台化的设计方案,我们采用的是主从结构设计,主板是用了自研的MCU,还有自研的通信协议芯片,基于自研的4颗的6815芯片完成了100V的电压采样。从板也具备非常良好的扩展性。
为什么强调AFE这么重要呢?我们大致经过了一些计算,100V的平台,AFE成本占比大概是34.3%,MCU的成本占比大概是8.8%,剩下的电源类的管理芯片大概占比1.6%,通讯管理类芯片大概是8.2%,等到了600V平台,这个占比完全就颠覆了,到了600V平台,AFE占比已经达到了51%以上,一半的BMS的方案的成本来自于AFE,反倒是MCU、电源管理、通讯类芯片成本降得比较多。所以我们对于AFE芯片的打造是对于整颗BMS方案的性价比提升是非常非常有利的。第三,全电科芯片BMS解决方案。
我们基于全国产化方案,基于自研芯片,具有一体式、分体式等多种平台,可以兼容市面上所有的电池形态。比如说我们这里有100V平台化BMS,400V平台化BMS等等,这些都是基于全电科芯片化的芯片来打造的,包括方案也是。最后介绍一下电科芯片院的情况,电科芯片院是中国电科24、26、44、58研究所以及旗下几个子公司在2022年成立的,覆盖了整个汽车电子的芯片设计、芯片制造、芯片封装、芯片测试和应用方案的国产化的全汽车产业链,我们的目标是致力于为汽车企业打造一个极低成本可信可用的供应链,我们
目前的芯片主要覆盖计算的控制、模拟、驱动、电源、通讯、功率、逻辑等等大概7个门类50余款芯片,大概是这样。谢谢大家!
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