纳芯微车规传感器解决方案赋能汽车电动化、智能化发展

Release time:2023-05-11
author:AMEYA360
source:网络
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  在日前举办的2023深圳国际传感器与应用技术展览会(Sensor Shenzhen 2023)上,纳芯微产品线总监赵佳博士发表精彩演讲,分享了行业趋势、传感器芯片国产化历程和未来市场机会,并接受了媒体采访。

  赵佳表示,智能传感器是智能化时代信息系统与外界环境交互的重要手段和感知信息的主要来源,也是决定未来信息技术产业发展的重要基础。近年来国内不断发布的利好政策为国产化替代提供了巨大市场机遇。国产半导体厂商唯有继续沉淀,精耕细作,更好地理解客户需求,助力客户提升差异化竞争力,才能在快速发展中站稳脚跟。

纳芯微车规传感器解决方案赋能汽车电动化、智能化发展

  智能传感器的发展与布局

  传感器是一个高度融合的领域,涵盖材料、物理结构、电路等方面,纳芯微就是一家从事高性能、高可靠性模拟信号和混合信号芯片的公司。据赵佳介绍,纳芯微成立于2013年,根据2022年报数据,公司2022年年度实现营业收入为16.70亿元。

  纳芯微企业战略是用感知驱动未来,基于构建数字世界和现实世界的桥梁进行产品布局,涵盖前端感知系统、中间数字互连,到后端反馈现实世界的驱动系统。对于如何保持技术领先地位?赵佳表示,纳芯微的技术、产品开发核心逻辑是聚焦核心市场和应用规划产品布局。

  首先在公司文化层面鼓励创新,“持续学习,坚持长期价值”;尊重技术,重视工程师文化建设和对工程师的长期培养,持续不断进行技术创新和分享。作为一家立足于长期发展的科技公司,纳芯微研发方面持续投入,吸引和长期培养优秀人才是保持技术领先的关键。

  第二是与行业头部客户紧密合作,不断增强系统方案研究能力,通过与系统厂商的深度沟通识别终端客户的系统应用痛点,助力客户提升差异化竞争力;同时也与行业关键客户以战略合作的形式共同定义引领行业发展的新产品。

  第三是建立可靠、可信赖的质量体系保障,从产品的研发、测试、生产到交付,纳芯微建立了全面的质量管理流程和体系,对质量严格把关以保证产品具有竞争力。

  产品布局方面,纳芯微比较成熟的量产传感器产品包括磁传感器、压力传感器和温湿度传感器;此外,还为合作伙伴提供整套传感器、调理电路设计,还有未来的技术组合和储备。

  赵佳回顾到,纳芯微在传感器领域的积累较早,2014年量产第一颗加速度计调理芯片,之后在高精度信号链、隔离接口和电机驱动方面都有了技术储备。纳芯微在汽车传感器应用方面的布局包括智能座舱、车身系统、混动及新能源动力总成、电池管理、OBC/DCDC、热管理系统等。

  纳芯微的主电机电流和母线电流传感器也是国内最早实现量产的,主要用在热管理系统的复杂工作环境,这方面压力传感器、电流传感器、位置传感器布局非常丰富。

  赵佳表示,霍尔电流传感器芯片研发历时三年,2021年推向市场,2022年同类产品国内发货量领先。在功率大、要求非常高的汽车主驱电机解决方案中,纳芯微的方案也已广泛应用。

  纳芯微涉足汽车应用的第一颗量产芯片是2016年应用在汽车里的刹车压力芯片,涵盖传统动力总成进气压力、出气压力、节气门位置踏板、位置液面检测以及真空助力、油压等布局。现在,各种接口互连、供电电源、驱动侧、运放、高精度参考都有完整的解决方案。

  他自豪地说,目前市面上主流汽车中都有纳芯微的芯片。在产业化落地方面,纳芯微也在引领,OBC/DCDC产品都已量产。

  最近,纳芯微与大陆集团旗下合资公司陆博就乘用车关键零部件轮速传感器本土化项目签署产品合作协议,在技术与安全领域深度合作,共同推进汽车芯片国产化进程。纳芯微的汽车电子产品布局、装车量以及装车后的质量表现获得了国际大厂的认可。

  传感器和信号链的重点布局

  从纳芯微的产品路线图可以看出,纳芯微始终坚持聚焦汽车电子和泛能源行业(包括模块电源、光伏、储能、工控、电力电子、白电等),围绕传感器、信号链和电源管理三大领域不断丰富产品矩阵。

  据赵佳介绍,汽车是纳芯微的主要目标市场之一,通过持续深耕汽车电动化和智能化应用,不断提高国产芯片的覆盖率。电动化方面,在新能源汽车主驱逆变器、电池管理系统、OBC/DCDC、PDU和热管理系统中纳芯微布局了丰富的产品组合;智能化方面,汽车照明、智能座舱、整车域控应用领域纳芯微也在同步发力。

  目前,纳芯微的车载产品类型覆盖压力传感器、磁传感器、通用信号链芯片、专用处理器芯片、数字隔离器和隔离采样芯片、接口芯片、栅级驱动芯片、电机驱动芯片、车灯驱动芯片、电源芯片等。

  在传感器和信号链方面,纳芯微重点布局了几大类产品:

  01

  磁传感器

  磁电流传感器:信号宽度可达2MHz,性能优越,主要应用于新能源汽车OBC/DC-DC、电驱系统;

  线性霍尔电流传感器:NSM203x是基于聚磁环大量程电流检测的高精度传感器解决方案,广泛应用于电动汽车电驱系统相电流检测,以及工业电机控制和光伏逆变器等电流模块的大电流检测;

  角度传感器:支持-40℃-150℃ 360°旋转角度精确测量,如车规磁角度传感器NSM301x适用于汽车阀门、汽车智能雨刷等应用的非接触式角度检测。

  轮速传感器:与大陆集团旗下合资公司陆博签署了乘用车关键零部件轮速传感器本土化项目产品合作协议,定义和开发的轮速传感器产品,共同推进汽车芯片国产化进程。

  02

  温湿度传感器

  纳芯微单片集成数字输出温湿度传感器NSHT3x系列温湿度传感器,采用高可靠性MEMS湿敏电容技术和CMOS芯片工艺,典型精度误差为±3%RH,典型温度精度±0.3℃,典型湿度精度±3%,性能行业领先。

  纳芯微汽车级湿度传感器NSHT3x系列,可测量相对湿度和温度,已应用于车载激光雷达、智能座舱,如汽车智能除雾解决方案等。

  如今,纳芯微已形成了面向汽车、工控等领域较为完善的产品覆盖,部分产品的功能和性能已经达到国际领先技术水平,比如数字隔离及接口芯片、隔离采样芯片、门驱类产品、电流传感器芯片等。

  本土企业发展机会何在?

  赵佳认为,从市场应用看,从家电到汽车,再到城市,都将变得越来越智能和互连,传感器产业新的增长点是智能化和物联网,也为本土企业提供了发展机会。以汽车智能化为例,纳芯微在传感器领域的领先技术正在充分施展,如霍尔电流传感器可广泛用于OBC/DCDC、主驱电机等应用,实现高可靠性、高性能的电流采样;压力传感器用于新能源汽车电池包压力检测,在电池发生热失控时及时提供报警信息,为乘员预留安全逃生时间;温湿度传感器用于汽车车窗防雾、空调出风口等。

  从技术发展趋势看,随着可靠性的提升,各类系统逐渐从开环控制转向闭环控制,这意味着对传感器的需求将大量提升,比如系统指令发出后,会使用位置传感器、光学传感器或扭矩电流传感器检查命令是否执行到位。

  他认为,本土厂商的发展机会首先要专注于重点应用市场的快速增长态势,特别是正引领国内乃至全球市场发展的客户群体。作为一个贴近市场的本土企业,纳芯微有机会与领先企业保持持续深度对话,洞悉应用市场的发展趋势,更好地满足客户需求,提供相匹配的芯片解决方案。

  灵活、弹性、快速的响应能力也很重要,需要更加敏锐地察觉和快速反馈本土的宏观政策、客户需求、供应链、人才市场以及内部组织等变化,为客户提供更快速的响应和灵活的支持。

  车规芯片具有研发周期长、车厂试验平台及规模应用要求高等特点,门槛较高。近年来,产业链黑天鹅事件频发,特别是我国新能源汽车快速发展为国产芯片提供了机会窗口。

  不论是国产芯片公司的数量、所涉及的汽车芯片种类,还是汽车行业的应用规模、批量装车后的质量表现,纳芯微都取得了不错的进展。在某些细分领域,纳芯微不仅做到了国产替代,还成为了行业领导者,比如数字隔离器已在新能源汽车三电系统中广泛应用。纳芯微还为客户提供信号感知、隔离接口、功率驱动、电源管理等丰富的模拟和混合信号芯片产品,赋能汽车电动化和智能化。

  产品质量源于完备的质量管理体系

  赵佳指出,在质量管理体系方面,车规关注最多的是AEC-Q100,但事实上芯片上车量产,随着装车量的增加,能够有稳定的质量表现、不出事故、达到零失效,只靠AEC-Q100是远远不够的。AEC-Q100只是最后环节的质量和可靠性保证,而不包括全部芯片开发,因此,如果要做严格的车规的质量管理,需要一个完整的体系,包括从芯片设计、工艺设计、晶圆封测等流程的深入耕耘,最终才可以实现的可靠、可信赖的产品,装车之后让用户开着放心。

  他说,纳芯微从一开始就非常重视产品质量,拥有完备的质量管理体系,这意味着从产品研发到生产的过程中,都会严格遵照质量管控规范。纳芯微特有的“双R”方针(Robust & Reliable)保障了高品质的产品和服务。在汽车、光伏、工业控制等高壁垒行业备受客户信赖。

  纳芯微深刻认识到车规产品对可靠性的要求不仅仅是通过AEC-Q100可靠性认证,而是对产品生命周期内各个环节的全面严格要求,需要内外兼修,才能达成车规质量要求。公司一直很重视质量方面的投入,包括人员、组织架构、产品研发体系和生产管控体系等环节都有全面的质量管理方针,并确保落实和执行。

  随着在客户端对国产的前期验证完成之后,纳芯微践行的“可靠、可信赖”价值观保障了高品质的产品和服务,在汽车、光伏、工业控制等高壁垒行业备受客户信赖。此外,纳芯微已奠定了稳定、可靠的质量体系基础,建立了较为完善的流程化体系,通过不断提高公司的组织能力来提升自身的核心竞争力。

  高质量发展需要产业链协同

  近两年,半导体行业全球供应链受到挑战,与此同时,国内不断发布的利好政策为半导体产业的发展保驾护航,为国产化替代带来了巨大市场机遇。

  赵佳强调,随着“缺货”情况的缓解,国产半导体厂商还需继续沉淀,精耕细作,在顺应国产化进程趋势的同时,更好地理解客户需求,助力客户提升差异化竞争力,才能在市场的快速发展中稳步发展。

  传感器需要非常多元化、跨学科的合作,无论从物理结构到材料、电路到后端封测,每个品类都有非常高的门槛和难度。从产业链看,如果要把中国传感器事业推向更高质量的发展,需要依赖行业更多的交流和深入的合作,需要产业链的配合和协同发展。


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纳芯微 | SPI 隔离通信实战避坑:数字隔离器输出并联电平异常的原因与解决方案
  在工业系统 SPI 一主多从通信架构中,为节省 IO 资源,数字隔离器输出通道并联复用是常见设计,但实际应用中极易出现电平无法正常拉高 / 拉低的异常问题,严重影响通信稳定性。本文先梳理工业系统主流通信方式及 SPI 隔离的应用场景,深入剖析数字隔离器输出并联导致电平异常的核心原因,再针对性给出两种经实测验证的解决方案(CS 反向使能电路、二极管反向阻断配合软件配置),并明确实施过程中的关键注意事项,为工程师解决同类 SPI 隔离通信问题提供直接参考。  01 工业系统常见通信方式  通信接口是硬件系统中实现数据交换的核心模块,常分为内部通信接口(板级通信)、外部通信接口(对外通信),如图1,不同接口在速率、距离、复杂度等方面各有特点,是纳芯微产品主要的应用场景之一。图1 板级通信和对外通信  板级通信  板级通信为设备内部组件间的通信,通常具备速度快、距离短的特性,通常具备速度快、距离短的特性,常见有UART、I2C、SPI、单总线等。具体参数如表1所示:表1 板级通信具体参数  对外通信  对外通信为设备级信号传输,用于实现设备间的数据交互,多采用差分传输方式,具备传输距离远的优势,常见类型包括 RS-232、RS-485、CAN 等,具体参数如下表所示:  表2 对外通信具体参数  02 隔离SPI机会点  SPI全称为Serial Peripheral Interface(串行外设接口),由摩托罗拉公司开发的一种同步、全双工、主从式串行通讯总线,可以实现一主多从的通讯连接。  在硬件连接方式上,SPI常用4线制(SCK、MOSI、MISO、CS/SS),各信号线的传输方向及功能描述如下表3所示:表3 SPI各信号线的传输方向及功能  SPI一主多从的通讯拓扑,MOSI、MISO、SCK常采用复用接口,节省IO资源,通过独立的CS/SS实现从机选择。如图2所示。图2 SPI 一主多从基础拓扑  在工业系统中,MCU高压域与低压域之间需要做通讯隔离,纳芯微隔离器NSI8241W(3正1反)适用于SPI信号隔离。对于一主一从的隔离方式,4通道刚好一对一匹配(3正向通道对应SCK、MOSI、CS/SS,1反向通道对应MISO)。对于一主多从的拓扑架构,同样会复用通道节省IO资源,如图3示例。图3 带数字隔离器的SPI主多从拓扑  03 数字隔离器输出并联问题及解决方案  数字隔离器隔离SPI复用通道实际测试时,会发现复用MISO会出现电平异常,当一路输入高,一路输入低的情况下,MISO不能完全被拉高或者拉低。如图4,两颗8241 Out口复用,输入分别给高、低时,MISO波形。图4 Vdd1=Vdd2=5.25V,IND1高,IND2低 黄色OutD1=蓝色OutD2≈2.5V  数字隔离器Out内部为推挽输出:输入为高时,推挽上管导通,输出高电平;输入为低时,推挽下管导通,输出低电平。当输入一高一低时,就会形成分压回路,造成MISO电平异常,如图5,这显然与SPI中规定MISO复用冲突(当SS拉低使能时,从机输出配置为推挽输出,当SS拉高时,从机输出需配置为高阻态,防止多个输出导致电平冲突)。图5 数字隔离器内部分压回路  查阅NSI8241真值表(如图6所示),当EN拉低时,数字隔离器可以输出高组态,能够满足SPI复用要求。因此我们给出以下电路调整方案,来实现数字隔离器输出口并联复用需求。图6 NSI241真值表  方案1  CS 处增加反向电路,同步使能数字隔离器  在CS处增加反向电路(NPN、PNP、反相器等,需考虑Vce压降)同步使能数字隔离器。CS拉高禁用时,数字隔离器EN拉低禁用,Out复用输出高。  方案2  二极管反向阻断 + 软件配置,实现并联复用  通过二极管进行反向阻断,配合软件配置合理实现数字隔离器输出并联复用。  但需要注意的是:  (1)需添加上下拉电阻,明确默认电平,同时满足信号上升沿、下降沿的时间要求;  (2)需考虑二极管压降对电平幅值的影响,避免因压降导致通信误判;  (3)当一路输出通道由高电平切换至低电平时,受寄生参数影响,可能会短暂通过二极管抽取另一通道电流,需重视由此产生的电压尖峰问题。  结论与建议  在工业 SPI 一主多从隔离通信场景中,数字隔离器输出通道并联复用是节省 IO 资源的常用方案,但因隔离器内部推挽输出结构,直接并联易导致电平异常。本文通过分析异常产生的核心原因,提供了两种经实测验证的解决方案(CS 反向使能电路、二极管反向阻断 + 软件配置),同时明确了实施过程中的关键注意事项。工程师在实际设计中可根据项目需求选择合适方案,规避电平异常问题,保障 SPI 通信的稳定性。  高可靠性四通道数字隔离器NSI824x已通过 UL1577 安全认证,支持3kVrms-8kVrms 多档绝缘电压,同时在低功耗下提供高电磁抗扰度和低辐射。数据速率高达 150Mbps,共模瞬态抗扰度 250kV/μs。支持数字通道方向及输入失电默认输出电平配置,宽电源电压可直接适配多数数字接口,简化电平转换;高系统级 EMC 性能进一步提升使用可靠性与稳定性。
2025-12-05 11:20 reading:176
纳芯微车载电源芯片方案,选Ta就稳了!
纳芯微NSUC1610成功斩获「年度优秀电机控制技术产品奖」!
连续5年获奖,纳芯微荣膺第二十届“中国芯”“整车芯应用卓越产品”和“优秀技术创新产品”
  近日,以“芯生万物 智算无界”为主题,2025年“中国芯”集成电路产业促进大会暨第二十届“中国芯”优秀产品征集结果发布仪式在珠海横琴圆满举办。活动期间,纳芯微凭借在汽车电子领域的系统级应用能力与技术创新实力,荣膺“中国芯”两大奖项—— “整车芯应用卓越产品” 与 “优秀技术创新产品”,成为业内极少数在同一年同时获此双项荣誉的企业。获奖产品分别为 全集成嵌入式电机控制芯片 NSUC1610-Q1QNR 与 汽车级集成式耐腐蚀绝压传感器 NSPAS5 系列。  “整车芯应用卓越产品”主要表彰对国内汽车工业发展具有突出贡献的车规级芯片。该奖项强调产品的关键参数竞争力、可靠性稳定性、技术路线清晰度及在整车关键域控中的广泛落地情况。获奖产品 NSUC1610 是国内首款高集成度车用小电机驱动芯片,填补国内新能源汽车热管理电机控制处理器“MCU+”芯片空白,已覆盖国内多家主流 OEM。“优秀技术创新产品”旨在表彰具备显著技术突破与创新价值的集成电路产品。NSPAS5 系列具备业界领先的响应速度(<1ms),支持模拟比例 / 绝对输出,量程覆盖 10kPa~400kPa 可定制,并具备高耐腐蚀能力,面向汽车动力系统、热管理等核心应用场景。  自2021年以来,纳芯微连续5年荣获“中国芯”奖项,产品覆盖车规级MEMS绝压压力传感器晶圆NSP163X系列(2021)、高可靠性隔离式双通道栅极驱动器NSI6602系列(2022)、高压半桥栅极驱动器NSD1624(2023)、40V车规级32细分步进电机驱动器NSD8381(2024),标志其在汽车、泛能源领域,围绕应用创新的丰硕成果及市场认可,实现集成电路关键核心技术突破,加速科技创新和产业创新融合。截止2025年上半年,纳芯微汽车电子累计出货量超过9.8亿颗。  关于“中国芯”优秀产品评选  “中国芯”优秀产品评选活动由中国电子信息产业发展研究院主办,自2006年启动以来已成功举办二十届。该活动坚持以应用为导向,持续推动评选机制创新,致力于成为中国集成电路产品与技术发展的“风向标”。  活动始终秉持“以用立业、以用兴业”的发展思路,通过建立公正、专业的中国芯产品推荐机制,为国内集成电路企业搭建起一个展示优秀产品和技术的公益性平台,助力我国集成电路产业实现高质量发展。
2025-11-25 09:37 reading:325
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