推動(dòng)汽車行業(yè)創(chuàng)新的四個(gè)主要趨勢(shì)

目前四個(gè)推動(dòng)汽車行業(yè)創(chuàng)新的主要趨勢(shì)：電動(dòng)化，自主駕駛，連接性和舒適性。出于環(huán)境考慮，政府希望通過推廣電動(dòng)汽車和開發(fā)清潔能源消耗來減少二氧化碳（CO2）的排放水平。雖然安全性一直是現(xiàn)代汽車的主要因素，但隨著自動(dòng)駕駛汽車的擴(kuò)大，已經(jīng)投入大量資金來開發(fā)更安全的汽車。借助汽車和機(jī)器人車輛中的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），乘客的舒適性和娛樂性也成為艙內(nèi)選擇的一個(gè)“必備”因素。

今天，汽車行業(yè)越來越關(guān)注半導(dǎo)體行業(yè)，對(duì)未來幾年的期望越來越高。汽車行業(yè)的收入為2.3萬億美元，未來五年的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）為+ 2.7％。汽車電子產(chǎn)品的收入為1420億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為+ 7％。自90年代以來，汽車中的電子產(chǎn)品數(shù)量增加了2.5倍。在最終產(chǎn)品中采用更多電子元件的推動(dòng)下，面向汽車應(yīng)用的半導(dǎo)體行業(yè)正在蓬勃發(fā)展。

雖然與消費(fèi)市場(chǎng)相比，汽車市場(chǎng)的變化慣性更大，但先進(jìn)的封裝技術(shù)將越來越重要。因此，汽車電子半導(dǎo)體組件的封裝市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2017年的37億美元增長(zhǎng)到2023年的近70億美元。此外，法規(guī)和資格要求對(duì)該行業(yè)也越來越具體。為了滿足需求并降低生產(chǎn)成本，原始設(shè)備制造商（OEM）和一級(jí)供應(yīng)商已經(jīng)開始從外包半導(dǎo)體中更多分包給裝配和測(cè)試（OSATS）公司。

一方面，封裝需要簡(jiǎn)單，可靠和實(shí)惠。另一方面，一些模塊包括更多更高級(jí)別的芯片需要整合和更高的附加值。由于這些不同的要求，OSATS有機(jī)會(huì)滿足這些需求。由于OSATS的制造，這已成為可能，技術(shù)越來越復(fù)雜，從而使它們能夠處理更高級(jí)別的復(fù)雜性。在短短幾年內(nèi)，OSATS在汽車封裝領(lǐng)域的市場(chǎng)份額不斷增長(zhǎng)，2017年達(dá)到38％。隨著ADAS汽車和機(jī)器人車輛的安全性和舒適性越來越高，傳感器的數(shù)量從2017年到2023年的年復(fù)合增長(zhǎng)率為21％。到2025年，攝像機(jī)，光探測(cè)和測(cè)距（LIDAR）和雷達(dá)傳感器將裝備所有高端汽車和大部分中檔車。隨著用于安全應(yīng)用的敏感傳感器的增強(qiáng)，芯片性能需要是最佳的。為了滿足這些嚴(yán)格的要求，芯片封裝需要不斷發(fā)展。例如，對(duì)于CMOS圖像傳感器（CIS），有兩種類型的設(shè)置，一些用有機(jī)材料包裝而另一些用陶瓷材料包裝。由于每輛車中相機(jī)傳感器數(shù)量顯著增加，因此這兩種類型的封裝都將增長(zhǎng)。雷達(dá)傳感器最初封裝在引線鍵合封裝中?，F(xiàn)在，他們正在慢慢轉(zhuǎn)變。

由于采用了唇形芯片技術(shù)，每個(gè)封裝都集成了更多芯片，從而實(shí)現(xiàn)扇出（FO）設(shè)計(jì)。對(duì)于更大的系統(tǒng)，例如多芯片和晶圓級(jí)芯片級(jí)封裝（WLCSP），目標(biāo)是降低成本。

要進(jìn)入汽車市場(chǎng)，組件必須通過資格測(cè)試，具體取決于與其應(yīng)用相關(guān)的等級(jí)。汽車電子委員會(huì)（AEC）的每個(gè)等級(jí)僅提供設(shè)備或系統(tǒng)在其操作條件下必須承受的參考。有些封裝技術(shù)已經(jīng)符合汽車標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)于最具侵略性的等級(jí)，預(yù)計(jì)會(huì)有一些改進(jìn)。可靠性和耐高溫性是關(guān)鍵。為了獲得新封裝的質(zhì)量控制，質(zhì)量檢查比其他行業(yè)更長(zhǎng)，更苛刻。

為汽車行業(yè)的傳感器投資新型封裝是一種價(jià)值觀。通過整合汽車中的信息娛樂和娛樂應(yīng)用，消費(fèi)市場(chǎng)的技術(shù)正在適應(yīng)汽車市場(chǎng)。事實(shí)上，自動(dòng)駕駛汽車正在成為智能手機(jī)或智能家居的延伸。通過使消費(fèi)產(chǎn)品適應(yīng)汽車世界，他們的封裝技術(shù)需要有資格用于車輛中，幫助OSATS和集成設(shè)備制造商（IDM）縮短開發(fā)時(shí)間 - 如果需要最少的修改或不需要修改。

在駕駛艙安全的驅(qū)動(dòng)下，駕駛艙內(nèi)實(shí)施了越來越多的設(shè)備，也可用于信息娛樂和娛樂。手勢(shì)和語(yǔ)音識(shí)別是與中央集群和車載系統(tǒng)交互的下一種方式。攝像機(jī)可用于駕駛員監(jiān)控，也可用于手勢(shì)識(shí)別和人機(jī)交互。這些系統(tǒng)將使用人工智能（AI），并需要強(qiáng)大的處理硬件。這些新的應(yīng)用將利用ADAS計(jì)算平臺(tái)來進(jìn)行自動(dòng)駕駛所需要的實(shí)時(shí)計(jì)算。封裝這些新系統(tǒng)也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。今天，這些先進(jìn)芯片沒有汽車標(biāo)準(zhǔn)，因此大多數(shù)原始設(shè)備制造商都使用來自Nvidia，Renesas或Kalray的昂貴而強(qiáng)大的芯片。這些平臺(tái)使用當(dāng)前封裝在具有堆疊存儲(chǔ)器的插入器上的圖形處理單元（GPU），并且尚未針對(duì)汽車市場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化。

繼更多的選擇之后，功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用是汽車封裝創(chuàng)新的最強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力，復(fù)合年增長(zhǎng)率為18％。在談?wù)?a target="_blank">電源轉(zhuǎn)換時(shí)，主要問題之一是熱管理。為了提供更好的冷卻解決方案而不擴(kuò)大占地面積，必須實(shí)施改進(jìn)的封裝技術(shù)。采用雙面冷卻，卡式模塊，銅夾，以及采用四方扁平無引線（QFN）封裝的側(cè)面到側(cè)面芯片，集成度越來越高，需要更好地管理熱功耗。為了實(shí)現(xiàn)更好的熱管理，必須使用新型散熱材料。因此，業(yè)界正在尋找無陶瓷基板解決方案作為有機(jī)基板材料的替代品。今年，特斯拉成為第一家整合碳化硅（SiC）電源模塊的先機(jī)汽車制造商。這個(gè)新模塊由意法半導(dǎo)體制造，多個(gè)模塊集成在新的特斯拉模型3中。每個(gè)模塊包含兩個(gè)帶有創(chuàng)新芯片連接解決方案的SiC MOSFET，并通過銅夾直接連接到端子上，然后通過銅基板散熱。
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