东芝在汽车电子方面主要关注以下三个大的领域 :行车安全(safety-assist)、环境保护(ecology)、信息互联(infotainment)。为实现无人驾驶,以及驾驶感受的慢慢的提升,东芝以最先进的半导体技术,面向未来驾驶需求,提供各种先进的解决方案。 特别是针对行车安全方面有广泛的应用,包括图像识别系统ADAS、电动助力转向系统(EPS)、制动控制(ABS/ESC)、胎压监测系统(TPMS)等。其中,针对电动助力转向系统(EPS), 东芝提供的EPS控制器核心芯片组,已经被国内外的主流EPS系统厂商所采用,用以开发符合功能安全最高等级ASIL-D的EPS控制器。

  EPS作为支持无人驾驶的核心部件之一,如何保证转向系统的功能安全就成为总系统设计的核心问题。在遵循ISO26262功能安全标准进行系统开发之上,系统的冗余设计及未来的线控转向(SBW)设计都需要对控制器方案进行更全面的考量。同时,为应对双系统控制器、一体化机型对于控制器PCB小型化的需求,芯片的高集成度和小封装也是东芝开发新产品的主要方向。

  如下图所示的EPS冗余控制系统的功能框图所示,相比于传统三相无刷BLDC控制方案

  如上图所示,新系统需要客户选择符合功能安全ASIL-D要求的核心芯片包括 : MCU(微控制器)、Pre-driver(电机栅极预驱动器芯片)、SBC(系统基础芯片)及MOSFET(功率器件)。

  东芝可以提供整套解决方案,特别是应对功能安全的系统模块设计需求,东芝推出的电机栅极预驱动器芯片TB9081FG内部的11通道预驱动有很高的集成度和完备的安全考量。全新的IC集成了关键的基本功能,包括三相预驱动电路、故障安全继电器预驱动电路和电机电流检测电路,以及各种故障检验测试电路。该IC还融合了用于检测故障检验测试电路中的潜伏性故障的ABIST/LBIST芯片上电自诊断电路,以确保更高的功能安全。东芝还进行了一系列功能安全分析,模拟各种系统故障,而且还将为客户提供诸如FMEDA之类的记录文件,以支持安全分析和设计。

  除此之外,相比于传统的EPS控制器,冗余设计系统中所采用的MOSFET最多可达22颗。如果工程师继续选择TO-263或T0-252封装的MOSFET, 那么整体PCB尺寸会非常大,成本也会大幅度提高,这些都将不足以满足OEM的量产化要求。从而,东芝针对性的推出了两款采用小型低阻抗SOP Advance (WF)封装的新MOSFET产品—“TPHR7904PB”和“TPH1R104PB”,这两款产品是汽车用40V N沟道功率MOSFET系列的最新产品。这两款新MOSFET产品采用最新第九代U-MOS IX-H沟槽工艺制造,采用小型低阻抗封装,具备低导通电阻,最大导通电阻仅为0.79mΩ,因此有助于降低导通损耗。与东芝上一代设计(U-MOS IV)相比,U-MOS IX-H设计还实现了更低的开关噪声,有助于降低EMI(电磁干扰)。SOP Advance (WF)封装采用“可沾锡侧翼”(Wettable Flank)端子结构,支持在焊接之后进行自动光学检测(AOI) ,该结构可以大幅度降低焊锡裂隙。

  在此基础上,东芝还率先推出了量产化的DSOP Advance(WF)封装的MOSFET -“TPWR7904PB”和“TPW1R104PB”。其突出的特点是采用的双面散热封装及最新芯片工艺可以大幅度提升MOSFET的散热效率,实现高散热性和低导通电阻特性。导通损耗所产生的热量得到一定效果消散,因此散热设计灵活性得到提高。此类产品的量产,带给大电流电机应用客户更多的散热设计选择。