Soluzioni onsemi per il mercato automotive

Onsemi è un'azienda leader nel settore dei semiconduttori, specializzata nella fornitura di soluzioni innovative per il mercato automotive. Con oltre 25 anni di esperienza, l'azienda offre un portafoglio completo di prodotti qualificati AEC per la gestione dell'energia e il sensing, che supportano i clienti nella progettazione di soluzioni più affidabili e sicure, in grado di creare valore per l'utente finale garantendo al contempo prestazioni di punta.

Panoramica introduttiva

L'industria automobilistica sta vivendo un periodo di trasformazione radicale caratterizzato dall'avvento delle tecnologie di elettrificazione, guida autonoma e connettività avanzata. In questo particolare contesto, la capacità di offrire semiconduttori altamente efficienti e integrabili nei veicoli moderni rappresenta il principale vantaggio competitivo. Onsemi, con il suo approccio innovativo, è in grado di soddisfare queste esigenze offrendo soluzioni scalabili e sostenibili per diversi ambiti dell'automotive. I prodotti di onsemi contribuiscono a migliorare le prestazioni, ridurre i consumi energetici e garantire la sicurezza dei veicoli di nuova generazione. Il carburo di silicio (SiC) è un materiale semiconduttore che sta trasformando il settore dell'elettronica di potenza grazie alle sue eccezionali proprietà, tra cui un'elevata tensione di rottura, una maggiore conducibilità termica e una minore resistenza elettrica rispetto al silicio tradizionale. Tutte queste caratteristiche tecniche, combinate insieme, rendono il SiC particolarmente adatto per applicazioni automotive che richiedono alta efficienza e affidabilità, come i veicoli elettrici (EV), le infrastrutture energetiche e le applicazioni industriali ad alta potenza.

Figura 1: Ambiti di applicazione delle soluzioni di onsemi nel settore automotive (Fonte: Automotive Solutions - EV, ADAS, 48V, SiC | onsemi)

L’Innovazione del Carburo di Silicio e le Soluzioni EliteSiC di onsemi per un Futuro Energetico Sostenibile

Onsemi, leader nelle tecnologie di rilevamento e gestione intelligente dell'energia, ha sviluppato una gamma completa di prodotti basati sul carburo di silicio sotto il marchio EliteSiC, una famiglia di prodotti che include MOSFET, diodi Schottky e moduli di potenza, progettati per offrire prestazioni superiori e soddisfare gli elevati standard di qualità richiesti dalle applicazioni moderne. Un esempio dell'applicazione dei moduli EliteSiC è rappresentato dalla collaborazione tra onsemi e Kia Corporation. I moduli di potenza EliteSiC sono stati selezionati per il modello EV6 GT di Kia, un veicolo elettrico ad alte prestazioni che accelera da 0 a 100 km/h in 3,4 secondi e raggiunge una velocità massima di 260 km/h. L'integrazione dei moduli SiC di onsemi negli inverter di trazione ha permesso di aumentare l'efficienza e ridurre il peso, contribuendo ad estendere l'autonomia del veicolo e migliorare le prestazioni complessive. Un altro esempio rilevante è la collaborazione strategica tra onsemi e il Gruppo Volkswagen per l'adozione della tecnologia al carburo di silicio nei veicoli elettrici di nuova generazione. La soluzione per inverter EV sviluppata da onsemi è composta da tre moduli a semiponte da 1200 V della serie EliteSiC, che supportano gli inverter di entrambi gli assi e coprono un'ampia gamma di potenze. La collaborazione sottolinea l'impegno di onsemi nel supportare la transizione verso una mobilità sostenibile attraverso l'innovazione tecnologica. La famiglia EliteSiC di onsemi si è ulteriormente ampliata con l'introduzione di un MOSFET da 1700 V (NTH4L028N170M1) e due diodi Schottky "avalanche-rated" da 1700 V (NDSH25170A e NDSH10170A), dispositivi progettati per applicazioni industriali ad alta potenza, che offrono una maggiore affidabilità ed efficienza. Il MOSFET da 1700 V è particolarmente adatto per applicazioni di commutazione veloci, dove le tensioni di gate possono arrivare a -10 V, assicurando una maggiore affidabilità del sistema. Inoltre, onsemi ha lanciato una serie di moduli di potenza basati sul carburo di silicio per applicazioni automobilistiche, noti come APM32.

Tali moduli offrono elevati livelli di affidabilità e possono operare con temperature di giunzione fino a 175°C, con prestazioni ottimali anche in applicazioni automobilistiche complesse e con spazio limitato. L'adozione di questi moduli consente una maggiore efficienza e una riduzione della generazione di calore, contribuendo ad una maggiore autonomia e migliori prestazioni dei veicoli elettrici. La tecnologia al carburo di silicio di onsemi trova applicazione anche nelle infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici, ad esempio, il modulo Vienna SiC NXH020U90MNF2 che integra due MOSFET SiC da 900 V e due diodi SiC da 1200 V in un unico package, una soluzione compatta ed efficiente per i sistemi di ricarica rapida. L'integrazione, che consente una maggiore efficienza energetica e una riduzione delle perdite, migliora anche le prestazioni complessive delle infrastrutture di ricarica. L'impegno di onsemi nello sviluppo e nella produzione di soluzioni basate sul carburo di silicio sta contribuendo in modo notevole all'evoluzione delle applicazioni elettroniche di potenza. La famiglia EliteSiC presenta una gamma completa di prodotti che soddisfano le esigenze di efficienza, affidabilità e prestazioni richieste dalle moderne applicazioni nei settori automobilistico, industriale e delle infrastrutture energetiche. Attraverso collaborazioni strategiche con importanti case automobilistiche e l'introduzione di dispositivi innovativi, onsemi si posiziona come leader nella fornitura di soluzioni SiC all'avanguardia e supporta la transizione verso un futuro energetico più sostenibile ed efficiente.

Elettrificazione dei Veicoli

L'elettrificazione dei veicoli (Vehicle Electrification) è una delle principali aree di innovazione nel settore automotive. L’adozione sempre più diffusa di veicoli elettrici (EV) e ibridi (HEV) ha posto nuove sfide in termini di efficienza energetica, affidabilità e sostenibilità ambientale. Onsemi supporta questa transizione con una gamma di soluzioni basate sul carburo di silicio che migliorano notevolmente l'efficienza e le prestazioni dei sistemi di gestione dell’energia nei veicoli elettrificati. I dispositivi di potenza SiC di onsemi, tra cui moduli e diodi ad alta efficienza, sono progettati per applicazioni critiche come inverter di trazione, caricabatterie di bordo e sistemi di gestione della batteria, componenti che offrono una maggiore densità di potenza, una riduzione delle perdite energetiche e un miglioramento dell'affidabilità rispetto alle tradizionali tecnologie basate sul silicio, permettendo ai costruttori di veicoli di progettare sistemi sempre più leggeri, efficienti e con un'autonomia superiore. Un esempio emblematico dell'impegno di onsemi in questo campo è l'acquisizione della tecnologia SiC JFET e della sussidiaria United Silicon Carbide da Qorvo nel dicembre 2024. L'acquisizione, del valore di 115 milioni di dollari, ha ampliato le opportunità di mercato di onsemi di 1,3 miliardi di dollari entro cinque anni, rafforzando ulteriormente il suo portafoglio EliteSiC per applicazioni automotive e data center. La disponibilità di semiconduttori avanzati con prestazioni superiori rispetto ai tradizionali MOSFET in silicio favorisce una maggiore efficienza dei sistemi di alimentazione nei veicoli elettrici, contribuendo alla riduzione delle emissioni di CO2 e alla promozione di una mobilità più sostenibile.

Sistemi Avanzati di Assistenza alla Guida (ADAS)

I sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS), che stanno diventando sempre più diffusi nei veicoli moderni, contribuiscono a migliorare la sicurezza stradale ed a rendere più affidabile la guida autonoma. Nello specifico, gli ADAS sfruttano una combinazione di sensori, radar, LiDAR e telecamere per fornire informazioni in tempo reale sulle condizioni della strada, sugli ostacoli e sui pericoli potenziali.

Figura 2: ADAS (Fonte: Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) | onsemi)

Onsemi offre tecnologie all'avanguardia che integrano sensori di imaging CMOS ad alte prestazioni, LiDAR e tecnologie ultrasoniche, consentendo agli algoritmi di fusione dei sensori di rilevare dettagli critici per azioni immediate. La qualità dell'imaging e la precisione dei dati acquisiti dai sensori onsemi sono fondamentali per l'implementazione di funzionalità avanzate come la frenata automatica di emergenza, il mantenimento della corsia e il riconoscimento di pedoni e ciclisti. Inoltre, onsemi ha collaborato con DENSO Corporation per potenziare le tecnologie ADAS e di guida autonoma. La collaborazione, che dura da oltre 10 anni, si concentra sul miglioramento delle prestazioni dei sistemi di assistenza alla guida attraverso l'uso di sensori intelligenti che contribuiscono a ridurre i rischi di incidenti stradali. L'obiettivo principale è rendere la guida più sicura e agevole, ridurre l'affaticamento visivo del conducente e minimizzare il rischio di incidenti legati a distrazioni o errori umani.

Architettura Zonale

L'architettura zonale si sta affermando come soluzione innovativa per affrontare le rapide evoluzioni nell'industria automobilistica, specialmente con l'aumento dei veicoli elettrici e della connettività avanzata. Rispetto alle architetture tradizionali, in cui i vari componenti del veicolo sono connessi tramite cablaggi complessi, l'architettura zonale decentralizza la gestione dei dati e delle funzioni elettroniche attraverso l'uso di controller zonali intelligenti per ridurre il peso complessivo del veicolo, migliorare l'affidabilità dei sistemi e ottimizzare i processi di produzione. Onsemi supporta questa transizione fornendo tecnologie avanzate come eFuses e SmartFETs che migliorano la sicurezza funzionale e proteggono carichi, sensori e attuatori. Inoltre, l'adozione dell'Ethernet automobilistico è essenziale per gestire l'enorme quantità di dati provenienti da sensori avanzati e garantire trasferimenti in tempo reale tra i controller zonali e il computer centrale. L'architettura innovativa consente di migliorare la scalabilità e la modularità dei veicoli semplificando l'integrazione di nuove funzionalità software senza la necessità di modificare l'hardware sottostante.

Sistemi Ausiliari per Veicoli Elettrici

Oltre ai sistemi principali di propulsione e gestione dell'energia, i veicoli elettrici includono numerosi sistemi ausiliari essenziali per il loro corretto funzionamento, questi comprendono e-Pump, e-Compressor, ventole di raffreddamento elettriche e servosterzo elettronico, tutti elementi fondamentali per garantire il comfort del conducente e l’efficienza operativa del veicolo. Onsemi offre una gamma completa di prodotti dedicati a questi sistemi, tra cui moduli di potenza automotive (APM), MOSFET Super-Junction e diodi SiC, progettati per migliorare l'affidabilità e l'efficienza di questi componenti. L'utilizzo di semiconduttori avanzati nei sistemi ausiliari dei veicoli elettrici consente di ottimizzare il consumo energetico e ridurre le emissioni, contribuendo ad una mobilità più sostenibile. Grazie a tecnologie a basso consumo e ad alta efficienza, l'azienda fornisce soluzioni che migliorano la durata della batteria, riducono la necessità di manutenzione, ed aumentano l’affidabilità complessiva del veicolo.

Sicurezza e Affidabilità del Gruppo Motopropulsore

La sicurezza e l'affidabilità del gruppo motopropulsore sono fattori determinanti per il corretto funzionamento dei veicoli moderni. Onsemi fornisce una vasta gamma di prodotti per soddisfare le esigenze di questo settore, tra cui IGBT per accensione, prodotti per la gestione dell'energia, circuiti integrati per la catena del segnale analogico e sistemi Bluetooth Low Energy (BLE). I componenti di onsemi, grazie al supporto di funzioni avanzate come il monitoraggio della pressione degli pneumatici (TPMS) e il rilevamento ultrasonico, assicurano un miglioramento del livello di consapevolezza del conducente e contribuiscono alla sicurezza sia dei conducenti che dei pedoni. Con un impegno costante nell’innovazione e nella qualità, onsemi è ben posizionata per guidare la trasformazione dell'industria automobilistica e offrire soluzioni all'avanguardia che migliorano l'efficienza, la sicurezza e la sostenibilità dei veicoli di nuova generazione.

Considerazioni Conclusive e Prospettive di Sviluppo

Le soluzioni onsemi per il settore automotive rappresentano un punto di riferimento per l’innovazione e l’efficienza dei veicoli moderni. Grazie ad un portafoglio tecnologico all’avanguardia che include semiconduttori di potenza, sensori intelligenti e soluzioni per la gestione energetica, onsemi contribuisce allo sviluppo di veicoli elettrici, sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) e architetture elettroniche sempre più integrate. L’impegno dell’azienda nella sostenibilità e nell’ottimizzazione delle prestazioni garantisce ai produttori automotive soluzioni affidabili, efficienti e scalabili in grado di accelerare la transizione verso una mobilità più sicura ed ecologica.