汽車科技大未來及先進測試綜覽

台灣是德科技應用工程部資深專案經理 祁子年

台灣是德科技(Keysight)資深專案經理吳哲樂，先介紹是德源自於成立超過75年的惠普(HP)，1999年量測儀器部門獨立成立安捷倫(Agilent)，2014年再從安捷倫旗下電子量測部門事業群分出獨立成立是德科技。是德聚焦於通訊、工控、半導體與航太工業的量測解決方案，全球有9,600個雇員，2014年營收達29億美元。

吳經理指出，推升汽車電子產業成長的驅動力及機會主要有三：主動安全性(ADAS先進駕駛輔助系統及車用半導體)、綠能及環保(電動車及BMS電池管理系統)、車載資通訊(V2V、V2X車連網及無線充電等)，據估計到2020年全球將生產1.07億輛汽車，而能源市場與車電市場所涵蓋的技術與產品範圍，可以切分出Smart Grid/Energy consumption、半導體及零組件、能源/功率轉換、電池/BMS、EV/HEV、通用總線及車體控制、汽車雷達與車連網這幾個區塊看待。在各區塊有其特別的材料科技、生產與功能測試與創新的需求。

針對能源與汽車趨勢所做的服務

接下來由是德應用工程部資深專案經理祁子年，說明是德在能源與汽車趨勢能提供的服務。他先指出像高功率半導體元件的設計與測試挑戰，在於即便在極端工作環境下仍保有高效率、安全與可靠度。像電動車就需要200安培或650伏特的大電壓/大電流，以及-40°C to +150°C的極端工作環境。是德提供從Wafer晶圓端、元件、模組、變頻/轉換電路到全電路五個階段的測試驗證。

例如針對功率半導體製造商設計的B1505A測試儀，在晶圓階段即可進行1500A/10KV、-50°C to +250°C測試驗證；B1506測試儀則針對後端模組、變頻/轉換電路到全電路可做真實環境1500A/3KV、-50°C to +250°C測試驗證；B1507A測試儀則提供全階段非線性電容3KV偏壓測試；另外提供U5855紅外線熱影像儀，以非接觸方式做溫度的量測。

在功率轉換元件(Power Converter)部份，挑戰在於如何評估能源轉換元件長期運作下的平準化能源成本與效率(Levelized Cost of Energy；LCOE)。是德從功率晶片/裝置評估階段、模擬/設計與除錯階段、設計驗證/認證階段與最後生產階段，分別提供B1506A電源晶片分析儀、E4360A模組化太陽能電池模擬器與模擬軟體、34461A Truevolt DMM數位萬用電錶、InfiniiVision示波器、N6900/7900 DC直流電源供應器、PA2200電源分析儀、N8900自動調整範圍直流電源供應器與34970/72資料擷取儀。

在電動/混合動力車部份，挑戰在於如何高速、高效率且可靠的對EV/HEV充電，各DC to DC直流轉換電路、HEV電動馬達與汽油引擎之間的動力銜接轉換，EV/HEV在煞車時動力轉換電力對電池的回充，以及在各車用充電站與設備的設計與驗證。是德提供B1506A、M9185A PXI 8/16通道DAC擷取儀與模擬軟體、34461A DMM、N6900/7900 DC與N8900直流電源供應器、PA2200電源分析儀、34970/72資料擷取儀，來對EV/HEV車輛的變頻、馬達、DC對DC直流變頻、充電器、充電站與機台設備做測試驗證。

在車連網(V2V、V2X、eCall等)、IVI資訊影音系統、無線充電與更多應用的測試驗證上，像車連網需要支援2G(GSM/EDGE)、2.75G(GPRS/CDMA)、3G(WCDMA/TD-SCDMA/1xEV-DO)、3.5G(HSPA+)、LTE FDD/TDD、LTE-A與未來5G通訊協定，無線連接部份要支援Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac/p、藍牙4.2與NFC，衛星導航規格則有美國GPS、歐洲Galileo、俄國GLONASS、中國北斗衛星導航系統(Beidou)等規格，無線充電則有Qi與AirFuel聯盟(A4WP與PMA合併後之新名稱)等規格。

過去無線充電的測試，需要用示波器、電源及電子負載等一邊觀察一邊調整；是德提供E5072A/E5061B/E5063A Option 006網路分析儀，搭配無線充電驗證軟體可獲得即時輸出入電壓/電流曲線及2D/3D之阻抗/效率圖，並且可協助客戶線圈電感L之精準量測後算出適合的電容C以匹配正確的電力傳輸頻率(例如WPC約100KHz、A4WP為6.78MHz)。

至於汽車雷達系統部份，挑戰在於如何用成本效益的方式，準確測量、評估高頻率、大頻寬的汽車雷達性能。一部配置ADAS的車輛，從車頭、車身兩側與車尾會配置長短不同的測距雷達，是德提供S系列示波器、89600 VSA SW(向量訊號分析軟體)搭配FMCW選項、X系列訊號分析儀、E-Band感測儀、PNA網路分析儀、E8267D PSG Vector Signal Generator(向量訊號產生器)、16900系列邏輯分析儀、M8190A波型產生器、PXI模組化多功能測試儀，以及ADS/SystemVue模擬軟體。

以上建構一個雷達測距模擬系統，提供從76-77GHz頻率、1GHz頻譜寬度頻寬與最遠250米、從64dB以0.1dB增幅的來模擬標的物情境，以及錄製、播放。測距雷達與模擬系統僅需距離一米，可建構較小的消音室(anechoic chamber)來快速驗證評估測距雷達的效能，節省測距實驗室樓地板空間。

是德提供像CAN、CAN-FD、FlexRay、SENT、MOST、LIN、BroadR-Reach、APIX2等不同種類、不同用途的汽車串列匯流排測試認證，並提供測試報告。當開發完畢進行後端整合功能測試時，是德協助客戶客製化整個功能測試環境，打造像車身控制模組(Body Control Module；BCM)與電子控制單元(Eletronic Control Unit；ECU)，搭配像是TS5400PXI、TS8989PXI功能測試儀進行客製化的整合功能測試環境。

針對IoT物聯網、新能源儲存與消費與自動駕駛車的實際上路測試，是德可以全球研發中心協同各地區在地分公司在地，協同建置設計與測試環境，來驗證上述創新科技的成功。像BenchVue就是以一套圖形化介面，整合地區測試儀器與全球實驗中心儀器做資訊互通的一套軟體。

在材料科技部份，是德提供半導體廠專用的電子掃描顯微儀(Scanning Electron Microscopes；SEM)，以檢測因整合微機電(MEMS)、能源儲存裝置的半導體元件，了解電子流動對金屬、整體元件使用壽命的影響。

祁子年最後總結，是德提供廣泛且深入的工具與客戶分享技術，同時在100多個國家提供客戶在地服務，提供技術支援、儀器維修與校準作業，持續保障您既有的研發驗證設備的投資。