國(guó)內(nèi)汽車電子技術(shù)困境和突圍之路

現(xiàn)在汽車技術(shù)的發(fā)展主要圍繞汽車安全性、節(jié)能減排和汽車性能/舒適便捷這三個(gè)方向進(jìn)行。貫穿這三條主線的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是汽車系統(tǒng)的電子化、一體化集成和智能化。尤其在“電子底盤”領(lǐng)域里的發(fā)展尤為突出。這一技術(shù)趨勢(shì)將成就汽車工業(yè)的未來(lái)。

日前在上海舉行的2013汽車電子暨半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新國(guó)際論壇上，上海航天汽車機(jī)電股份有限公司汽車電子技術(shù)中心總經(jīng)理潘定海就一些汽車關(guān)鍵電子系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用，以及關(guān)鍵核心技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的描述，并就技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，特別是汽車級(jí)芯片技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)和汽車電子對(duì)芯片的要求做了更進(jìn)一步的闡述。同時(shí)他對(duì)國(guó)內(nèi)汽車電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了探討，為今后試圖突破汽車電子技術(shù)瓶頸的發(fā)展之路和策略提出思考和建議。

汽車技術(shù)發(fā)展的三條主線

目前，汽車上的電子系統(tǒng)成本可能占汽車整車成本的25~30%左右，幾年將超過(guò)40%。2012年中國(guó)汽車電子市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)已經(jīng)突破3000億元。另一方面新能源車的迅速發(fā)展也加速了電子控制系統(tǒng)在汽車上應(yīng)用和發(fā)展的步伐。汽車電子控制技術(shù)已成為汽車技術(shù)發(fā)展和和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。

從目前市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)看，潘定海認(rèn)為汽車電子技術(shù)的系統(tǒng)化、一體化集成和智能化是必然方向，三個(gè)趨勢(shì)沿著汽車安全性、節(jié)能減排和舒適便捷/增強(qiáng)性能三條主線發(fā)展。而貫穿這三條主線的技術(shù)主流則是汽車系統(tǒng)的電子化、系統(tǒng)化、集成化和智能化。

先說(shuō)汽車安全性。潘定海指出，汽車安全性技術(shù)的市場(chǎng)和社會(huì)需求主要來(lái)源于三方面的因素：消費(fèi)者對(duì)安全性的要求、最新安全法規(guī)的制定、駕駛員越來(lái)越分心。“調(diào)查發(fā)現(xiàn)57%的消費(fèi)者認(rèn)為，幫助他們防止偏離車道的駕駛員輔助系統(tǒng)或行車道導(dǎo)向系統(tǒng)時(shí)他們購(gòu)買汽車時(shí)要考慮的十分重要的因素。為了降低汽車事故發(fā)生，很多國(guó)家已經(jīng)制定了各種法規(guī)對(duì)汽車的安全性做出具體要求。另一方面，智能手機(jī)、車內(nèi)娛樂(lè)系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)在車上的應(yīng)用使駕駛員越來(lái)越分心，使用不當(dāng)就很有可能引發(fā)交通事故。因此，政府法規(guī)和用戶要求決定了市場(chǎng)的發(fā)展規(guī)律，現(xiàn)代電子技術(shù)使避免事故和車禍成為可能，或能夠大大降低車禍的損失程度，推動(dòng)安全性技術(shù)的發(fā)展。”

汽車安全性技術(shù)可分為主動(dòng)安全性系統(tǒng)和被動(dòng)安全性系統(tǒng)兩大類。主動(dòng)安全系統(tǒng)指能夠預(yù)防事故發(fā)生的安全性技術(shù)如ABS/ESC，各種駕駛員輔助系統(tǒng)如碰撞報(bào)警、車道保持系統(tǒng)、盲點(diǎn)預(yù)警系統(tǒng)和車尾監(jiān)視系統(tǒng)，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)以及車身電子安全系統(tǒng)等;被動(dòng)安全系統(tǒng)指用于事故發(fā)生后避免或降低傷亡程度的安全性技術(shù)如安全帶、安全氣囊、側(cè)翻乘客保護(hù)系統(tǒng)等。

汽車節(jié)能減排電子技術(shù)，對(duì)于傳統(tǒng)能源汽車來(lái)說(shuō)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制和管理系統(tǒng)、電控自動(dòng)變速器(ECAT)、電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和車輛啟動(dòng)/停止系統(tǒng)等。而對(duì)于新能源車而言，汽車電子控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)新能源車的基本技術(shù)條件，反過(guò)來(lái)新能源車的發(fā)展給汽車電子帶來(lái)了更多新的機(jī)會(huì)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、電池和電池管理系統(tǒng)(BMS)、整車電控系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、EPS或線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)能量回收系統(tǒng)等。

除了安全與節(jié)能，乘坐舒適、網(wǎng)絡(luò)信息化和系統(tǒng)性能改善也是汽車系統(tǒng)電子化的主要驅(qū)動(dòng)力。為汽車提供舒適便捷/增強(qiáng)系統(tǒng)性能的電子技術(shù)包括車身控制模塊(BCM)-汽車內(nèi)部車身上的控制模塊的網(wǎng)絡(luò)化集成，車門、車窗、雨刮器、大燈、座椅控制、除霧/除霜等;車載信息系統(tǒng)(Telematics)即車聯(lián)網(wǎng)-汽車與外界網(wǎng)絡(luò)連接，電話、GPS導(dǎo)航、實(shí)時(shí)交通信息、上網(wǎng)、遠(yuǎn)程故障診斷/防盜、娛樂(lè)、C2C通信等使汽車成為一臺(tái)“移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端”的各種電子模塊;智能導(dǎo)航/智能交通系統(tǒng)(ITS)，可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)監(jiān)控、調(diào)度以及道路交通信息服務(wù)、車輛輔助導(dǎo)航等。系統(tǒng)可獲取沿途天氣、前方道路車流量、交通事故、交通堵塞等信息，根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)數(shù)據(jù)項(xiàng)其提供距離最短且能繞開(kāi)車輛密度相對(duì)集中處的最佳行駛路線，實(shí)現(xiàn)智能車輛輔助導(dǎo)航。其他還有自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)、車內(nèi)主動(dòng)噪聲消除技術(shù)等。

汽車電子技術(shù)的一體化集成、網(wǎng)絡(luò)化和智能化

汽車上的電控單元越來(lái)越多，嵌入式系統(tǒng)集成控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和成熟，使汽車電子控制系統(tǒng)的一體化集成、網(wǎng)絡(luò)化和智能化成為汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。潘定海指出，通過(guò)一體化集成，協(xié)調(diào)和加強(qiáng)汽車系統(tǒng)的安全性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性、舒適性等性能，提高汽車的價(jià)值，降低總成本。當(dāng)前最典型的兩個(gè)集成領(lǐng)域在于地盤和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的集成。

智能化?，F(xiàn)代汽車技術(shù)正朝著更加主動(dòng)智能化趨勢(shì)的方向發(fā)展，以達(dá)到“人-汽車-環(huán)境”的智能協(xié)調(diào)。智能系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是以技術(shù)彌補(bǔ)認(rèn)為因素的缺陷，使得即便在很復(fù)制的道路等環(huán)境情況下，能自動(dòng)地更精確地操控汽車，使汽車更安全，更舒適，更節(jié)能，性能更好，汽車電子產(chǎn)品在整車中的價(jià)值和效能得到進(jìn)一步的提高。智能化的特點(diǎn)是系統(tǒng)能夠主動(dòng)協(xié)助駕駛員采取必要的動(dòng)作，體現(xiàn)在系統(tǒng)必須具有三個(gè)方面的特征，即具有實(shí)時(shí)感知能力、判斷決策能力和操控執(zhí)行的能力。“實(shí)際上，目前正在開(kāi)發(fā)的具有高度反應(yīng)性的駕駛員輔助系統(tǒng)等(主動(dòng)安全性系統(tǒng))都具有相當(dāng)高的智能化程度，例如：車道偏離防止系統(tǒng)/車道保持系統(tǒng);主動(dòng)碰撞避免系統(tǒng)等;自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng);智能導(dǎo)航/智能交通系統(tǒng);智能駕駛系統(tǒng)-無(wú)人駕駛汽車;智能化安全氣囊等。”

網(wǎng)絡(luò)化。數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及低成本是對(duì)汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、信息共享和各個(gè)系統(tǒng)間的功能協(xié)調(diào)和優(yōu)化?？偩€技術(shù)將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等連接起來(lái)，構(gòu)成汽車內(nèi)部局域網(wǎng)，通過(guò)協(xié)議進(jìn)行相互通信，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的信息等的共享。主要優(yōu)點(diǎn)包括：大大減少汽車線束的數(shù)量、連接點(diǎn)和種類，提高系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性;采用通用傳感器，達(dá)到數(shù)據(jù)信息共享目的;改善系統(tǒng)的靈活性，即通過(guò)軟件可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化。

潘定海表示，國(guó)內(nèi)汽車電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)力的提高，有賴于國(guó)內(nèi)上游半導(dǎo)體產(chǎn)品和集成模塊的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，芯片和核心拎部件技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的圖片是汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。而現(xiàn)在國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域基本被外企壟斷，基本靠進(jìn)口，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，在技術(shù)和成本上都不具有優(yōu)勢(shì)。

汽車電子系統(tǒng)的關(guān)鍵核心技術(shù)包括：

電控單元(ECU)：電控系統(tǒng)的核心。開(kāi)發(fā)和制造性能強(qiáng)，耐久可靠，質(zhì)量高，成本低并能在復(fù)雜和惡劣環(huán)境下工作的汽車嵌入式電子芯片和PCB的能力，是汽車電控系統(tǒng)對(duì)電控單元的基本要求。

控制和軟件技術(shù)：控制算法和嵌入式軟件是汽車電子技術(shù)發(fā)展的最關(guān)鍵部分，也是最大的技術(shù)瓶頸，要實(shí)現(xiàn)核心的控制功能，故障診斷和故障安全保護(hù)，與其他系統(tǒng)和零部件的通信。

電控執(zhí)行機(jī)構(gòu)：是電控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。其工作精度、性能和可靠性直接決定了控制系統(tǒng)的性能和質(zhì)量。對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本要求是精度高、反應(yīng)快、功率密度高(體積小重量輕)，噪音低、耐久可靠，質(zhì)量高、成本低。

傳感器技術(shù)：所需的傳感器種類和數(shù)量不斷增加高精度、高可靠性、高質(zhì)量且低成本是系統(tǒng)應(yīng)用的基本需求。未來(lái)傳感器技術(shù)也正朝著多功能化、集成化、智能化和微型化方向發(fā)展。

電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和整車集成：系統(tǒng)的性能和成本取決于零部件在系統(tǒng)中的優(yōu)化匹配。集成包括電控系統(tǒng)自身的系統(tǒng)或整車的，網(wǎng)絡(luò)通信的集成，必須具有機(jī)電集成的技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，具有對(duì)系統(tǒng)知識(shí)的精深了解，甚至對(duì)整車動(dòng)力學(xué)和有關(guān)系統(tǒng)的深入掌握。

汽車用關(guān)鍵電子元器件及主要供應(yīng)商：

以MCU為例，英飛凌、飛思卡爾、NXP、瑞薩、TI等國(guó)際廠商占據(jù)了90%以上的市場(chǎng)，每臺(tái)車使用數(shù)量超過(guò)100個(gè)，一些高端車甚至達(dá)到250個(gè)以上，MCU占PCBA總成本1/4以上，外企和本土企業(yè)采購(gòu)成本存在巨大差別。

又例如ASIC，目前國(guó)內(nèi)芯片制造商還沒(méi)有真正開(kāi)始在汽車領(lǐng)域有大量應(yīng)用芯片的案例，再加上基本所有專用芯片都有專利限制，因此，國(guó)內(nèi)零配件廠ASIC的購(gòu)買主要是從一家在國(guó)際大廠超市應(yīng)用或正在應(yīng)用的簡(jiǎn)化版，國(guó)內(nèi)零配件廠商基本沒(méi)有選擇余地，也喪失了議價(jià)能力。

他認(rèn)為，掌握以上幾方面關(guān)鍵核心技術(shù)是具備汽車電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)能力，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，制造出高性能、高質(zhì)量、低成本的高端電子技術(shù)產(chǎn)品目標(biāo)的關(guān)鍵所在。

國(guó)內(nèi)汽車電子技術(shù)困境和突圍之路

潘定海表示，“我們的汽車市場(chǎng)仍處于戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，是全世界汽車行業(yè)的戰(zhàn)場(chǎng)，但在汽車技術(shù)領(lǐng)域，可以說(shuō)是一盤散沙。”他指出，國(guó)內(nèi)整車和配套企業(yè)至今還基本沒(méi)掌握核心技術(shù)，尤其是缺乏汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵前沿技術(shù)保障：汽車電子技術(shù)。盡管從整體市場(chǎng)數(shù)據(jù)上看中國(guó)汽車電子市場(chǎng)前景似乎一片光明，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)利潤(rùn)幾乎被外國(guó)廠商瓜分，本土企業(yè)最多只能搶到剩下的1/10。

“目前國(guó)內(nèi)在汽車電子技術(shù)領(lǐng)域里，首先面臨著外企的技術(shù)和市場(chǎng)壟斷。盡管大部分技術(shù)已在國(guó)外發(fā)展的很成熟，但核心技術(shù)都控制在歐美日等配套商的手里，并實(shí)行技術(shù)保護(hù)和壟斷，國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)也幾乎被其壟斷。其次，缺乏核心技術(shù)和研發(fā)能力。國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)能力弱、缺乏核心技術(shù)和創(chuàng)新能力，產(chǎn)品在低級(jí)和小規(guī)模水平徘徊，” 潘定海說(shuō)，“同時(shí)，還缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略和合作精神。大家都開(kāi)發(fā)-重復(fù)開(kāi)發(fā)，研發(fā)技術(shù)力量分散，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。汽配產(chǎn)業(yè)得不到主機(jī)廠實(shí)質(zhì)性和戰(zhàn)略性的支持，情況并不樂(lè)觀。”

針對(duì)這些困境，潘定海提出了幾點(diǎn)思路。首先他認(rèn)為整車廠與國(guó)內(nèi)汽配供應(yīng)商之間長(zhǎng)期性的戰(zhàn)略合作是不可或缺的。“整車廠應(yīng)用有計(jì)劃有目的有針對(duì)性地培育國(guó)內(nèi)電子技術(shù)供應(yīng)商，與其建立長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作，給予市場(chǎng)支持和成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，這是對(duì)國(guó)內(nèi)電子技術(shù)發(fā)展最有效最直接的支持。”

其二是汽車電子企業(yè)直接的戰(zhàn)略合作。他表示，“汽車電子技術(shù)難度高、研發(fā)周期長(zhǎng)投入大、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手實(shí)力強(qiáng)大。如果大家聯(lián)合起來(lái)，可以大幅增強(qiáng)研發(fā)實(shí)力，降低投資風(fēng)險(xiǎn)，也許是一條突圍之路。”

再次，他呼吁國(guó)家加大政策支持，但決策要科學(xué)、資源要集中。

最后，他建議建立相對(duì)獨(dú)立的國(guó)家級(jí)核心技術(shù)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)平臺(tái)，從國(guó)家層面進(jìn)行核心技術(shù)的研發(fā)，在基礎(chǔ)技術(shù)和共性技術(shù)等方面力圖實(shí)現(xiàn)突破，包括核心零部件供應(yīng)鏈體系的建立和培育。