汽車電子市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng) 安全與舒適性應(yīng)用力扛大鼎

    回想一下二十年前的老式汽車，當(dāng)時(shí)幾乎所有的機(jī)械和液壓系統(tǒng)都利用激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)。而現(xiàn)在，隨著大量電子部件和系統(tǒng)進(jìn)入汽車，許多傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)正被取而代之。有些高檔汽車具有多達(dá)70個(gè)電子控制單元(ECU)，以及多達(dá)60個(gè)傳感器和六個(gè)以上的安全氣囊，這意味著今天的汽車更復(fù)雜、更安全和更易被操控，其智能水平仍在不斷提高。英飛凌科技(中國(guó))有限公司汽車電子高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理劉魯偉在接受本刊采訪時(shí)指出，平均而言，如今一輛汽車的計(jì)算能力幾乎相當(dāng)于阿波羅13號(hào)宇宙飛船的計(jì)算能力。系統(tǒng)和車輛設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度在不斷增加。他說：“半導(dǎo)體過去是、現(xiàn)在仍然是汽車電子創(chuàng)新的基礎(chǔ)，而且潛力巨大，特別是在安全和舒適性應(yīng)用方面。

    隨著汽車電子技術(shù)的快速滲透，以及半導(dǎo)體解決方案逐步取代機(jī)械組件，預(yù)計(jì)全球汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)今后幾年內(nèi)的增長(zhǎng)率將達(dá)到10%左右。根據(jù)市場(chǎng)研究公司Strategy Analytics今年5月的一項(xiàng)研究報(bào)告，2005年，全球汽車集成電路市場(chǎng)的總銷售額大約為164億美元。此外，汽車電子市場(chǎng)的快速擴(kuò)張和價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，使得中國(guó)的汽車市場(chǎng)也變得日趨復(fù)雜。為此，許多跨國(guó)半導(dǎo)體公司都在中國(guó)設(shè)立了設(shè)計(jì)中心并不斷加強(qiáng)與中國(guó)高校間的合作，結(jié)合其在歐美和日本市場(chǎng)的長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，向本地客戶提供解決方案和技術(shù)支持。

    老牌廠商主導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新

    MCU、傳感器和模擬IC是構(gòu)成汽車電子解決方案的主體，其中尤以MCU為核心?？梢杂靡粋€(gè)簡(jiǎn)單的例子來說明這種關(guān)系，就是利用傳感器檢測(cè)可能遇到的意外情況，由MCU根據(jù)傳感器的信號(hào)來判斷是否做出反應(yīng)，在需要時(shí)通過控制模擬IC來激活對(duì)應(yīng)措施。飛思卡爾、英飛凌、NXP半導(dǎo)體、TI、NEC、Fairchild、Microchip、Atmel、ST等都是活躍在汽車電子領(lǐng)域的主要半導(dǎo)體供應(yīng)商，同時(shí)也是引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新先鋒。

    作為一家全球性的半導(dǎo)體領(lǐng)導(dǎo)廠商，特別是在汽車電子領(lǐng)域，NEC在中國(guó)市場(chǎng)擁有一系列的產(chǎn)品應(yīng)用，例如儀表盤、汽車音響、車身控制系統(tǒng)等。“目前我們的儀表盤MCU在中國(guó)市場(chǎng)占有30%~40%的份額，大部分的儀表盤供應(yīng)商選用我們的產(chǎn)品，其中既有中國(guó)本土的汽車零部件廠商，也有全球性的巨頭。許多全球性的汽車電子零部件公司也選用我們的MCU或者CD LSI產(chǎn)品來開發(fā)汽車音響?！痹摴镜膽?yīng)用工程師孟駿說。

    目前NEC正致力于在中國(guó)市場(chǎng)推廣一個(gè)用于實(shí)時(shí)控制應(yīng)用的高端車身控制MCU系列——V850ES/Fx3。該款產(chǎn)品提供了通用外圍功能與CAN網(wǎng)絡(luò)的出色集成。它的最大ROM及RAM容量分別為1MB和60KB，最小指令執(zhí)行時(shí)間可以達(dá)到20.83ns(工作在48MHz，3.5V到5.5V時(shí))，其中的幾款產(chǎn)品集成了可以用來連接外部存儲(chǔ)器如ROM或RAM及外圍I/O的外部總線接口功能。該款產(chǎn)品提供了特殊的節(jié)電模式，從而可以在不同的條件下有效地管理功耗。

    而從全球份額來看，飛思卡爾在全部汽車半導(dǎo)體領(lǐng)域居第一位，在汽車MCU領(lǐng)域居第二位，在傳感器領(lǐng)域位居第三，在模擬IC領(lǐng)域居第八位。從產(chǎn)品來說，目前該公司正在動(dòng)力傳動(dòng)、車身、底盤及安全系統(tǒng)等各種領(lǐng)域發(fā)動(dòng)攻勢(shì)。除傳感器及模擬IC的業(yè)務(wù)不斷擴(kuò)大外，其32位和16位MCU的銷售也在快速增加。雖然8位MCU的市場(chǎng)出現(xiàn)了萎縮的傾向，但是該公司憑借其最新的低成本8位MCU正在擴(kuò)展該市場(chǎng)。該公司表示，今后有望實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)的領(lǐng)域是集各種技術(shù)于一身的單封裝產(chǎn)品。比如，將用于開閉車窗的馬達(dá)使用的驅(qū)動(dòng)IC與16位或18位MCU集成在一個(gè)封裝內(nèi)的產(chǎn)品。此類單芯片封裝產(chǎn)品的業(yè)務(wù)目前正在擴(kuò)大，今后有望出現(xiàn)大量需求。

    英飛凌是歐洲最大的汽車半導(dǎo)體制造企業(yè)，2005年占全球市場(chǎng)銷售總額的比例達(dá)到9.3%，銷售額同比增長(zhǎng)了11.9%。目前英飛凌開發(fā)、制造和提供面向各類汽車應(yīng)用的創(chuàng)新半導(dǎo)體解決方案，其中包括動(dòng)力傳動(dòng)系(發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)控制)、車身和舒適系統(tǒng)(照明控制、車門控制模塊和座椅控制模塊)、安全系統(tǒng)(防抱死系統(tǒng)、安全氣囊、胎壓監(jiān)測(cè)等)和信息娛樂系統(tǒng)(信息瀏覽、無線通信和全球定位等)。

    據(jù)悉，該公司已和中國(guó)本地合作伙伴開發(fā)出適用于摩托車的電噴(EFI)參考設(shè)計(jì)。利用該解決方案，中國(guó)的摩托車制造商能夠提高產(chǎn)品的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)減少廢氣排放，甚至達(dá)到歐洲三號(hào)的排放標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到中國(guó)每年要生產(chǎn)1，800萬輛摩托車，此舉能夠切實(shí)幫助中國(guó)改善空氣質(zhì)量。該解決方案也適用于小排量的經(jīng)濟(jì)型汽車?！傲硗?，我們推出的SP30在單一芯片中集成了MCU、胎壓傳感器、溫度傳感器和重力傳感器。這樣，我們就能大大減小胎內(nèi)模塊的體積，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，每個(gè)輪胎內(nèi)模塊只有SP30和收發(fā)器兩顆芯片?！眲Ⅳ攤フf。

    ST在2005年汽車半導(dǎo)體全球市場(chǎng)的份額為9%，在中國(guó)市場(chǎng)的份額為10%。該公司大中國(guó)區(qū)汽車產(chǎn)品部高級(jí)經(jīng)理劉建宏表示，未來五年全球市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)一倍，中國(guó)等地區(qū)市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度會(huì)更快。他說：“動(dòng)力總成應(yīng)用在未來幾年仍將在電子控制單元(ECU)中占最大比例。但是，我們同時(shí)預(yù)期車身應(yīng)用、安全與娛樂等方面也將有合理的增長(zhǎng)。乘客安全與汽車的環(huán)境影響帶來許多挑戰(zhàn)和難題，這方面正在涌現(xiàn)出許多解決方案。”劉建宏還介紹，汽車電子的發(fā)展趨勢(shì)是向數(shù)字化處理的方向前進(jìn)。在各種技術(shù)中，可以把不同的工藝如Bipolar、CMOS和Power集成在同一個(gè)硅片上面的組合比單一工藝技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

    Microchip向汽車模塊嵌入設(shè)計(jì)師提供范圍廣泛的嵌入式解決方案。從具有集成模擬與數(shù)字外設(shè)的高性能MCU到低功耗模擬IC解決方案?！拔覀兊膭?chuàng)新性技術(shù)和移植策略為我們的汽車客戶提供最具成本效益的解決方案，特別是在舒適/方便模塊、倒車輔助、儀表板和其它司機(jī)信息模塊等領(lǐng)域?！痹摴酒嚠a(chǎn)品部門的市場(chǎng)總監(jiān)Willie Fitzgerald表示，Microchip為市場(chǎng)提供的關(guān)鍵產(chǎn)品包括8位和16位MCU、16位DSC、標(biāo)準(zhǔn)模擬器件和串行EEPROM。面向整體汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)的關(guān)鍵應(yīng)用是引擎管理、儀表板、車門模塊、舒適/方便模塊和倒庫輔助模塊。其豐富的8位和16位MCU架構(gòu)產(chǎn)品具有很強(qiáng)的兼容性，如核心外設(shè)、管腳、軟件和開發(fā)工具等，支持無逢移植開發(fā)環(huán)境，可降低風(fēng)險(xiǎn)。 [!--empirenews.page--]

圖3：Willie Fitzgerald：8位和16位MCU/DSC為Microchip在中國(guó)汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)提供了最大的商機(jī)

    Atmel也在積極參與中國(guó)汽車電子市場(chǎng)，向中國(guó)市場(chǎng)大量銷售用于車身電子的芯片，用于轉(zhuǎn)向燈、定時(shí)器、雨刮器控制、儀表板照明調(diào)光器和車燈故障檢測(cè)等基本功能模塊?！澳壳埃覀?cè)谥袊?guó)市場(chǎng)銷售的主要產(chǎn)品是基于轉(zhuǎn)移我們?cè)跉W洲進(jìn)行開發(fā)的成果，以供應(yīng)在中國(guó)的汽車廠家。第二部分來源于汽車門禁和TMPS系統(tǒng)的配件市場(chǎng)，如RF接收器和發(fā)射器。最近我們正在與許多為中國(guó)市場(chǎng)開發(fā)產(chǎn)品的中國(guó)廠商打交道?，F(xiàn)在已簽訂了第一份成功的設(shè)計(jì)訂單?！痹摴酒囀袌?chǎng)經(jīng)理Klaus Schweizer說。他預(yù)計(jì)，中國(guó)汽車市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)將帶動(dòng)更多的本地研發(fā)活動(dòng)，而這些活動(dòng)將得到他們的大力支持。

    另據(jù)該公司高級(jí)汽車射頻市場(chǎng)經(jīng)理Marcel Hennrich介紹，Atmel今年推出了新款LIN系列通訊IC，主要用于車身電子應(yīng)用。該系列產(chǎn)品包括單機(jī)式收發(fā)器和LIN SBC(系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片)，具有較高的集成度。在年底以前，該公司還將推出新的LIN MCM系列，把獲得成功的Atmel AVR家族中的專用汽車8位MCU集成到一個(gè)封裝之中，以提供最高的集成度。這將使得客戶能夠設(shè)計(jì)出非常小的和具有成本效益的解決方案。

    除了半導(dǎo)體原廠，也有一些具有較強(qiáng)整合設(shè)計(jì)能力的第三方機(jī)構(gòu)活躍在汽車電子領(lǐng)域。如國(guó)際分銷巨頭——安富利旗下的電子元件部就非?？春弥袊?guó)汽車電子市場(chǎng)。針對(duì)中國(guó)汽車電子市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈而又欠有序的狀態(tài)，該公司組織銷售人員和技術(shù)市場(chǎng)人員組成專門的技術(shù)市場(chǎng)團(tuán)隊(duì)深入了解市場(chǎng)狀況和客戶需求，為方案設(shè)計(jì)部門提供方向參考。目前該公司建立了功能健全的汽車電子支持團(tuán)隊(duì)，分別在上海和班加羅爾設(shè)立了兩個(gè)汽車電子研發(fā)部門，為客戶提供類產(chǎn)品級(jí)的汽車電子解決方案，包括車身控制、燈控模塊、儀表控制和主動(dòng)安全等。由于該公司代理了全球大多數(shù)汽車領(lǐng)域的領(lǐng)先半導(dǎo)體供應(yīng)商，如英飛凌、飛思卡爾、瑞薩、NXP半導(dǎo)體、ADI、ST、美信、Osram等，因此該公司可以利用其代理優(yōu)勢(shì)，依托其獨(dú)特的元器件分銷性質(zhì)，可在方案的每個(gè)功能模塊的元器件選型中采用具有最佳性價(jià)比優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。

圖1：Strategy Analytics預(yù)測(cè)2009年全球汽車IC市場(chǎng)將達(dá)200億美元

    三大總線標(biāo)準(zhǔn)短期內(nèi)共存互補(bǔ)

    在廣受關(guān)注的汽車總線標(biāo)準(zhǔn)方面，隨著制造商的生產(chǎn)效率、政府安全法規(guī)和各種舒適便利應(yīng)用日趨增多，對(duì)電子控制架構(gòu)和汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議性能提出了更高的要求，這些發(fā)展趨勢(shì)正在推動(dòng)FlexRay技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，雖然其最早的設(shè)想是實(shí)現(xiàn)汽車線控(X-by-wire)。FlexRay總線實(shí)現(xiàn)的初期功能是邁向全自動(dòng)駕駛的第一步。NXP半導(dǎo)體公司業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Toni Versluijs表示：“簡(jiǎn)單地說，將來的汽車將需要更高帶寬的總線，及確保迅速響應(yīng)緊急任務(wù)的確定性協(xié)議。FlexRay的10Mbps帶寬、內(nèi)置容錯(cuò)功能和確定性正是針對(duì)這些需求而設(shè)計(jì)的。FlexRay還能夠兼容多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并具有可擴(kuò)展性來應(yīng)對(duì)新的工程挑戰(zhàn)?！?

    他表示，未來業(yè)界已采用了十幾年的CAN和LIN總線仍能繼續(xù)獲得采用，事實(shí)上，采用FlexRay未必會(huì)對(duì)LIN應(yīng)用(如雨刷和電控車窗)產(chǎn)生太大的影響。因?yàn)檫@些都僅限于局部控制，無需與汽車其余部件進(jìn)行大量通信，而且只需要很低的數(shù)據(jù)帶寬。同時(shí)，CAN也注定會(huì)在將來的汽車控制架構(gòu)中扮演重要的角色。雖然CAN無法滿足現(xiàn)代汽車對(duì)總帶寬的要求，但其靈活的工程設(shè)計(jì)至少會(huì)暫時(shí)提供符合實(shí)際的解決方案。英飛凌的劉魯偉亦指出，今后幾年內(nèi)LIN和CAN仍將是中低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)總線系統(tǒng)，但是明顯具備更高數(shù)據(jù)速率的FlexRay總線系統(tǒng)能夠?yàn)榘踩嚓P(guān)應(yīng)用和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用帶來大量的好處。英飛凌正在開發(fā)面向這些應(yīng)用的集成化解決方案，并且預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來可以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。

    從被動(dòng)安全到主動(dòng)安全的轉(zhuǎn)變

    汽車安全性近年來已經(jīng)得到了很大提高，無論是政府法令的保障還是消費(fèi)者對(duì)更安全的汽車的偏愛都證實(shí)了這一點(diǎn)。汽車制造商多年來一直在通過使用安全帶和氣囊來降低汽車事故造成的死傷，如今它們正在轉(zhuǎn)而利用技術(shù)來防止事故的發(fā)生。例如，采用LED的尾燈和后窗剎車燈，以及LED前燈，比普通的燈泡具有更高的亮度和壽命。在奔馳S級(jí)汽車上，24/77-GHz雷達(dá)指引系統(tǒng)在改善安全性方面發(fā)揮著重要作用。剎車輔助、泊車輔助、Pre-Safe、Distronic Plus和Adaptive Brake功能使用七個(gè)雷達(dá)傳感器來大大提高安全水平。憑借這些功能，該級(jí)汽車可以偵測(cè)到即將發(fā)生的碰撞，使司機(jī)能夠采取規(guī)避動(dòng)作。

    為了改善交通安全，日產(chǎn)汽車開發(fā)出了距離控制輔助系統(tǒng)，用于幫助司機(jī)控制與前車之間的距離。該系統(tǒng)利用前保險(xiǎn)杠上的雷達(dá)傳感器判定與前車之間的距離，以及二者之間的相對(duì)速度。如果司機(jī)松開油門，或者沒有踩油門，該系統(tǒng)就自動(dòng)執(zhí)行剎車。如果該系統(tǒng)判定需要?jiǎng)x車，儀表盤上面就會(huì)亮起指示燈，同時(shí)發(fā)出聲音信號(hào)。此時(shí)油門就會(huì)自動(dòng)抬起，以利于司機(jī)改踩剎車。

    在目前比較熱門的胎壓監(jiān)測(cè)部分，由于曾經(jīng)發(fā)生多起因胎壓不足而產(chǎn)生的交通事故，美國(guó)已經(jīng)通過立法，要求自2007年起在當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)銷售的汽車，都必須加裝TPMS系統(tǒng)。而該法案的實(shí)施預(yù)料將使該系統(tǒng)需求量由2003年的33萬組增加至2007年的1，720萬組，平均增長(zhǎng)率可達(dá)30%。胎壓監(jiān)測(cè)應(yīng)用的傳感器、無線通訊組件供應(yīng)商主要以國(guó)外廠商如英飛凌、NXP及飛思卡爾等巨頭為主，也有不少臺(tái)灣廠商在積極布局該市場(chǎng)，提供相關(guān)模塊與系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案，如環(huán)隆電氣、敦?fù)P科技、車王電子和坤德等。

    此外，為了進(jìn)一步改善安全性能，美國(guó)政府研究人員正在考慮無線基礎(chǔ)設(shè)施能夠帶來的安全好處，這些設(shè)施將大大改善駕車環(huán)境，并使道路更加安全。迄今為止，無線技術(shù)在汽車中的應(yīng)用一直囿于蜂窩電話。但這種情況可能會(huì)發(fā)生變化，這些研究人員正在進(jìn)一步研究利用Wi-Fi技術(shù)建設(shè)沿線車站的安全基礎(chǔ)設(shè)施。美國(guó)運(yùn)輸部(DOT)車輛基礎(chǔ)建設(shè)整合(VII)計(jì)劃尋求利用無線連接來避免撞車?；緦⑼ㄖ吞嵝哑渌炯八緳C(jī)，有車輛正在接近路口或者盲角。該系統(tǒng)也可以提供交通速度和密度方面的數(shù)據(jù)，使路邊信號(hào)能夠讓司機(jī)在進(jìn)入公路之前了解擁堵情況。 [!--empirenews.page--]

    在業(yè)界廠商以構(gòu)建最高級(jí)別的安全駕乘環(huán)境為最終目的的技術(shù)競(jìng)賽中，各種新興的安全系統(tǒng)解決方案爭(zhēng)奇斗艷、層出不窮?？梢灶A(yù)見，將來最先進(jìn)的智能傳感系統(tǒng)將使汽車擁有像人類第六感一樣的高度智慧，從而將汽車的安全性提高到一個(gè)前所未有的高度，并主要以事故的預(yù)防為出發(fā)點(diǎn)。

    中國(guó)汽車電子產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

    未來，半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)汽車業(yè)的貢獻(xiàn)和重要性將進(jìn)一步提升，因?yàn)槠嚢雽?dǎo)體在未來仍是創(chuàng)新、質(zhì)量和可靠性以及汽車安全的基礎(chǔ)。從中國(guó)本地市場(chǎng)的角度，目前無論是半導(dǎo)體廠商還是參與汽車電子系統(tǒng)研發(fā)的本地公司都比較少而且力量薄弱，數(shù)量和資源投入還達(dá)不到一定規(guī)模。這一方面與汽車電子嚴(yán)苛的品質(zhì)要求有關(guān)，另一方面則歸因于很少有公司愿意將資金投入到研發(fā)過程中，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為汽車電子市場(chǎng)的蛋糕還不夠大。

    英飛凌的劉魯偉認(rèn)為，中國(guó)的汽車行業(yè)將迅速和國(guó)際接軌，當(dāng)今世界汽車行業(yè)非常重視的質(zhì)量問題，也是未來中國(guó)汽車行業(yè)必須高度重視的問題。另外，如何“以具有吸引力的價(jià)格提供具有最高質(zhì)量水平的創(chuàng)新技術(shù)”也是整個(gè)產(chǎn)業(yè)值得思考的問題，他并表示，“通過規(guī)模經(jīng)濟(jì)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行成本優(yōu)化或?qū)崿F(xiàn)節(jié)約僅在某些方面可行，單靠供應(yīng)商對(duì)技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行融資是不能長(zhǎng)期維持的。我認(rèn)為未來的成本優(yōu)化應(yīng)該是汽車價(jià)值鏈中所有相關(guān)方進(jìn)行緊密合作?！?

圖2：劉魯偉：多年來英飛凌一直和中國(guó)汽車行業(yè)有著割舍不斷的聯(lián)系

    還有一些阻礙中國(guó)汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素包括該領(lǐng)域中校企聯(lián)系不夠以及中外標(biāo)準(zhǔn)體系的不一致等問題。對(duì)于前者，目前一些大學(xué)和科研院所的研發(fā)還只停留在實(shí)驗(yàn)室里，而企業(yè)與學(xué)校的聯(lián)系十分有限，企業(yè)有資金，但投入到大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)的卻并不多；另外，中國(guó)整車廠多為合資公司，而中國(guó)的從事汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的公司對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系的了解不夠，因此，就造成了中國(guó)系統(tǒng)廠商設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品很難打入這些整車廠。這說明在快速擴(kuò)張的中國(guó)汽車電子產(chǎn)業(yè)，使工程管理人員和工程師迅速與國(guó)際體系接軌并獲得最新信息以支持其決策，仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。