回想一下二十年前的老式汽車，當時幾乎所有的機械和液壓系統(tǒng)都利用激勵器驅(qū)動。而現(xiàn)在，隨著大量電子部件和系統(tǒng)進入汽車，許多傳統(tǒng)的機械系統(tǒng)正被取而代之。有些高檔汽車具有多達70個電子控制單元(ECU)，以及多達60個傳感器和六個以上的安全氣囊，這意味著今天的汽車更復雜、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)有限公司汽車電子高級市場經(jīng)理劉魯偉在接受本刊采訪時指出，平均而言，如今一輛汽車的計算能力幾乎相當于阿波羅13號宇宙飛船的計算能力。系統(tǒng)和車輛設計的復雜程度在不斷增加。他說：“半導體過去是、現(xiàn)在仍然是汽車電子創(chuàng)新的基礎，而且潛力巨大，特別是在安全和舒適性應用方面。

    隨著汽車電子技術的快速滲透，以及半導體解決方案逐步取代機械組件，預計全球汽車半導體市場今后幾年內(nèi)的增長率將達到10%左右。根據(jù)市場研究公司Strategy Analytics今年5月的一項研究報告，2005年，全球汽車集成電路市場的總銷售額大約為164億美元。此外，汽車電子市場的快速擴張和價格競爭，使得中國的汽車市場也變得日趨復雜。為此，許多跨國半導體公司都在中國設立了設計中心并不斷加強與中國高校間的合作，結合其在歐美和日本市場的長期經(jīng)驗和技術積累，向本地客戶提供解決方案和技術支持。

    老牌廠商主導技術創(chuàng)新

    MCU、傳感器和模擬IC是構成汽車電子解決方案的主體，其中尤以MCU為核心。可以用一個簡單的例子來說明這種關系，就是利用傳感器檢測可能遇到的意外情況，由MCU根據(jù)傳感器的信號來判斷是否做出反應，在需要時通過控制模擬IC來激活對應措施。飛思卡爾、英飛凌、NXP半導體、TI、NEC、Fairchild、Microchip、Atmel、ST等都是活躍在汽車電子領域的主要半導體供應商，同時也是引領技術發(fā)展的創(chuàng)新先鋒。

    作為一家全球性的半導體領導廠商，特別是在汽車電子領域，NEC在中國市場擁有一系列的產(chǎn)品應用，例如儀表盤、汽車音響、車身控制系統(tǒng)等?！澳壳拔覀兊膬x表盤MCU在中國市場占有30%~40%的份額，大部分的儀表盤供應商選用我們的產(chǎn)品，其中既有中國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霉こ處熋向E說。

    目前NEC正致力于在中國市場推廣一個用于實時控制應用的高端車身控制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)行時間可以達到20.83ns(工作在48MHz，3.5V到5.5V時)，其中的幾款產(chǎn)品集成了可以用來連接外部存儲器如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體領域居第一位，在汽車MCU領域居第二位，在傳感器領域位居第三，在模擬IC領域居第八位。從產(chǎn)品來說，目前該公司正在動力傳動、車身、底盤及安全系統(tǒng)等各種領域發(fā)動攻勢。除傳感器及模擬IC的業(yè)務不斷擴大外，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正在擴展該市場。該公司表示，今后有望實現(xiàn)增長的領域是集各種技術于一身的單封裝產(chǎn)品。比如，將用于開閉車窗的馬達使用的驅(qū)動IC與16位或18位MCU集成在一個封裝內(nèi)的產(chǎn)品。此類單芯片封裝產(chǎn)品的業(yè)務目前正在擴大，今后有望出現(xiàn)大量需求。

    英飛凌是歐洲最大的汽車半導體制造企業(yè)，2005年占全球市場銷售總額的比例達到9.3%，銷售額同比增長了11.9%。目前英飛凌開發(fā)、制造和提供面向各類汽車應用的創(chuàng)新半導體解決方案，其中包括動力傳動系(發(fā)動機和傳動控制)、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，該公司已和中國本地合作伙伴開發(fā)出適用于摩托車的電噴(EFI)參考設計。利用該解決方案，中國的摩托車制造商能夠提高產(chǎn)品的燃油經(jīng)濟性，同時減少廢氣排放，甚至達到歐洲三號的排放標準?？紤]到中國每年要生產(chǎn)1，800萬輛摩托車，此舉能夠切實幫助中國改善空氣質(zhì)量。該解決方案也適用于小排量的經(jīng)濟型汽車?！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，簡化設計，每個輪胎內(nèi)模塊只有SP30和收發(fā)器兩顆芯片?！眲Ⅳ攤フf。

    ST在2005年汽車半導體全球市場的份額為9%，在中國市場的份額為10%。該公司大中國區(qū)汽車產(chǎn)品部高級經(jīng)理劉建宏表示，未來五年全球市場規(guī)模將增長一倍，中國等地區(qū)市場的增長速度會更快。他說：“動力總成應用在未來幾年仍將在電子控制單元(ECU)中占最大比例。但是，我們同時預期車身應用、安全與娛樂等方面也將有合理的增長。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?！眲⒔ê赀€介紹，汽車電子的發(fā)展趨勢是向數(shù)字化處理的方向前進。在各種技術中，可以把不同的工藝如Bipolar、CMOS和Power集成在同一個硅片上面的組合比單一工藝技術具有明顯的優(yōu)勢。

    Microchip向汽車模塊嵌入設計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)字外設的高性能MCU到低功耗模擬IC解決方案。“我們的創(chuàng)新性技術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、儀表板和其它司機信息模塊等領域。”該公司汽車產(chǎn)品部門的市場總監(jiān)Willie Fitzgerald表示，Microchip為市場提供的關鍵產(chǎn)品包括8位和16位MCU、16位DSC、標準模擬器件和串行EEPROM。面向整體汽車半導體市場的關鍵應用是引擎管理、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架構產(chǎn)品具有很強的兼容性，如核心外設、管腳、軟件和開發(fā)工具等，支持無逢移植開發(fā)環(huán)境，可降低風險。 [!--empirenews.page--]

圖3：Willie Fitzgerald：8位和16位MCU/DSC為Microchip在中國汽車半導體市場提供了最大的商機

    Atmel也在積極參與中國汽車電子市場，向中國市場大量銷售用于車身電子的芯片，用于轉向燈、定時器、雨刮器控制、儀表板照明調(diào)光器和車燈故障檢測等基本功能模塊。“目前，我們在中國市場銷售的主要產(chǎn)品是基于轉移我們在歐洲進行開發(fā)的成果，以供應在中國的汽車廠家。第二部分來源于汽車門禁和TMPS系統(tǒng)的配件市場，如RF接收器和發(fā)射器。最近我們正在與許多為中國市場開發(fā)產(chǎn)品的中國廠商打交道。現(xiàn)在已簽訂了第一份成功的設計訂單?！痹摴酒囀袌鼋?jīng)理Klaus Schweizer說。他預計，中國汽車市場的快速增長將帶動更多的本地研發(fā)活動，而這些活動將得到他們的大力支持。

    另據(jù)該公司高級汽車射頻市場經(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用。該系列產(chǎn)品包括單機式收發(fā)器和LIN SBC(系統(tǒng)基礎芯片)，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集成到一個封裝之中，以提供最高的集成度。這將使得客戶能夠設計出非常小的和具有成本效益的解決方案。

    除了半導體原廠，也有一些具有較強整合設計能力的第三方機構活躍在汽車電子領域。如國際分銷巨頭——安富利旗下的電子元件部就非常看好中國汽車電子市場。針對中國汽車電子市場競爭激烈而又欠有序的狀態(tài)，該公司組織銷售人員和技術市場人員組成專門的技術市場團隊深入了解市場狀況和客戶需求，為方案設計部門提供方向參考。目前該公司建立了功能健全的汽車電子支持團隊，分別在上海和班加羅爾設立了兩個汽車電子研發(fā)部門，為客戶提供類產(chǎn)品級的汽車電子解決方案，包括車身控制、燈控模塊、儀表控制和主動安全等。由于該公司代理了全球大多數(shù)汽車領域的領先半導體供應商，如英飛凌、飛思卡爾、瑞薩、NXP半導體、ADI、ST、美信、Osram等，因此該公司可以利用其代理優(yōu)勢，依托其獨特的元器件分銷性質(zhì)，可在方案的每個功能模塊的元器件選型中采用具有最佳性價比優(yōu)勢的產(chǎn)品。

圖1：Strategy Analytics預測2009年全球汽車IC市場將達200億美元

    三大總線標準短期內(nèi)共存互補

    在廣受關注的汽車總線標準方面，隨著制造商的生產(chǎn)效率、政府安全法規(guī)和各種舒適便利應用日趨增多，對電子控制架構和汽車網(wǎng)絡協(xié)議性能提出了更高的要求，這些發(fā)展趨勢正在推動FlexRay技術的發(fā)展和應用，雖然其最早的設想是實現(xiàn)汽車線控(X-by-wire)。FlexRay總線實現(xiàn)的初期功能是邁向全自動駕駛的第一步。NXP半導體公司業(yè)務發(fā)展經(jīng)理Toni Versluijs表示：“簡單地說，將來的汽車將需要更高帶寬的總線，及確保迅速響應緊急任務的確定性協(xié)議。FlexRay的10Mbps帶寬、內(nèi)置容錯功能和確定性正是針對這些需求而設計的。FlexRay還能夠兼容多種網(wǎng)絡拓撲，并具有可擴展性來應對新的工程挑戰(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，事實上，采用FlexRay未必會對LIN應用(如雨刷和電控車窗)產(chǎn)生太大的影響。因為這些都僅限于局部控制，無需與汽車其余部件進行大量通信，而且只需要很低的數(shù)據(jù)帶寬。同時，CAN也注定會在將來的汽車控制架構中扮演重要的角色。雖然CAN無法滿足現(xiàn)代汽車對總帶寬的要求，但其靈活的工程設計至少會暫時提供符合實際的解決方案。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)速率應用的標準總線系統(tǒng)，但是明顯具備更高數(shù)據(jù)速率的FlexRay總線系統(tǒng)能夠為安全相關應用和動力傳動系統(tǒng)應用帶來大量的好處。英飛凌正在開發(fā)面向這些應用的集成化解決方案，并且預計在不遠的將來可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。

    從被動安全到主動安全的轉變

    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者對更安全的汽車的偏愛都證實了這一點。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，如今它們正在轉而利用技術來防止事故的發(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級汽車上，24/77-GHz雷達指引系統(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功能使用七個雷達傳感器來大大提高安全水平。憑借這些功能，該級汽車可以偵測到即將發(fā)生的碰撞，使司機能夠采取規(guī)避動作。

    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)，用于幫助司機控制與前車之間的距離。該系統(tǒng)利用前保險杠上的雷達傳感器判定與前車之間的距離，以及二者之間的相對速度。如果司機松開油門，或者沒有踩油門，該系統(tǒng)就自動執(zhí)行剎車。如果該系統(tǒng)判定需要剎車，儀表盤上面就會亮起指示燈，同時發(fā)出聲音信號。此時油門就會自動抬起，以利于司機改踩剎車。

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

    此外，為了進一步改善安全性能，美國政府研究人員正在考慮無線基礎設施能夠帶來的安全好處，這些設施將大大改善駕車環(huán)境，并使道路更加安全。迄今為止，無線技術在汽車中的應用一直囿于蜂窩電話。但這種情況可能會發(fā)生變化，這些研究人員正在進一步研究利用Wi-Fi技術建設沿線車站的安全基礎設施。美國運輸部(DOT)車輛基礎建設整合(VII)計劃尋求利用無線連接來避免撞車?；緦⑼ㄖ吞嵝哑渌炯八緳C，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)，使路邊信號能夠讓司機在進入公路之前了解擁堵情況。 [!--empirenews.page--]

    在業(yè)界廠商以構建最高級別的安全駕乘環(huán)境為最終目的的技術競賽中，各種新興的安全系統(tǒng)解決方案爭奇斗艷、層出不窮?？梢灶A見，將來最先進的智能傳感系統(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前所未有的高度，并主要以事故的預防為出發(fā)點。

    中國汽車電子產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

    未來，半導體行業(yè)對汽車業(yè)的貢獻和重要性將進一步提升，因為汽車半導體在未來仍是創(chuàng)新、質(zhì)量和可靠性以及汽車安全的基礎。從中國本地市場的角度，目前無論是半導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)量和資源投入還達不到一定規(guī)模。這一方面與汽車電子嚴苛的品質(zhì)要求有關，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，因為他們認為汽車電子市場的蛋糕還不夠大。

    英飛凌的劉魯偉認為，中國的汽車行業(yè)將迅速和國際接軌，當今世界汽車行業(yè)非常重視的質(zhì)量問題，也是未來中國汽車行業(yè)必須高度重視的問題。另外，如何“以具有吸引力的價格提供具有最高質(zhì)量水平的創(chuàng)新技術”也是整個產(chǎn)業(yè)值得思考的問題，他并表示，“通過規(guī)模經(jīng)濟對現(xiàn)有系統(tǒng)進行成本優(yōu)化或?qū)崿F(xiàn)節(jié)約僅在某些方面可行，單靠供應商對技術創(chuàng)新進行融資是不能長期維持的。我認為未來的成本優(yōu)化應該是汽車價值鏈中所有相關方進行緊密合作?！?

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

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