今天，汽車電子化成為各汽車制造商改進(jìn)汽車性能、追求汽車差異化以及占領(lǐng)市場的關(guān)鍵手段。隨著全球汽車電子的持續(xù)發(fā)展，必然促進(jìn)未來幾年汽車半導(dǎo)體市場的穩(wěn)定增長。在“2007國際先進(jìn)汽車電子技術(shù)研討會”上，中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會秘書長徐小田表示，我國汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車電子應(yīng)用正不斷擴(kuò)大，國內(nèi)汽車電子市場至少在900億元至1000億元人民幣。據(jù)預(yù)測，2010年，會有約216億美元的汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品在汽車中使用。

汽車電子的核心是車用MCU（微控制單元），它也是汽車電子中應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體器件。全球車用MCU市場將從2003年的35.1億美元成長至2009年的69.3億美元，年復(fù)合增長率達(dá)12%，呈穩(wěn)定成長；而在增長率部份，2004年車用MCU創(chuàng)下超過25%的高成長后，估計在2008年由于車載信息娛樂產(chǎn)品產(chǎn)品的換代，車用MCU將有另一波成長高峰。
 
在汽車電子工業(yè)中，MCU半導(dǎo)體廠商（例如瑞薩、飛思卡爾等）處于上游，而利用MCU開發(fā)ECU的模塊廠商和一些國際知名的一級汽車零組件廠商（例如德爾福、博世等）屬于中游廠商，汽車整車制造商（例如福特、豐田等）則屬于下游廠商。由于日系汽車工業(yè)一貫采用垂直整合模式，因此MCU廠商通常是直接和整車廠商聯(lián)合開發(fā)，非日系廠商極難進(jìn)入其中環(huán)節(jié)；而歐系、美系MCU廠商極少與整車廠商合作。

當(dāng)前，車用MCU成為各大半導(dǎo)體廠商角逐的市場。這些車用MCU被應(yīng)用于各種汽車電子系統(tǒng)。由于車用MCU產(chǎn)品利潤較高，與通用MCU由于市場競爭激烈導(dǎo)致年銷售利潤逐年下滑的狀況相比，廠商都能維持一定的利潤。近幾年，這些利潤增長的驅(qū)動力來自于汽車信息娛樂化、智能控制化以及環(huán)保節(jié)能的混合動力汽車的興起所帶來的車用MCU需求的增長。因此，車用MCU半導(dǎo)體廠商當(dāng)前最關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域包括混合能源以及引擎控制、安全氣囊、胎壓檢測、汽車電子制動控制（ABS、ESC和ESP）、汽車儀表、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、自動巡航系統(tǒng)、汽車音響和智能總線控制等。8位、16位車用MCU仍處于市場主流位置，而32位車用MCU市場增長迅速。在未來的汽車電子產(chǎn)業(yè)中，車用MCU仍將扮演重要的角色。

汽車電子系統(tǒng)

汽車電子系統(tǒng)的出現(xiàn)，提高了汽車的各種性能。按照對汽車行駛性能作用的影響劃分，人們習(xí)慣把汽車電子歸納為兩類：一類是車用電子控制裝置，包括底盤電子控制系統(tǒng)、車身電子控制系統(tǒng)和汽車動力傳動系統(tǒng)。另一類是和汽車本身性能無直接關(guān)系的“Telematics”車載電子裝置，包括汽車信息系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設(shè)備等。

汽車底盤的電子控制

汽車底盤即汽車的機械構(gòu)造，其作用是支承、安裝汽車發(fā)動機及其各部件，并接受引擎發(fā)出的動力使汽車行駛。底盤電子系統(tǒng)分為傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)四部分。

其中，ABS是電子控制技術(shù)在汽車上最有突出成就的一項應(yīng)用。時至今日，安裝ABS的轎車已經(jīng)相當(dāng)普遍。隨著對汽車安全性能的要求越來越高，一些中、高檔級的轎車已經(jīng)不滿足于ABS，還安裝了ASR/TCS，甚至是ESP，以提高汽車的安全性能。

ABS(防抱死制動系統(tǒng))根據(jù)車輛運動狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動器制動力矩的大小，避免出現(xiàn)車輪抱死現(xiàn)象，可使汽車在制動時維持方向穩(wěn)定性和縮短制動距離，有效地提高了行車的安全性。ASR（驅(qū)動防滑系統(tǒng)）或TCS（牽引力控制系統(tǒng)），是ABS功能的擴(kuò)展補充。它能在汽車起動和加速時提供縱向附著力，以防止驅(qū)動輪打滑，既有助于提高汽車加速時的牽引性能，又能改善其操作穩(wěn)定性。ESP（電子穩(wěn)定程序）是一種更先進(jìn)的制動控制系統(tǒng)，它通過收集方向盤的轉(zhuǎn)動角度、側(cè)向加速度等信息，經(jīng)MCU向制動器發(fā)出指令，來實現(xiàn)行駛穩(wěn)定控制。安裝了ABS系統(tǒng)汽車的駕駛者在突發(fā)情況下慌忙急扭方向盤會使情況更加危險。因為猛然剎車同時又急扭方向盤，會令汽車產(chǎn)生側(cè)滑而容易發(fā)生事故。ESP包含ABS及ASR，是這兩種系統(tǒng)功能上的延伸，它們的差別在于ABS/TCS僅在縱向上被動地作出反應(yīng)，而ESP不斷地測檢車輛的行駛狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生緊急情況時它會迅速反應(yīng)，通過液壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)每個車輪的制動壓力和干預(yù)發(fā)動機的牽引力，尤其是在側(cè)向力起作用時能有效降低汽車由于側(cè)滑產(chǎn)生的危險。有研究表明，ESP能使交通事故降低50%。

EPS（電子動力轉(zhuǎn)向）在駕駛者在操縱方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)向時，由ECU（電子控制單元，包含MCU和其它控制電路）根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到的轉(zhuǎn)距電壓信號、轉(zhuǎn)動方向和車速信號等，向電動機控制器發(fā)出指令，使電動機輸出相應(yīng)大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩，從而輔助駕駛者進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作。從整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢看，隨著人們對汽車環(huán)保、節(jié)能和安全性要求的進(jìn)一步提高，EPS電子助力轉(zhuǎn)向以其技術(shù)優(yōu)勢取代液壓助力轉(zhuǎn)向是遲早的事情�；谀壳暗募夹g(shù)發(fā)展水平，有關(guān)專家估計，EPS要完全取代液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大約需要3～5年。

CCS（巡航控制系統(tǒng)）也即SCS（速度控制系統(tǒng)）,可以自動控制汽車的行駛速度。具體來說，CCS分為定速巡航、加速巡航和減速巡航等。汽車一旦被設(shè)定為某種巡航狀態(tài)時，發(fā)動機的供油量便由ECU進(jìn)行控制，并根據(jù)道路狀況和汽車的行駛阻力不斷地調(diào)整供油量，使汽車能夠保持在所設(shè)定的速度狀態(tài)行駛，而無需操縱油門。CCS尤其適合在高速公路上長時間行駛時使用，它在一定程度上減輕了駕駛者由于長時間踩油門產(chǎn)生的疲勞。當(dāng)前，CCS已成為中高級轎車的標(biāo)準(zhǔn)裝備。

TMPS(輪胎壓力檢測系統(tǒng))通過不斷監(jiān)測輪胎的壓力、溫度和車輪轉(zhuǎn)速，能在胎壓不足或者過高時向駕駛者發(fā)出警告。胎壓的高低，影響汽車行駛過程中的舒適程度和安全性。保持合適的輪壓可以減小輪胎的磨損、降低油耗以及防止因輪壓不足而引起的輪胎損壞。全球前兩大汽車市場的日本和美國都已實行了強制安裝TPMS的政策。TPMS產(chǎn)品是技術(shù)門檻最低的汽車電子產(chǎn)品之一，國內(nèi)現(xiàn)在也有眾多TPMS廠商。

汽車網(wǎng)絡(luò)

隨著越來越多的功能在汽車上實現(xiàn)，汽車系統(tǒng)也變得復(fù)雜。汽車網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，實現(xiàn)并簡化了各個電子模塊之間的通信和實時控制。按照汽車網(wǎng)絡(luò)的功能分類，一般有∶車身控制網(wǎng)絡(luò)、車載數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、多媒體網(wǎng)絡(luò)、動力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、安全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等。不同汽車廠商在實現(xiàn)相同功能時候可能使用不同之技術(shù)。在眾多的總線技術(shù)當(dāng)中，CAN、LIN和Flexray成為這些汽車系統(tǒng)互連的主流協(xié)議。

CAN事實上已經(jīng)成為汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，被用于主干網(wǎng)絡(luò)。提出CAN總線的最初動機就是為了解決現(xiàn)代汽車越來越多的ECU之間的通訊，減少不斷增加的線束。車身控制網(wǎng)絡(luò)的CAN在速率上遠(yuǎn)低于動力網(wǎng)絡(luò)的CAN。但車身控制網(wǎng)絡(luò)CAN的技術(shù)含量要高于動力網(wǎng)絡(luò)CAN，因為車身控制CAN系統(tǒng)中使用了網(wǎng)絡(luò)管理的方法，實現(xiàn)了單線工作。

低成本的LIN總線是現(xiàn)有汽車多重傳輸網(wǎng)絡(luò)的補充，主要用于車身控制。當(dāng)前，CAN/LIN總線組成的分布式控制系統(tǒng)越來越受歡迎。其中，分布式車身控制系統(tǒng)中CAN總線的具體應(yīng)用包括故障診斷、儀表顯示、安全氣囊等。LIN總線典型應(yīng)用包括電動座椅、照明、電動門窗等控制。因此，市場對具有CAN/LIN總線接口的車用MCU需求巨大。

不久的將來，隨著汽車娛樂、信息處理和多媒體網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，汽車制造商將要使用更多的嵌入式MCU。因此，汽車制造商需要更高的通信帶寬及確定性，并且要具有強大的容錯數(shù)據(jù)傳輸功能，以滿足市場需求。下一代線控系統(tǒng)汽車網(wǎng)絡(luò)協(xié)議——F1exRay通信技術(shù)正是基于這種情況應(yīng)運而生的。FlexRay具有10Mbps的總數(shù)據(jù)傳輸速率，可提供比CAN協(xié)議高約20倍的網(wǎng)絡(luò)帶寬。其主要應(yīng)用包括：主動和被動安全系統(tǒng)、防碰撞系統(tǒng)、動力傳動系控制系統(tǒng)和輔助駕駛系統(tǒng)。目前，眾多的車用MCU都集成了CAN、LIN、FlexRay協(xié)議。

車載信息系統(tǒng)——Telematics

Telematics原為Telecommunication和Information的合稱，即汽車信息通信系統(tǒng)。但是通過車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，Telematics現(xiàn)在已演變?yōu)檎蠈?dǎo)航、駕駛員信息、遠(yuǎn)程通信以及音響娛樂等多項技術(shù)的信息娛樂系統(tǒng)。人們希望能在汽車上獲得信息娛樂感受是Telematics市場整合并快速發(fā)展的動力。

當(dāng)今，全球主要汽車市場在導(dǎo)航系統(tǒng)是選擇前裝產(chǎn)品還是后裝產(chǎn)品的問題上做法不一。美國市場注重以簡單箭頭標(biāo)示方向和聲音指向的導(dǎo)航系統(tǒng)；日本采取以三維畫像并能與其它車載系統(tǒng)互動的前裝產(chǎn)品；而在歐洲，被稱為PND（個人導(dǎo)航裝置）的便攜式導(dǎo)航成為主流。車載音響系統(tǒng)則從播放電臺、CD發(fā)展到今天的DVD、車載AV系統(tǒng)以及和外部存儲介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。

目前，車載導(dǎo)航和音響系統(tǒng)也逐漸走向整合。例如，融合了車載導(dǎo)航和音響系統(tǒng)的AV導(dǎo)航已經(jīng)有很多產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上。另外，車載導(dǎo)航還在向多功能顯示器方面發(fā)展�？深A(yù)見，未來的導(dǎo)航系統(tǒng)將與行駛系統(tǒng)和安全系統(tǒng)結(jié)合，為駕駛者提供高精確的位置信息。此外，融合了免提電話功能的車載信息系統(tǒng)也出現(xiàn)了，它可以避免駕駛者在行駛過程中使用手機而造成交通事故……這些被整合的系統(tǒng)還包括在全球定位/導(dǎo)航系統(tǒng)下進(jìn)行的無線通信，互聯(lián)網(wǎng)接入及向駕駛員提供最新的儀表信息、安全功能和車載娛樂所進(jìn)行的嵌入式計算。這些汽車電子系統(tǒng)需要MCU/DSP提供控制、運算能力，通過收集各種汽車數(shù)據(jù)，同時能為駕駛員提供交通狀況、電子地圖、道路指引和汽車當(dāng)前方向、速度及燃油狀況等各方面信息。緊急情況下，Telematics系統(tǒng)將提供遠(yuǎn)程求救服務(wù)，并確切提供車輛所處位置。無可否認(rèn)，Telematics系統(tǒng)正逐漸整合眾多的汽車電子系統(tǒng)，使其成為輔助駕駛、提供娛樂和舒適的汽車系統(tǒng)。

MCU未來應(yīng)用重點：混合動力汽車

ABI Research的市場研究報告指出，如果今后數(shù)年全球油價依舊徘徊在高位狀態(tài)，2010年美國市場出售的轎車中5%-6%將會是混合動力汽車。目前主流的混合動力車是日本廠商主導(dǎo)的油電混合動力車；歐美廠商開發(fā)的是油氫動力車，不過其開發(fā)進(jìn)度嚴(yán)重滯后于日本廠商。

混合動力汽車需要在發(fā)動機控制、電池管理、電子轉(zhuǎn)向以及其它系統(tǒng)中使用大量的MCU。因此，混合動力車用MCU的開發(fā)將是半導(dǎo)體廠商未來幾年的發(fā)展重點。而這些針對混合動力汽車的MCU也有特別要求，比如處理速度快、外接控制接口多、軟件操控而且要求容量大、仿真測試周期長而且復(fù)雜、總線兼容性能良好等。

此外，一些先進(jìn)概念的汽車電子系統(tǒng)也正處于研究階段。例如，日產(chǎn)汽車正在研究的定于2010年推出的車道偏離校正系統(tǒng)，能觀察公路分道線和監(jiān)控汽車的運動，如果發(fā)現(xiàn)意外轉(zhuǎn)向，車子就會采取制動；捷豹汽車研究的智能自適應(yīng)巡航控制，會根據(jù)GPS對路況的描述和其它車輛的尾燈發(fā)現(xiàn)急彎，并做出預(yù)測；還有戴克汽車計劃在未來二十年內(nèi)實現(xiàn)的聯(lián)網(wǎng)防止碰撞系統(tǒng)——即在發(fā)生碰撞之前，汽車之間會交換方向和速度信息，以便協(xié)同做出安全的反應(yīng)……可見，先進(jìn)科技和創(chuàng)新是汽車電子發(fā)展的原動力，汽車電子的發(fā)展必定推動車用MCU的需求增長。