汽車不再是消費(fèi)者心目中簡單的代步工具。安全性、舒適性、智能化成為消費(fèi)者對現(xiàn)代汽車提出的進(jìn)一步訴求,而這些都是和汽車電子控制技術(shù)密不可分。加強(qiáng)汽車電子控制是汽車工業(yè)的重要目標(biāo)之一,也成為汽車業(yè)者實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化的主要手段;同時(shí),實(shí)現(xiàn)汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)化更是當(dāng)今和未來汽車的發(fā)展主向。
在汽車市場年成長率僅2%且激烈競爭下,電子化與科技化成為汽車創(chuàng)新差異化與車廠決勝要素,電子科技化也是汽車價(jià)位居高不下甚至上漲的主因。因此,面對汽車電子即將引爆的巨大商機(jī),全球汽車與科技大廠皆看好并積極布局發(fā)展汽車電子產(chǎn)品。在汽車電子產(chǎn)品方面,由前5大汽車電子系統(tǒng)商(依序?yàn)镈elphi、Bosch、Siemens、Denso、Visteon)長期占據(jù)大部分市場。而傳統(tǒng)半導(dǎo)體廠商也積極布局,以搶占更多的車用IC零組件市場。
Strategy Analytics估計(jì),隨著汽車電子的迅速的普及,機(jī)械式零組件已經(jīng)慢慢被半導(dǎo)體所取代,半導(dǎo)體技術(shù)將為汽車提供更智能化的駕駛環(huán)境。2003年車用半導(dǎo)體廠商市場占有率方面,F(xiàn)reescale仍居全球車用半導(dǎo)體廠商首位,其次分別為Infineon與ST。盡管汽車產(chǎn)業(yè)出貨與銷售量成長穩(wěn)定,且汽車電子零組件毛利高,然而由于汽車電子半導(dǎo)體技術(shù)門檻在于數(shù)字與模擬科技整合的技術(shù),加上汽車電子要求10至15年的壽命、溫度介于-40oC至200oC、最高抗震與晃動度與10-6的零件故障率,因此以傳統(tǒng)數(shù)字技術(shù)見長的IT廠商,如Intel、Samsung、Fujitsu、IBM、Micro與AMD等,盡管已積極布局車用半導(dǎo)體市場,但至今仍無法擠入前十大車用半導(dǎo)體廠商之列。
1. 車用MCU
汽車工業(yè)是使用MCU最多的工業(yè)。隨著通信、連接、計(jì)算機(jī)技術(shù)與汽車的日益融合,車用MCU作為核心部件將在汽車電子中扮演越來越重要的角色,MCU在汽車中應(yīng)用的數(shù)量將越來越多。目前,在主動式安全下,對MCU的需求將由目前一般汽車50~70顆MCU與高檔汽車100顆以上MCU的需求量,急劇成長至每部汽車200顆MCU的需求。汽車MCU已經(jīng)進(jìn)入汽車應(yīng)用的不同區(qū)域。
· 汽車動力系統(tǒng)控制:引擎控制、動力轉(zhuǎn)向等;
· 車身控制系統(tǒng):防盜裝置、啟動控制、車窗/門控制、前燈控制、低速LAN等;
· 安全控制系統(tǒng):安全氣囊、ABS/穩(wěn)定性和SAFF-by-wire(線控安全)等;
· 行駛系統(tǒng)控制:儀表板、空調(diào)控制、底盤控制等;
· 汽車信息系統(tǒng):娛樂、服務(wù)、移動通信、信息處理和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)等。
這些系統(tǒng)對汽車MCU提出了不同的要求,推動汽車MCU不斷發(fā)展。汽車MCU在提高性能的同時(shí),在應(yīng)用上也將以不同于消費(fèi)、通信中的應(yīng)用模式演繹新的發(fā)展,助力汽車向更節(jié)能、更安全和更舒適方向發(fā)展。
目前,8位、16位車用MCU是主導(dǎo)地位。8位MCU主要用于儀表控制、車窗控制、前后照鏡控制等,隨著控制精度需求的提升。目前,流行用CAN作為控制總線,所以16位MCU足以勝任。16位車用MCU在成本下降的同時(shí),也有逐漸取代8位車用MCU的趨勢。32位車用MCU多用于高檔轎車,而32位車用MCU則主要用于引擎控制、汽車導(dǎo)航、汽車多媒體、汽車智能應(yīng)用等。生產(chǎn)這些車用MCU的半導(dǎo)體廠商包括:Freescale、Infineon、Renesas、ST、TI、Intel、Hitachi、Phillips、ComRoad、Comworxx、Cellport、Analog Devices等。同時(shí),內(nèi)置閃存的Flash MCU也正成為主流,其最大的優(yōu)勢是靈活性,它可以讓汽車制造廠在車間的最后一分鐘才配置車輛的特性集和控制算法。另外,相對片外閃存來說,汽車電子制造商不會有交貨和價(jià)格方面的困擾,同時(shí)由于片上閃存沒有高速總線,所以對車內(nèi)設(shè)備不會產(chǎn)生輻射干擾。
2. 車用傳感器
車用傳感器是汽車電子控制系統(tǒng)中重要信息的來源,為汽車ECU的關(guān)鍵零組件。當(dāng)前普通汽車與高級汽車對傳感器的需求分別高達(dá)100個(gè)和200個(gè)以上。車用傳感器在汽車各系統(tǒng)中的應(yīng)用,包括了引擎控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)及導(dǎo)航系統(tǒng)。根據(jù)Strategy Analytics的預(yù)測2004至2009年全球車用傳感器將呈現(xiàn)9%左右的成長率,2008年市場需求量估計(jì)將可達(dá)14.87億個(gè)。
· 引擎控制系統(tǒng)用傳感器是整個(gè)汽車傳感器的核心,種類很多,包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器向引擎的ECU提供引擎的工作狀況信息,供ECU對引擎工作狀況進(jìn)行精確控制,以提高引擎的動力性、降低油耗、減少廢氣排放和進(jìn)行故障檢測。由于引擎工作在高溫、振動、沖擊、潮濕以及蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥污染的惡劣環(huán)境中,因此引擎控制系統(tǒng)用傳感器耐惡劣環(huán)境的技術(shù)指標(biāo)要比一般工業(yè)用傳感器高1~2個(gè)數(shù)量級,其中最關(guān)鍵的是測量精度和可靠性。否則,由傳感器帶來的測量誤差將最終導(dǎo)致引擎控制系統(tǒng)難以正常工作或產(chǎn)生故障。
· 底盤控制用傳感器是指用于變速器控制系統(tǒng)、懸架控制系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動防抱死系統(tǒng)等底盤控制系統(tǒng)中的傳感器;隨著汽車電子控制系統(tǒng)集成化程度的提高和CAN總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用,同一傳感器不僅可以給引擎控制系統(tǒng)提供信號,也可為底盤控制系統(tǒng)提供信號。
· 車身控制用傳感器主要用于提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等。主要包括溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)量傳感器、日照傳感器、加速度傳感器、車速傳感器、光傳感器、超聲波傳感器、激光傳感器、距離傳感器以及圖象傳感器等。
· 隨著基于GPS/GIS的導(dǎo)航系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用,導(dǎo)航用傳感器這幾年得到迅速發(fā)展。導(dǎo)航系統(tǒng)用傳感器主要有:確定汽車行駛方向的羅盤傳感器、陀螺儀和車速傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器等。
根據(jù)BCC公司的調(diào)查,車用傳感器在包括電子停車輔助系統(tǒng)、TPMS系統(tǒng)、側(cè)面安全氣囊、防撞警示、導(dǎo)航系統(tǒng)、HID照明系統(tǒng)等方面的需求驅(qū)動下,2005年車用傳感器產(chǎn)值為105億美金,2010年將攀升到142億美金。提供這些傳感器的廠商包括汽車電子系統(tǒng)商Denso、Delphi、Siemens和Bosch;同時(shí)提供傳感器給OEM廠商與系統(tǒng)制造商的半導(dǎo)體廠商Freescale、TI、Infineon、Philips與Analog Devices等;以及專門生產(chǎn)傳感器公司avlico、Melexis、Allegro、Sensonor、Ruf、Hitachi、Systron-Donner、Murata與VTI-Hamlin等。
總之,隨著電子技術(shù)的發(fā)展和汽車電子控制系統(tǒng)應(yīng)用的日益廣泛,汽車傳感器市場需求將保持高速增長,微型化、多功能化、集成化和智能化的傳感器將逐步取代傳統(tǒng)的傳感器,成為汽車傳感器的主流。