汽车电子元器件发展现状与趋势

　　不过，在汽车电子产品领域增长最快的是安全系统。在客户意识和政府法规的共同推动之下，汽车稳定性系统控制、被动安全系统、防撞系统等诸多相似系统得到了飞速发展。预计到2010年，在一般的汽车生产成本中，电子产品将占到37%，这接近今天的两倍。

　　那么这些电子产品在提高现代汽车的可靠性上做出了哪些贡献呢？回顾一下JDPowers的汽车可靠性排名，就可以看出一些趋势。JDPowers从买车3年的用户那里收集数据。1995年时，在排名前10位的公司中有4家日本公司、3家美国公司和3家德国公司。这一年，梅塞德斯·奔驰(MercedesBenz)位列第四，奥兹莫比尔(Oldsmobile)排名第六。

　　到10年后的2005年，情况发生了变化。现在排名前10位的公司中有5家日本公司、4家美国公司，德国公司仅剩一家了。这家德国公司是保时捷(Porsche)，它在1995年的时候甚至连前10名都没进去。

　　很明显，在过去10年中，欧洲汽车制造商严重失宠了。这大部分是由大家争先恐后地用最新最炫的电子技术吸引高端用户造成的。今天的欧产汽车可能含有多达70个微处理器，这极大地提高了出故障的几率，更不用提这些现代化系统给用户带来的困惑了。

　　由于用户的反对，现在形势开始出现改变，很多欧洲汽车制造商实际上正在减少功能，以在质量上下更大的功夫。不过很明显，汽车电子产品的增长趋势不会出现逆转，电子产品将继续取代更多的机械系统。

    汽车电子产品隐现危机：苛刻的汽车环境 

    除非采取不同的理念和方式，否则过去10年出现的质量问题会继续恶化。出现今天这种可靠性问题的部分原因是，现代汽车非常复杂。除掉复杂性，还有另一个原因，即汽车是我们所知道的最为苛刻的环境之一。

　　汽车中的12V电池电源一直被称作“炼狱中的电源”，这种叫法有充分的理由。在非常冷的天气中启动引擎，通常称作“冷车发动”，可能导致电池电压降至4V。有些汽车公司要求的冷车发动电压甚至更低。电池连接不牢固或重负载断开常常导致“负载突降”。在这种情况下，12V电池上的电压瞬间可能超过100V，就一个所谓的12V系统而言，这也许不是人们期望出现的情况。让事情更加棘手的是，即使电池装反了，也不允许电子产品有任何损坏。

　　显然，从环境温度和工作电压的角度来看，汽车电子产品所处的环境非常苛刻。不仅如此，汽车环境对其它一些方面也呈现出同样的挑战。由于汽车中的电子产品越来越多，因此容纳这些系统的空间越来越小了。复杂的电子系统现在必须塞进引擎仓、仪表板、头垫等狭小空间中。

　　由于空间受限，因此热量管理又成了严重问题。汽车不仅要能在拉斯维加斯炎热的阳光下正常工作，还要能在一个受限的空间中承受自身产生的热量。高效率但复杂的开关稳压器现在正在取代简单的线性稳压器，以减轻热量问题。

　　在较老的汽车中，钥匙在关位时，整个电气系统都不加电。与此不同，现代汽车使用网络系统，钥匙在关位时，网络系统仍然加电，只是进入了备用状态。不幸的是，在备用状态，大多数电子子系统仍然从电池吸取相当大的电流。有些高档欧产汽车有很多需要进入备用状态的系统，它们消耗了大量电池电流，以至于引擎必须每隔两天就运行至少30分钟。换句话说，一辆车在车库中停上一个周末，周一早上就可能启动不了!。如果这种趋势持续下去，那么要不了多久，汽车就要在车库中空转一整夜了，因为这样第二天才能启动!

　　另外，现在汽车中有太多的噪声源(例如：微处理器、开关电源等等)，因此电气干扰正在成为一大问题。这种干扰会导致收音机和电视机接收质量差，在极端情况下，甚至会让系统失灵。减轻这个问题的办法之一是微处理器和电源采用扩频时钟，以降低特定频率上的峰值噪声幅度。

　　将来，汽车中的电子产品会多得多，这是事实。如果不采取相应的方法解决电子产品增多带来的问题，那么今天遇到的可靠性问题还会变得更严重。而且这不仅是客户满意度问题，它正在变成一种对安全的忧虑。

    汽车电子产品未来发展趋势：未来趋势与新的设计方式

    　那么我们能够做些什么来解决这些问题，而不必来个180o大转弯，回到化油器和燃点时代呢？也许可以向日本人学习。毕竟雷克萨斯(Lexus)1995年在可靠性上排名第一，2005年仍然位居第一。日本人也成功实现了一致的高质量，不管他们的车是在哪里生产的，在日本名谷屋或美国俄亥俄生产的汽车质量一样高。日本人是通过与供应商紧密合作并在设计阶段仔细关注每一个细节做到这一点的。

　　用户发现的绝大多数问题都源自设计阶段而不是生产阶段。缺点一旦设计进去了，任何工人都不可能在生产中将其剔除出去。另外，没有可靠的组件，也不可能生产出可靠的汽车。很明显，只采用系统级的方法不能解决所有问题。系统级和组件级需要齐头并进。

　　因此我们需要用两步走的方式完成汽车电子产品设计。要提高未来汽车的质量，同时需要卓越的系统级设计和出色的组件级可靠性。怎样才能做到这一点？首先，必须确定所有系统级问题并仔细规划，因为系统架构问题在后来的设计阶段是很难解决的。

　　由于汽车的网络化程度越来越高，因此在开发初期就确定系统间传递信息的类型和系统通信控制方式是至关重要的。功率、热量和空间限制也必须在系统级规划阶段解决。尽管单个子系统在备用状态可能只消耗两三毫瓦功率，但是在未来的汽车中，可能有100个这样的子系统，这会迅速耗尽汽车电池的电量。诸如此类的限制因素可能对电源系统类型的选择产生重大影响。而且，正如前面提到的那样，必须在系统级规划时考虑防止子系统间可能产生干扰的措施。

　　IC设计师与系统设计师的着眼点不同，而且常常提出客户并不知道也无从要求的创新性解决方案。系统设计师与IC设计师思路开阔地合作，总是会产生性能最佳、成本最低和最可靠的解决方案。

　　像前面已经提到的那样，只采用系统级方法明显是不够的。组件级可靠性也是至关重要的。从历史上来看，汽车设备制造商一直把重点放在单个组件的质量上，以此确保IC的质量。这个过程确实很重要，但是只有这种过程还不能确保系统的可靠性。例如，一个DC/DC控制器IC有出色的性能并很好地通过了组件级合格性测试，但是，如果工作模式确定得不好，例如同时接通顶部和底部的栅极驱动器，那么即使该IC本身不会有任何问题，也可能损坏外部MOSFET。而这类问题不容易由组件级合格性测试检测出来。

　　由于组件级合格性测试检测不到这类问题，因此汽车设备制造商必须非常仔细地选择IC供应商。汽车制造商应该检查目标供应商过往的现场故障率，也应该花力气了解该供应商的“质量文化”。电路设计师、测试工程师和芯片工厂操作员都做了哪些工作来确保其IC具有一致的质量和可靠性？

　　其次，汽车制造商要考虑“总体拥有成本”，而不是在满足最低要求的情况下简单地选择最便宜的IC，这一点也很重要。在选择IC厂商时，不够充分的应用支持、交货不够准时以及附加的外部组件所带来的成本都要予以考虑。最后，只要有可能，就应该选择专门为苛刻的汽车环境设计的IC。

　　IC应该规定工作在宽温度范围，就电源管理IC而言，在有些情况下，要能够承受高达150℃的结温。对于电源器件来说，仅规定器件的额定工作温度为125℃还不够，因为结温会高于环境温度。始终保持接通的子系统应该采用具有非常低的待机模式电流的IC，以最大限度地减少电池泄漏。能够承受冷车发动和负载突降情况也是至关重要的。

　　要提高可靠性，汽车系统设计师与IC设计师的互动必不可少。系统架构合理、仔细选择IC供应商以及专门为汽车应用设计的IC是未来保证汽车可靠性的关键因素。组件级可靠性仍然是不可或缺的，但是只有组件级可靠性是不够的。

    到了该采用新的设计方式的时候了。

　　电子产品在汽车中会得到越来越多的应用，这种趋势是不可阻挡的。但是如果按照现在这样的趋势发展下去，那么我们在过去几年中遭遇的可靠性问题将导致真正的危机。毫无疑问，必须改变汽车电子产品的设计方式。

　　汽车设备设计师在开发初期必须在系统设计上投注更多的精力，日本汽车制造商已经清楚地证明了这么做的好处。另外，与IC供应商协作，思路开阔地讨论目标与问题会使IC更有针对性地满足汽车应用需求。

　　最后，很重要的是，不仅要依靠组件级合格性测试，还要评估IC供应商的文化和以前在可靠性方面的表现，以此判定厂商的合格性。这不仅是一个厂商选择问题，因为汽车制造商还需要与IC供应商开展合作。

    跨国汽车电子公司推行“中国攻略”

    在"中国国际汽车电子产品与技术展览会（AES 2006）"上，通过与包括瑞萨、英飞凌、飞利浦、富士通、Melexis等参展商交流得到一个清晰的印象：他们在通信、消费电子、工业控制等市场已取得的优势，是各自继而在汽车电子市场取得成功的先天性资本，而与世界知名汽车制造商多年牢固的合作关系，又随着这些整车厂商进入中国而得以延续。

　　瑞萨科技 ：以全线产品力促中国形成自己的技术标准

　　借助在全球MCU市场的优势，瑞萨科技向中国用户展示了包括动力控制、安全控制、底盘控制、车载LAN、车身控制以及车内信息娱乐系统的全套方案。 

　　进入中国市场3年以来，瑞萨科技一直将汽车电子作为其中国市场发展的三大重点领域之一。丰富的全球行业经验与产品、技术研发优势，以及众多全球知名的日本整车厂在中国设有生产基地，为瑞萨科技推动中国汽车电子相关标准奠定了基础，瑞萨科技期望以此达到规范中国汽车电子市场良性发展之目的。

　　瑞萨科技（中国）汽车电子行销中心总经理杨峥嵘表示，面对具有巨大发展潜力及成长空间的中国汽车电子市场，瑞萨科技目前除与相关政府部门密切沟通外，还与中国汽车技术研究中心（CATARC）等同类国内机构展开合作。据杨峥嵘介绍，采用瑞萨科技32位内置闪存的MCU，已由CATARC开发出解决方案用于一汽公司的整车门窗安全系统中。可见，通过建立协作联盟来实现汽车标准化规格，正是瑞萨科技努力推进中国汽车电子领域的高增长的关键举措。

　　为了对中国汽车电子领域发展动向产生长远影响力，瑞萨科技还计划与已在消费电子领域进行合作的中国5所大学继续开展汽车电子领域的合作。

　　瑞萨科技目前在中国设置了QA中心、11个销售网点、2个生产基地、5个技术支持网点、2个研发中心。环保、安全、舒适，是瑞萨科技为中国的汽车制造商新一代产品下的定义。不过，就目前中国汽车电子发展水平而言，瑞萨科技主要还是在汽车安全、音响应用上下功夫。原因很简单，通过与系统集成商及第三方（软件供应商）合作以强化系统支持而独自设立的瑞萨科技SH-Navi协会，除了在门槛相对较低的安全、音响技术之外，目前在中国还很难找到合作伙伴。

　　杨峥嵘表示，汽车电子是瑞萨闪存MCU的第一大应用领域，占到公司MCU业务量的27%。其中，SH705x系列发动机控制系统已被全球21家整车厂采用，2005年出货量达到1200万片。此次瑞萨科技在其展台上摆出两款带有USB接口的汽车数字音响平台SH7261和CIS（汽车信息系统）平台SH7770新产品。其中SH7261的亮点是能够在USB存储器中自动搜索音频文件（WMA/MP3/AAC），并通过软件解码库自动播放相应的音频文件。而SH7770则是整合了CPU、2D/3D加速器以及I/O接口的完整CIS平台。

　　目前瑞萨科技在汽车电子领域分别占有23%的日本市场和7%的全球市场。其中在引擎控制应用领域，瑞萨科技在日本市场占有近60%份额，占全球市场份额约20%；在安全气囊的应用中，瑞萨科技占到日本市场85%的份额，占全球市场25%的份额。也许，这就是瑞萨科技欲对中国汽车电子技术标准施加影响力的资本。

　　飞利浦：专注娱乐与安全系统

　　飞利浦将安全系统、汽车信息娱乐系统列为其未来最关键的两个业务领域。凭借在家庭娱乐、移动娱乐（包括MP3、手机）等多年积累起的经验和专长，飞利浦正利用这方面的优势延伸至汽车娱乐系统。因此，飞利浦电子在汽车娱乐信息系统市场保持着先天优势。飞利浦半导体汽车和智能识别产品大中华区高级市场总监张焕麟表示，在汽车电子市场飞利浦只专注自己最擅长的领域。

　　关于网络联接技术，飞利浦重点展示的是用于车内娱乐系统的Nexperia汽车媒体处理器和用于高速汽车网络用的FlexRay系统。其中，汽车媒体处理器PNX9106是一个高度整合的设备，它含有一个ARM内核以及一个专用的音频DSP，并包含了大量外设。张焕麟介绍，该处理器除能够支持MP3、WMA、AAC部分外，还支持USB、SD、蓝牙、Wi-Fi等各种连接标准，可以帮助汽车厂商实现同时实现音频（收音机、CD、MP3）、视频（DVD）以及导航系统的车内应用。

　　张焕麟表示，飞利浦半导体是主要的CAN总线解决方案提供商，而且LIN总线也将会很快被中国制造的汽车采用，飞利浦具备足够的能力来推动FlexRay、LIN和CAN这三项标准在全球范围内的普及并运用到中国市场中。张焕麟认为，一旦最初的应用在欧洲推出后，就能迅速地推进FlexRay在中国的采用，而目前这一情形正在形成中。

　　英飞凌：努力实现产品零瑕疵

　　在动力总成、安全管理、车身控制等关键部件市场具有领先优势的英飞凌科技，目前在全球汽车电子功率半导体市场中以16%的市场份额成为全球IGBT主要供应商，这是英飞凌拓展大功率汽车功率半导体市场的优势。而在汽车动力系统控制芯片领域的市场份额更是达到30%。据统计，欧洲每两辆（全球每三辆）汽车中就有一辆配备了英飞凌柴油或汽油引擎控制芯片。

　　英飞凌汽车工业及多元化电子市场事业部汽车动力业务部副总裁及总经理Clause Geisler表示，汽车市场需要最高品质的产品，因此英飞凌所有的汽车芯片都在自有工厂独家生产。这些生产设施都经过了优化，可达到汽车行业的所有相关质量标准。3年前，英飞凌推出了针对汽车领域的综合质量管理计划——卓越汽车产品（Automotive Excellency）项目，旨在实现产品零瑕疵。

　　Clause Geisler表示，英飞凌的另外一个优势则是其与众多全球知名的欧洲整车厂商包括奔驰、宝马、沃尔沃、大众等长达25年的成功合作。

　　在中国，英飞凌通过与天津大学合作成立了汽车电子联合实验室，建立起从系统仿真到整车匹配的电控系统完整研发平台。目前双方已启动“基于先进32位微处理器的轿车发动机ECU”项目，该项目重点围绕基于国际标准体系结构的发动机控制单元软硬件构架，开展高水平的研发工作。Clause Geisler介绍，英飞凌目前在欧洲市场开展的芯片定制业务也可在中国进行，但可能会受到用户批量过小而影响到价格居高不下。

　　富士通：以FPS、GDC及车载网络为主攻市场

　　富士通微电子介绍了其在指纹传感器（FPS）、图像控制器（GDC）和车载网络方面的最新研究成果和发展趋势。

　　富士通目前正着力于研发更加高速、省电、低功耗的指纹传感器。通过这种具有高精确和灵敏度的指纹识别技术，车主可以控制车的遥控操作、发动机点火及个人参数设定，从而大幅提高了汽车的安全防盗性。

　　图像控制器是富士通在汽车电子领域的一大强项，占有全球40%的市场份额。富士通设计的GDC除可满足由简单的车载音响向多媒体娱乐转变的需求，还可应用到汽车导航系统、仪表显示、后座娱乐系统等诸多领域。富士通希望通过提供GDC器件及相关解决方案，以及用于图像生成的软件工具，实现占据中国GDC市场30%份额的目标。

　　车载网络一直是汽车电子领域的最大热点。富士通也在本次论坛上展示了下一代汽车微控制器先进技术FlexRay。与此同时，富士通还在不久前开发了高性能32位微控制器MB1270系列，该系列配备了行业内最高水平的11通道通讯接口，能够高速进行各种高级处理，使开发出进一步提升汽车安全性能的控制单元成为可能。

　　Melexis ：在中国实施品牌战略

　　汽车电子是德国Melexis公司的重要经营业务，据称几乎所有知名品牌的汽车上都有该公司的IC。霍尔效应传感器、RF/RFID产品是Melexis目前在中国通过代理商星亮电子（EIL）主推的产品，并希望在中国树立起品牌形象，获得来自中国客户的订单。

　　2005年Melexis的霍尔效应传感器出货量约50万片，2006年该公司希望提高到250万片~300万片。Melexis认为，与欧洲、日本等市场相比，中国汽车厂商以往在对汽车控制的精度方面的要求不高，但现在的情况已大为改观。基于此，Melexis非常看好公司的霍尔传感器等高可靠、高精度产品在中国市场应用需求。

　　据Melexis中国代理商星亮电子（EIL）介绍，以前Melexis不太重视中国大陆市场，但现在情况大为改变。2005年EIL协助Melexis在深圳通过举办RF IC设计专题研讨会形式，向中国大陆的工程师重点推荐了Melexis全线RF芯片/模块解决方案。

　　目前，Melexis通过EIL正在加大与本土业者展开合作的力度。除与哈工大展开合作外，中国本土汽车厂商中包括奇瑞、吉利、长丰、长安等都是Melexis中国代言人——EIL关注的对象。