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汽车应用(automotive)半导体
2007/2/1 12:11:11    产通学院,365PR NET

汽车不再是消费者心目中简单的代步工具。安全性、舒适性、智能化成为消费者对现代汽车提出的进一步诉求,而这些都是和汽车电子控制技术密不可分。加强汽车电子控制是汽车工业的重要目标之一,也成为汽车业者实现产品差异化的主要手段;同时,实现汽车电子控制网络化更是当今和未来汽车的发展主向。

在汽车市场年成长率仅2%且激烈竞争下,电子化与科技化成为汽车创新差异化与车厂决胜要素,电子科技化也是汽车价位居高不下甚至上涨的主因。因此,面对汽车电子即将引爆的巨大商机,全球汽车与科技大厂皆看好并积极布局发展汽车电子产品。在汽车电子产品方面,由前5大汽车电子系统商(依序为Delphi、Bosch、Siemens、Denso、Visteon)长期占据大部分市场。而传统半导体厂商也积极布局,以抢占更多的车用IC零组件市场。

Strategy Analytics估计,随着汽车电子的迅速的普及,机械式零组件已经慢慢被半导体所取代,半导体技术将为汽车提供更智能化的驾驶环境。2003年车用半导体厂商市场占有率方面,Freescale仍居全球车用半导体厂商首位,其次分别为Infineon与ST。尽管汽车产业出货与销售量成长稳定,且汽车电子零组件毛利高,然而由于汽车电子半导体技术门槛在于数字与模拟科技整合的技术,加上汽车电子要求10至15年的寿命、温度介于-40oC至200oC、最高抗震与晃动度与10-6的零件故障率,因此以传统数字技术见长的IT厂商,如Intel、Samsung、Fujitsu、IBM、Micro与AMD等,尽管已积极布局车用半导体市场,但至今仍无法挤入前十大车用半导体厂商之列。


1. 车用MCU

汽车工业是使用MCU最多的工业。随着通信、连接、计算机技术与汽车的日益融合,车用MCU作为核心部件将在汽车电子中扮演越来越重要的角色,MCU在汽车中应用的数量将越来越多。目前,在主动式安全下,对MCU的需求将由目前一般汽车50~70颗MCU与高档汽车100颗以上MCU的需求量,急剧成长至每部汽车200颗MCU的需求。汽车MCU已经进入汽车应用的不同区域。
· 汽车动力系统控制:引擎控制、动力转向等;
· 车身控制系统:防盗装置、启动控制、车窗/门控制、前灯控制、低速LAN等;
· 安全控制系统:安全气囊、ABS/稳定性和SAFF-by-wire(线控安全)等;
· 行驶系统控制:仪表板、空调控制、底盘控制等;
· 汽车信息系统:娱乐、服务、移动通信、信息处理和GPS导航系统等。
这些系统对汽车MCU提出了不同的要求,推动汽车MCU不断发展。汽车MCU在提高性能的同时,在应用上也将以不同于消费、通信中的应用模式演绎新的发展,助力汽车向更节能、更安全和更舒适方向发展。

目前,8位、16位车用MCU是主导地位。8位MCU主要用于仪表控制、车窗控制、前后照镜控制等,随着控制精度需求的提升。目前,流行用CAN作为控制总线,所以16位MCU足以胜任。16位车用MCU在成本下降的同时,也有逐渐取代8位车用MCU的趋势。32位车用MCU多用于高档轿车,而32位车用MCU则主要用于引擎控制、汽车导航、汽车多媒体、汽车智能应用等。生产这些车用MCU的半导体厂商包括:Freescale、Infineon、Renesas、ST、TI、Intel、Hitachi、Phillips、ComRoad、Comworxx、Cellport、Analog Devices等。同时,内置闪存的Flash MCU也正成为主流,其最大的优势是灵活性,它可以让汽车制造厂在车间的最后一分钟才配置车辆的特性集和控制算法。另外,相对片外闪存来说,汽车电子制造商不会有交货和价格方面的困扰,同时由于片上闪存没有高速总线,所以对车内设备不会产生辐射干扰。


2. 车用传感器

车用传感器是汽车电子控制系统中重要信息的来源,为汽车ECU的关键零组件。当前普通汽车与高级汽车对传感器的需求分别高达100个和200个以上。车用传感器在汽车各系统中的应用,包括了引擎控制系统、底盘控制系统、车身控制系统及导航系统。根据Strategy Analytics的预测2004至2009年全球车用传感器将呈现9%左右的成长率,2008年市场需求量估计将可达14.87亿个。
· 引擎控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心,种类很多,包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感器向引擎的ECU提供引擎的工作状况信息,供ECU对引擎工作状况进行精确控制,以提高引擎的动力性、降低油耗、减少废气排放和进行故障检测。由于引擎工作在高温、振动、冲击、潮湿以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中,因此引擎控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1~2个数量级,其中最关键的是测量精度和可靠性。否则,由传感器带来的测量误差将最终导致引擎控制系统难以正常工作或产生故障。
· 底盘控制用传感器是指用于变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、制动防抱死系统等底盘控制系统中的传感器;随着汽车电子控制系统集成化程度的提高和CAN总线技术的广泛应用,同一传感器不仅可以给引擎控制系统提供信号,也可为底盘控制系统提供信号。
· 车身控制用传感器主要用于提高汽车的安全性、可靠性和舒适性等。主要包括温度传感器、湿度传感器、风量传感器、日照传感器、加速度传感器、车速传感器、光传感器、超声波传感器、激光传感器、距离传感器以及图象传感器等。
· 随着基于GPS/GIS的导航系统在汽车上的应用,导航用传感器这几年得到迅速发展。导航系统用传感器主要有:确定汽车行驶方向的罗盘传感器、陀螺仪和车速传感器、方向盘转角传感器等。

根据BCC公司的调查,车用传感器在包括电子停车辅助系统、TPMS系统、侧面安全气囊、防撞警示、导航系统、HID照明系统等方面的需求驱动下,2005年车用传感器产值为105亿美金,2010年将攀升到142亿美金。提供这些传感器的厂商包括汽车电子系统商Denso、Delphi、Siemens和Bosch;同时提供传感器给OEM厂商与系统制造商的半导体厂商Freescale、TI、Infineon、Philips与Analog Devices等;以及专门生产传感器公司avlico、Melexis、Allegro、Sensonor、Ruf、Hitachi、Systron-Donner、Murata与VTI-Hamlin等。

总之,随着电子技术的发展和汽车电子控制系统应用的日益广泛,汽车传感器市场需求将保持高速增长,微型化、多功能化、集成化和智能化的传感器将逐步取代传统的传感器,成为汽车传感器的主流。

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