李健

作為工業(yè)化時(shí)代的標(biāo)志性產(chǎn)品，汽車逐漸成為人們生活中的必需品，而伴隨著數(shù)字時(shí)代的深化，電子技術(shù)的全面應(yīng)用，在某些程度上完全顛覆了汽車這個(gè)產(chǎn)品的舊有概念，將汽車引入一個(gè)全新的信息化移動(dòng)生活交通工具的新時(shí)代。

安全，舒適與節(jié)能高效，這是汽車工業(yè)不斷的追求，更是電子產(chǎn)品在汽車中應(yīng)用的最大推動(dòng)力，可以說，未來汽車在這三方面技術(shù)上的提升，絕大多數(shù)都會(huì)依賴于電子技術(shù)的進(jìn)步與應(yīng)用。

蓬勃發(fā)展的車用半導(dǎo)體

雖然經(jīng)過前幾年的經(jīng)濟(jì)危機(jī)之后，全球汽車總產(chǎn)量并沒有太明顯的增長(zhǎng)，但并不影響汽車電子市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，這主要得益于電子產(chǎn)品在整車中所采用的數(shù)量越來越多，所占有的價(jià)值越來越高的原因。以整體市場(chǎng)規(guī)模來看，汽車用半導(dǎo)體2012年的整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到224億美元，并且還會(huì)快速增長(zhǎng)。據(jù)估計(jì)，2011年-2019年間，單車半導(dǎo)體用量的價(jià)值將從267美元增加到330美元，這促使車用半導(dǎo)體的總體市場(chǎng)復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)7.3%，不僅遠(yuǎn)高于汽車產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)，也高于半導(dǎo)體市場(chǎng)的平均增長(zhǎng)率，這也讓眾多半導(dǎo)體廠商紛紛將汽車電子作為自己非常重要的業(yè)務(wù)之一。

在技術(shù)方面，半導(dǎo)體的應(yīng)用讓汽車電子有了完全不同的含義。汽車電子技術(shù)在經(jīng)歷了零部件層次的汽車電器時(shí)代、子系統(tǒng)層次的單片機(jī)（汽車電腦）控制時(shí)代之后，已經(jīng)開始進(jìn)入汽車網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，并向汽車信息化時(shí)代邁進(jìn)，這是未來汽車電子市場(chǎng)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。未來汽車行業(yè)的革新變化必然是汽車電子的發(fā)展變化，現(xiàn)在的汽車都會(huì)有幾十個(gè)電子控制單元（ECU），ECU從安全性、穩(wěn)定性到娛樂系統(tǒng)，管理著汽車中的各項(xiàng)功能，這將對(duì)復(fù)雜的定時(shí)和信號(hào)完整性問題提出挑戰(zhàn)。另外，先進(jìn)的電子技術(shù)和車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)獲得廣泛的應(yīng)用，車上會(huì)具備分布式、網(wǎng)絡(luò)化的電子控制系統(tǒng)，整車電氣系統(tǒng)被連成一個(gè)多ECU、多節(jié)點(diǎn)的有機(jī)的整體，同時(shí)具備更加完善的性能。

在未來幾年里，如下領(lǐng)域預(yù)計(jì)將推動(dòng)汽車電子的增長(zhǎng)和技術(shù)創(chuàng)新，這些領(lǐng)域包括：減少排放和提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率：傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)向電子控制過渡以提高安全性和減少功耗：增強(qiáng)個(gè)性化功能，如導(dǎo)航和通信系統(tǒng)：方便性和舒適性的日益增長(zhǎng)的需求。此外，新興國(guó)家對(duì)汽車日益增長(zhǎng)的需求也會(huì)促進(jìn)汽車電子市場(chǎng)的增長(zhǎng)。為滿足這些需求，一些新的技術(shù)和方法也應(yīng)運(yùn)而生，比如線控技術(shù)、汽車巡航控制系統(tǒng)、成員感知系統(tǒng)、移動(dòng)多媒體系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)電壓升級(jí)等。在安全性方面的主動(dòng)安全系統(tǒng)如TPMS，ADAS等應(yīng)用：動(dòng)力性方面的啟動(dòng)一停止系統(tǒng)和混動(dòng)電動(dòng)市場(chǎng)：舒適性方面的AFS，LED，PDc等應(yīng)用系統(tǒng)推廣；以及在經(jīng)濟(jì)性方面的節(jié)油減排技術(shù)如驅(qū)動(dòng)部件電子化，電機(jī)驅(qū)動(dòng)等應(yīng)用都是的主流應(yīng)用和技術(shù)趨勢(shì)，正在和將要推動(dòng)市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

在動(dòng)力系統(tǒng)方面，由于人們需要能耗低、效率更高的汽車，動(dòng)力系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。所以混合汽車的研制、更高效的傳動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)轉(zhuǎn)向（EPS）等新技術(shù)也會(huì)被廣泛應(yīng)用。

TPMS和RFID系統(tǒng)在汽車內(nèi)部安全和防盜系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)中的采用，提出了開發(fā)和測(cè)量實(shí)時(shí)RF系統(tǒng)的需求，而更多汽車網(wǎng)絡(luò)總線如MosT的應(yīng)用，又豐富了汽車的功能和新技術(shù)的體驗(yàn)。在汽車總線、網(wǎng)絡(luò)、新能源動(dòng)力系統(tǒng)、數(shù)字射頻及分析等方面都將是汽車電子市場(chǎng)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。

中國(guó)作為全球汽車產(chǎn)銷第一大國(guó)，這個(gè)市場(chǎng)已經(jīng)成為汽車電子競(jìng)爭(zhēng)的最關(guān)鍵戰(zhàn)場(chǎng)，2012年到2017年，中國(guó)汽車電子市場(chǎng)的復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)10.67%，考慮到中國(guó)巨大的市場(chǎng)容量，這個(gè)數(shù)字是極為驚人的。未來幾年中國(guó)汽車電子的主要增長(zhǎng)點(diǎn)來源于三大領(lǐng)域。

首先，重點(diǎn)領(lǐng)域是綠色節(jié)能。隨著不斷出臺(tái)的激勵(lì)政策，混合動(dòng)力和電動(dòng)車會(huì)得到社會(huì)以及消費(fèi)者越來越多的關(guān)注，混合動(dòng)力車和電動(dòng)車的鋰電池技術(shù)必然有所突破，這時(shí)如何有效地監(jiān)控鋰電池使用情況，并保護(hù)汽車的運(yùn)行系統(tǒng)就變得非常重要。針對(duì)這一應(yīng)用ADI開發(fā)了相應(yīng)的鋰電池管理和隔離芯片。另外，在各項(xiàng)政策和規(guī)范的推動(dòng)下，整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)鏈必將提高對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放的重視和投入。ADI在動(dòng)力總成中的傳感器和傳感器接口產(chǎn)品以及方案將大有用武之地。

同時(shí)，消費(fèi)者的安全意識(shí)也在不斷提高，汽車的安全應(yīng)用是我們的另一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，比如安全氣囊和電子車身穩(wěn)定系統(tǒng)，以及對(duì)于基于雷達(dá)、視覺信號(hào)處理的高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)、更精確的MEMS加速度計(jì)和陀螺儀等高性能數(shù)字信號(hào)處理器的需求不斷升級(jí)。

最后，消費(fèi)者對(duì)汽車的娛樂性和舒適性也越來越重視，汽車不僅要有強(qiáng)大的動(dòng)力和安全性，還需要有如同家庭影院般的音視頻享受，因此會(huì)帶動(dòng)為汽車音頻系統(tǒng)提供單芯片高保真音頻解碼、均衡和濾波的高性能轉(zhuǎn)換器（ADC、DAC）和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）等汽車電子市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。另外，為了進(jìn)一步提高行車舒適性和安全性，車廂主動(dòng)降噪技術(shù)正在被各大車廠關(guān)注和開發(fā)。

動(dòng)力總成與安全

動(dòng)力系統(tǒng)和安全，是傳統(tǒng)汽車一直強(qiáng)調(diào)的地方，也是汽車電子最早期應(yīng)用的重點(diǎn)市場(chǎng)，近年來，汽車的動(dòng)力系統(tǒng)要求燃油效率越來越高，而安全方面，輔助駕駛系統(tǒng)以及主動(dòng)安全系統(tǒng)都是汽車電子在汽車中應(yīng)用的熱點(diǎn)應(yīng)用。

消費(fèi)者從最初對(duì)汽車的基本代步功能需求已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向?qū)Π踩雀邔哟蔚男枨蟆５谌焦镜恼{(diào)研報(bào)告顯示，安全類汽車半導(dǎo)體部件的增長(zhǎng)速度在汽車電子里是位于前列的。主動(dòng)安全系統(tǒng)方面，目前已廣泛采用的汽車電子主動(dòng)安全技術(shù)主要有自動(dòng)防抱死剎車系統(tǒng)（ABS）、電子剎車輔助系統(tǒng)（EBA）、電子制動(dòng)力分配裝置（EBD）、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）、電子穩(wěn)定控制（ESC）、防翻滾以及翻滾檢測(cè)（Rollover/RollStability）、自適應(yīng)巡航控制裝置（ACC）和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）等。

已經(jīng)發(fā)生的趨勢(shì)是，TPMs和ESC系統(tǒng)的裝車率在快速上升，同時(shí)標(biāo)配Esc系統(tǒng)的車型也在不斷增多。由此帶來的電子系統(tǒng)數(shù)量和規(guī)模在不斷擴(kuò)充，尤其需要更多的MEMS傳感器來感測(cè)碰撞的不同部位以及車身姿態(tài)。同時(shí)，多種傳感器的融合，來降低系統(tǒng)復(fù)雜度和系統(tǒng)成本，也是另一個(gè)趨勢(shì)。在輔助駕駛領(lǐng)域，ENCAP已經(jīng)引入了相應(yīng)系統(tǒng)的加分項(xiàng)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)也在快速跟上。這個(gè)領(lǐng)域?qū)砝走_(dá)、視覺信號(hào)處理芯片的又一增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)。而著眼于未來的話，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）將會(huì)是未來兩三年汽車電子市場(chǎng)的開發(fā)熱點(diǎn)，將帶來高性能DSP、視頻轉(zhuǎn)換器、視頻放大器等芯片的需求增長(zhǎng)。隨著平臺(tái)和解決方案成本的下降，ADAS系統(tǒng)的配備已經(jīng)從高端車型向中端甚至入門級(jí)車型中快速滲透。

飛思卡爾汽車電子高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理康曉敦認(rèn)為，在動(dòng)力總成方面，汽油機(jī)直噴會(huì)有更多車廠所采用：同時(shí)采用起停系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)進(jìn)一步增多。這樣會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)一步減少?gòu)U氣排放的同時(shí)，兼顧節(jié)能的要求。動(dòng)力總成系統(tǒng)對(duì)MCU定時(shí)器方面的要求非常高。我們會(huì)在加強(qiáng)飛思卡爾傳統(tǒng)eTPU的基礎(chǔ)上，增加更多的定時(shí)器系統(tǒng)種類，以滿足不同用戶的需求。另外，除了MCU之外，針對(duì)一些先進(jìn)的控制技術(shù)，飛思卡爾也會(huì)有相應(yīng)的智能模擬器件和傳感器不斷推出，比如用于汽油機(jī)直噴系統(tǒng)的控制芯片等。在安全性方面，基于77GHz雷達(dá)的主動(dòng)安全系統(tǒng)及基于汽車以太網(wǎng)技術(shù)的ADAS系統(tǒng)（如前視、后視及360度環(huán)視系統(tǒng)等）將逐漸為汽車電子業(yè)界帶來更先進(jìn)的汽車安全性能，再加上與其配套的32位多核Mcu，可以極大地提高主動(dòng)安全系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。在車身電子方面，分布式控制的進(jìn)一步發(fā)展會(huì)提升整車的舒適性能，當(dāng)然網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加也勢(shì)必要求集成化程度更高的產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)處理能力更高的MCU。

英飛凌微處理器在全球汽車動(dòng)力總成的應(yīng)用中應(yīng)用極為廣泛，英飛凌科技（中國(guó)）有限公司汽車電子，中國(guó)區(qū)市場(chǎng)部總監(jiān)杜曦介紹，應(yīng)對(duì)未來市場(chǎng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的嚴(yán)格要求，對(duì)于微處理器的運(yùn)算能力、實(shí)時(shí)能力、存儲(chǔ)空間及功能安全都提出了新的挑戰(zhàn)。主動(dòng)安全無疑汽車安全的發(fā)展主流方向，其中會(huì)包含如圖像，雷達(dá)波信號(hào)輸入及處理，從2D或3D等等，諸如此類的技術(shù)層次不窮，百花斗艷。從半導(dǎo)體和電子系統(tǒng)來看，要進(jìn)一步提升主動(dòng)安全系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，首先要有高性能的微處理器，包括多核架構(gòu)微處理器。比如一個(gè)核處理系統(tǒng)正常運(yùn)作，一個(gè)核處理圖像或雷達(dá)掃描的信號(hào)，還得有一個(gè)核隨時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)等。英飛凌新一代的32位多核架構(gòu)微處理器，為客戶的汽車電子應(yīng)用包括發(fā)動(dòng)機(jī)的準(zhǔn)確，精確和安全控制提供必要率器件上也會(huì)推出功能強(qiáng)大的系統(tǒng)芯片、電機(jī)預(yù)驅(qū)芯片等一系列產(chǎn)品以滿足市場(chǎng)的應(yīng)用需求。

ADI公司汽車電子行業(yè)中國(guó)區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理許智斌則總結(jié)，在主動(dòng)安全領(lǐng)域，側(cè)翻與穩(wěn)定性控制（ESC）是對(duì)當(dāng)今主流安全系統(tǒng)的全新改進(jìn)。需要MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感測(cè)車身姿態(tài)。同時(shí)，由于這樣的傳感器往往安裝在振動(dòng)比較惡劣的位置，所以需要傳感器具有很高的振動(dòng)沖擊抵御性。這是對(duì)MEMS傳感器的一個(gè)挑戰(zhàn)。高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的核心，是通過視覺或者雷達(dá)技術(shù)檢測(cè)車輛周圍的環(huán)境信息，經(jīng)DSP處理，然后采取相應(yīng)的預(yù)警或干預(yù)措施。由于主動(dòng)安全的核心是信號(hào)的采集和處理，所以這對(duì)半導(dǎo)體廠商在模擬技術(shù)、高頻技術(shù)以及數(shù)字處理方面有很高的要求。ADI可以提供基于視覺的的基礎(chǔ)部件支持。配合動(dòng)力總成的應(yīng)用，在功智能輔助駕駛方案，這一方案采用了我們的DSP、視頻轉(zhuǎn)換器、視頻放大器等芯片。

IHS Automotive資深分析師劉凌青認(rèn)為，與安全與信息娛樂系統(tǒng)相關(guān)的汽車電子領(lǐng)域會(huì)有最大的增長(zhǎng)潛力，比如先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)，導(dǎo)航，車載智能顯示等。這主要是因?yàn)閮煞矫娴脑?。第一，消費(fèi)者和車廠現(xiàn)在都越來越關(guān)注這些方面。第二，隨著技術(shù)進(jìn)步和持續(xù)擴(kuò)大的生產(chǎn)規(guī)模，產(chǎn)品的成本也在穩(wěn)步下降。許多先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）都會(huì)用到攝像頭，比如主動(dòng)定速巡航系統(tǒng)，遠(yuǎn)近光燈自動(dòng)切換系統(tǒng)，車道偏離警示系統(tǒng)，360度全景倒車系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都會(huì)在中國(guó)市場(chǎng)上獲得快速的發(fā)展。此外，行車記錄儀在后裝市場(chǎng)上也正變得越來越受歡迎。

展望未來，汽車制造商正在高度關(guān)注MPG數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，需要強(qiáng)調(diào)改進(jìn)或嘗試新的動(dòng)力傳動(dòng)技術(shù)，比如混合動(dòng)力、渦輪增壓、直接噴射。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，愛特梅爾汽車電子亞太區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)吳彥翔表示，必須同時(shí)進(jìn)行電子控制和機(jī)械改進(jìn)，因而需要更大的微控制器處理能力，并且部署大量的電子傳感器。關(guān)鍵的挑戰(zhàn)就是要使用較少的功耗來實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，而這正是汽車OEM廠商和一級(jí)供應(yīng)商開始考慮用于汽車的更好、更新的半導(dǎo)體解決方案的時(shí)候。愛特梅爾作為一家汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商，一直在尋找減少我們解決方案的功耗，同時(shí)增加功能數(shù)目的方法。例如，我們擁有瞄準(zhǔn)無刷直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的獨(dú)特解決方案，由于具備更高的效率，因此其使用將會(huì)增加。

傳感器的舞臺(tái)

相比于前面的傳統(tǒng)技術(shù)，傳感器的應(yīng)用則是汽車電子眾多革命性創(chuàng)新的最大動(dòng)力所在，借助各種傳感器，電子技術(shù)將汽車從簡(jiǎn)單的交通工具變成了真正的智能化移動(dòng)交通工具。汽車的動(dòng)力，安全及車身應(yīng)用功能越來越全面和深入，對(duì)傳感器的需求量及功能也越來越多，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。比如在動(dòng)力總成方面的速度、壓力、空氣流量溫度等信號(hào)檢測(cè)，車身應(yīng)用里的光線、壓力、空氣質(zhì)量、溫度等，在安全應(yīng)用領(lǐng)域就更多中要求了，包括用于胎壓檢測(cè)，高敏感度壓力傳感器去觸發(fā)氣囊，車體狀態(tài)的慣性，角度檢測(cè)，用于測(cè)距的超聲波，雷達(dá)及圖像檢測(cè)等。對(duì)傳感器的要求將會(huì)越來越智能，功能越集成，接線少，可靠安全。

IHS Electronics&Media微機(jī)電&傳感器首席分析師Richard Dixon介紹，MEMS壓力感應(yīng)器在20世紀(jì)80年代開始被運(yùn)用于汽車進(jìn)行引擎管理，隨后許多硅器件被相繼采用，最著名的也許是安全氣囊感應(yīng)器。現(xiàn)在在高端汽車中有多達(dá)50個(gè)MEMS感應(yīng)器（4種主要型號(hào)，總共至少10種類型）。至少18種應(yīng)用是為壓力傳感器，還有多種其他，如用于夜視系統(tǒng)的微測(cè)輻射熱計(jì)型微機(jī)電系統(tǒng)，探測(cè)空氣質(zhì)量的氣體傳感器，和用于防碰撞感應(yīng)的聲音傳感器等。IHS認(rèn)為在未來的5～10年中，傳感器應(yīng)用不會(huì)有任何放緩的趨向，特別是傳感器和電子器件將延伸至成熟市場(chǎng)中的低價(jià)車輛，或是新興市場(chǎng)中那些電子器件數(shù)量低于平均水平的汽車中。

在前面提及的汽車主動(dòng)安全方面，需要更多的MEMS加速度傳感器和角速度傳感器來感測(cè)碰撞的不同部位以及車身姿態(tài)。同時(shí)，多種傳感器的融合，來降低系統(tǒng)復(fù)雜度和系統(tǒng)成本。由于這樣的傳感器往往安裝在振動(dòng)比較惡劣的位置，所以需要傳感器具有很高的振動(dòng)沖擊抵御性。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力總成的應(yīng)用，需要諸多傳感器，以及傳感器后端的接口和信號(hào)調(diào)理芯片。以滿足對(duì)壓力，電流，位置，速度，液位，和溫度的參數(shù)的精確傳感和信號(hào)處理。

作為承擔(dān)信息捕獲的元器件，傳感器是車內(nèi)很多獲取外部信息功能的關(guān)鍵。Aptina公司汽車、工業(yè)和醫(yī)療（AIM）事業(yè)部高級(jí)策略市場(chǎng)經(jīng)理Narayan Purohit介紹，由于汽車的功能要求增加，從基本的后視攝像頭到行人360度視角檢測(cè)和交通信號(hào)識(shí)別等多項(xiàng)其它功能，每輛汽車中基于CMOS傳感器的攝像頭數(shù)目有望增加。這可能加快融合攝像頭系統(tǒng)的發(fā)展，在這樣系統(tǒng)中，單一傳感器將不僅僅是發(fā)揮類似機(jī)器視覺的作用，如車道偏離報(bào)警、碰撞報(bào)警等，還能夠?qū)崿F(xiàn)后視攝像頭、360度視角攝像頭或其它觀測(cè)功能。第二個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)是“車室內(nèi)”應(yīng)用，比如駕駛員監(jiān)控，乘客監(jiān)控和/或帶有手勢(shì)識(shí)別功能的信息娛樂控制。此類要求可能加快如“全局快門”傳感器和手勢(shì)識(shí)別等相關(guān)技術(shù)的部署和應(yīng)用。第三，主動(dòng)安全性應(yīng)用增多可能推動(dòng)符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)，以及未來與ASIL B和ASIL C系統(tǒng)的符合。

安森美半導(dǎo)體全球汽車電子方案總監(jiān)賀寶康（Herve Branquart）談及關(guān)于電子穩(wěn)定程序（ESP）及避免碰撞功能，認(rèn)為半導(dǎo)體技術(shù)的挑戰(zhàn)就是掌控汽車中的信號(hào)。這些系統(tǒng)透過長(zhǎng)線纜連接并將信號(hào)傳輸回至互連的計(jì)算單元。然后中央控制器將設(shè)定要激活的致動(dòng)器優(yōu)先順序。該技術(shù)挑戰(zhàn)之一就是轉(zhuǎn)向采用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）傳感器，用于這些陀螺儀應(yīng)用。市場(chǎng)上將出現(xiàn)能夠在單芯片中集成MEMS與智能電路的半導(dǎo)體技術(shù)，帶動(dòng)更大的半導(dǎo)體需求。半導(dǎo)體公司面臨的挑戰(zhàn)就是與傳感器公司競(jìng)爭(zhēng)，取得他們的原有客戶。且專門技能須下傳移到供應(yīng)鏈。

另一方面，視頻采集應(yīng)用將帶來大量的應(yīng)用機(jī)會(huì)，因?yàn)镃MOS圖像傳感器的大小受分辨率主導(dǎo)，而非最小技術(shù)設(shè)計(jì)特征主導(dǎo)。半導(dǎo)體公司將設(shè)計(jì)更大裸片尺寸的CMOS圖像傳感器。另一方面，必須片上處理圖像傳感信息，以簡(jiǎn)化及加速?zèng)Q策過程。因此，結(jié)合CMOs圖像傳感器及智能電路的技術(shù)將獲從視頻采集應(yīng)用獲益眾多。當(dāng)今的雷達(dá)、超聲、激光雷達(dá)等都是與CMOS圖像傳感器競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)。但成本仍然是個(gè)問題。

電動(dòng)與混動(dòng)的障礙

電動(dòng)與混合動(dòng)力汽車代表著汽車節(jié)能技術(shù)的未來，但兩種新動(dòng)力的汽車雖然前景被一致看好，實(shí)際的市場(chǎng)接受速度卻并不快，英飛凌科技（中國(guó)）有限公司汽車電子中國(guó)區(qū)市場(chǎng)部總監(jiān)杜曦認(rèn)為，主要還是要針對(duì)目前的用戶體驗(yàn)上，如何使用戶從駕駛內(nèi)燃機(jī)汽車到混動(dòng)或電動(dòng)的體驗(yàn)無縫銜接。首先當(dāng)前面臨的主要問題比如續(xù)航里程短的問題，對(duì)電池及電池管理技術(shù)等會(huì)有很高的期待。另外從實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線及系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，也要考慮系統(tǒng)的性價(jià)比，如何要能被市場(chǎng)所接受及容易推廣，例如歐洲近兩年來所提倡的48V啟停（微混）系統(tǒng)，就以其較高的性價(jià)比得到全球許多車廠的支持，在現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)上，最少的部件改動(dòng)和添加，就能達(dá)到較高的能源節(jié)省目標(biāo)，并且不會(huì)減低用戶的駕駛體驗(yàn)。

新的EV和HEV汽車需要兩項(xiàng)基本的技術(shù)：大容量蓄電池和高效的電動(dòng)馬達(dá)。這些技術(shù)需要使用高于到目前為止汽車一直使用的標(biāo)準(zhǔn)12V電壓，現(xiàn)在汽車中具有48V或120V，或288V甚至更高的電壓。這推動(dòng)業(yè)界開發(fā)經(jīng)優(yōu)化在這些電壓下工作的功率半導(dǎo)體器件。飛兆半導(dǎo)體全球汽車銷售及應(yīng)用副總裁Joseph Notaro認(rèn)為該公司擁有應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的有利條件，提供最廣泛、最全面的功率產(chǎn)品組合（功率MOSFET、IGBT和功率二極管），涵蓋從30v直到1200V的整個(gè)電壓范圍。功率半導(dǎo)體和封裝技術(shù)的新發(fā)展可以減少功耗和重量，從而推動(dòng)減少CO2排放，并且提升燃料經(jīng)濟(jì)效益。功率半導(dǎo)體技術(shù)的新發(fā)展是電動(dòng)馬達(dá)使用增加的核心（不僅驅(qū)動(dòng)輔助負(fù)載，并且驅(qū)動(dòng)主要的牽引逆變器）。

同時(shí)，成本也需要進(jìn)一步降低。特別是電池成本很重要，關(guān)乎行駛距離問題。如今缺少的是良好的電池充電基礎(chǔ)設(shè)施。安森美半導(dǎo)體全球汽車電子方案總監(jiān)賀寶康（Herve Branquart）看到，行業(yè)轉(zhuǎn)向新能源汽車的發(fā)展過程也不會(huì)太順利，因?yàn)檎魇諅鹘y(tǒng)汽車的燃油稅，如果想令電動(dòng)汽車獲更廣泛的使用，還須顧及如何轉(zhuǎn)報(bào)成電力/費(fèi)的問題?；旌蟿?dòng)力汽車的未來則更明朗，尤其是在微混合技術(shù)方面，將會(huì)使用更小的電池、更小的電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)及熱動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)來為電池充電。電能的本地化生產(chǎn)也很重要?；旌蟿?dòng)力也是非常適合于市區(qū)駕駛的技術(shù)。如果電池與交流主電源之間有低阻抗連接，而且使用相對(duì)慢的充電過程，那么插電式混合動(dòng)力及純電動(dòng)汽車的能效就能提升至最高。如果摒棄這兩項(xiàng)主要限制條件，能效將始終降低。高能效的感應(yīng)充電方案及快速電池充電技術(shù)的改進(jìn)還需做更多的工作，但這些汽車中的功率電子電路的能效并非主要障礙。通過汽車行業(yè)合格認(rèn)證的大功率電子的供應(yīng)商數(shù)量未來幾年將需擴(kuò)大，新的進(jìn)展將以更低的成本提供同樣提高的能效。在電池監(jiān)測(cè)方面，相當(dāng)多的競(jìng)爭(zhēng)硅方案幾乎無法配合系統(tǒng)要求的不斷變化。IC供應(yīng)商與廣泛的客戶群需要有效的關(guān)乎安全的設(shè)計(jì)銜接溝通。最后，電池組的能效與其系統(tǒng)成本將會(huì)靠主動(dòng)式平衡等技術(shù)獲改進(jìn)。

由串聯(lián)、高能量密度、高峰值功率鋰聚合物或鋰鐵磷酸（LiFeP04）電池組成的大型電池組被普遍用于全電動(dòng)（EV或BEV）和混合燃?xì)?電動(dòng)汽車（HEV和插電式混合電動(dòng)汽車或PHEV）、儲(chǔ)能系統(tǒng)（ESS）等各種應(yīng)用。據(jù)預(yù)測(cè)，電動(dòng)汽車市場(chǎng)對(duì)大規(guī)模串聯(lián)/并聯(lián)電池組將有很強(qiáng)的需求。PEV和EV銷售在2012～2020年度的復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到37.4%。凌力爾特公司電源產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)TonyArmstrong看到，對(duì)大容量電池的需求越來越強(qiáng)烈，而電池價(jià)格一直非常高，是EV或PHEV價(jià)格最高的組件。對(duì)于能行駛幾十公里范圍的電池，其價(jià)格通常就要超過10，000美元。高成本可以通過使用低成本/翻新電池來減輕成本壓力，但這類電池會(huì)有較大的容量不匹配問題，這會(huì)縮短可使用時(shí)間和一次充電后的行駛距離。即使是成本較高、質(zhì)量較好的電池也會(huì)老化，不斷重復(fù)使用會(huì)導(dǎo)致電池失配。要提高不匹配電池的電池組容量，可以通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)：開始時(shí)采用較大的電池，但這樣做非常不符合成本效益：或采用主動(dòng)平衡技術(shù)，這一新技術(shù)能夠恢復(fù)電池組的電池容量，有快速上升的勢(shì)頭。

當(dāng)一個(gè)電池組中的每節(jié)電池具備相同的電荷狀態(tài)（soc）時(shí)，這些電池就是“平衡”的。SOC指的是每一電池隨著它的充電和放電，相對(duì)于其最大容量的剩余容量。在電動(dòng)型汽車和電網(wǎng)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，這些數(shù)值是典型的SOC限制，電動(dòng)型汽車和電網(wǎng)存儲(chǔ)系統(tǒng)使用非常大和非常昂貴的電池，更換費(fèi)用極高。電池管理系統(tǒng)（BMS）的主要作用是，仔細(xì)監(jiān)視電池組中的所有電池，確保每一節(jié)電池的充電或放電都不超出該應(yīng)用充電狀態(tài)限制的最小值和最大值。

測(cè)試的挑戰(zhàn)

汽車電子測(cè)試系統(tǒng)越來越需要突破性的解決方案，來降低測(cè)試成本，為廠商提供更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。汽車電子的系統(tǒng)及部件也越來越多，競(jìng)爭(zhēng)也越來越大，最為突出的就是成本的降低。汽車電子作為智能嵌入，式系統(tǒng)的典型應(yīng)用，是當(dāng)前汽車設(shè)計(jì)中新的推動(dòng)力量。每秒做出數(shù)千個(gè)決策的各種復(fù)雜嵌入式設(shè)備的采用，使最新的安全和效率技術(shù)成為可能。不管是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)鏡子的系統(tǒng)，還是設(shè)計(jì)監(jiān)控并行混合動(dòng)力裝置的系統(tǒng)，都離不開嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。嵌入式設(shè)備的使用及在整個(gè)車輛中傳送關(guān)鍵信息，使得設(shè)計(jì)、調(diào)試和檢驗(yàn)汽車的這些設(shè)計(jì)所需的測(cè)試過程的復(fù)雜程度都提高了。而更低成本的嵌入式系統(tǒng)測(cè)量測(cè)試技術(shù)來使汽車生產(chǎn)商獲得更多競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并使其獲得更加廣泛的應(yīng)用。

泛華恒興ATE方向技術(shù)主管闞宏偉介紹，為了減少開發(fā)周期、降低測(cè)試成本，仿測(cè)一體技術(shù)將得到更廣泛和深入的應(yīng)用，尤其在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元開發(fā)過程中。通過這種技術(shù)，在設(shè)計(jì)階段就可以通過各種模型仿真實(shí)際汽車使用工況，測(cè)試硬件輸出狀態(tài)，使問題暴露在設(shè)計(jì)開發(fā)階段。對(duì)汽車電子零部件來說，復(fù)雜性越來越高，例如汽車點(diǎn)火線圈越來越多的采用多點(diǎn)點(diǎn)火技術(shù)，即在一個(gè)氣缸做功行程，多次點(diǎn)火使油氣混合物能夠更充分的燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率并能有效的降低排放。點(diǎn)火線圈測(cè)試中點(diǎn)火波形參數(shù)是非常重要的判據(jù)，點(diǎn)火波形頻率的提高對(duì)測(cè)量系統(tǒng)波形的捕獲能力和計(jì)算分析能力提出了更高的要求，采用泛華PXI總線設(shè)備，保證硬件高速采集，然后通過軟件對(duì)波形分析處理能夠很好的解決這個(gè)問題。

汽車傳感器是汽車的鼻子、耳朵和眼睛，是汽車智能化和電子化的基礎(chǔ)，有著廣泛的應(yīng)用前景。汽車傳感器測(cè)試最大的挑戰(zhàn)是物理環(huán)境的創(chuàng)建，比如氧傳感器測(cè)試需要有不同配比的氣體介質(zhì)模擬汽車尾氣成分，爆震傳感器需要提供振動(dòng)源模擬汽車發(fā)動(dòng)機(jī)體的振動(dòng)狀態(tài)……并且汽車上的電磁環(huán)境、溫度環(huán)境是多樣和復(fù)雜的，這些往往都需要在測(cè)試系統(tǒng)中能夠模擬，進(jìn)行復(fù)合測(cè)試。泛華汽車傳感器驗(yàn)證平臺(tái)針對(duì)整車廠家和零部件廠的應(yīng)用需求，可以對(duì)汽車上常用的傳感器，如輪速、曲軸、凸輪軸、壓力、溫度、油位等，進(jìn)行勝能測(cè)試和高低溫環(huán)境下的耐久性測(cè)試，且可以達(dá)到汽車上極限使用狀態(tài)，如模擬發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到10000RPM，使用環(huán)境溫度-40℃。

隨著混合動(dòng)力汽車的發(fā)展，更高效的逆變技術(shù)、傳動(dòng)系統(tǒng)和電動(dòng)轉(zhuǎn)向（EPS）等技術(shù)的應(yīng)用，越來越需要完善的測(cè)試工具，以迅速簡(jiǎn)便地對(duì)動(dòng)力進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試。這將對(duì)汽車電子的測(cè)量項(xiàng)目提出新的挑戰(zhàn)，例如：功率器件、磁性器件的能耗、效率、安全工作條件及系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷變化和RF瞬態(tài)信號(hào)的響應(yīng)，當(dāng)然這只是其中一小部分。所以完善的系統(tǒng)、器件分析測(cè)試工具是解決這些挑戰(zhàn)的方案之一。泰克公司中國(guó)區(qū)行業(yè)渠道電力電子開發(fā)經(jīng)理王躍偉認(rèn)為，該公司的汽車電子測(cè)試方案如示波器、高壓/電流探頭、功率測(cè)量軟件和參數(shù)測(cè)試以及最新的功率分析儀可以很好地應(yīng)對(duì)這方面的測(cè)試挑戰(zhàn)。

電機(jī)是新能源汽車的主要?jiǎng)恿碓?，其在新能源汽車中的?yīng)用也為嵌入式控制系統(tǒng)開發(fā)人員和測(cè)試工程師帶來了新的挑戰(zhàn)，速度便是其一。電子驅(qū)動(dòng)引擎控制單元（ECU）控制算法的運(yùn)行速度必須遠(yuǎn)快于內(nèi)部燃燒引擎的動(dòng)力傳達(dá)ECU。更快的速度需求使得傳統(tǒng)的HIL測(cè)試不足以支持測(cè)試電機(jī)ECU。而電機(jī)的仿真必須具備高仿真精度，HIL測(cè)試系統(tǒng)則必須在1us的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行仿真模型，以充分顯示電機(jī)的實(shí)際操作。之前，高精度仿真和高速度運(yùn)行似乎不可能并存，許多測(cè)試工程師不得不因此采用更為昂貴的測(cè)功器或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試來驗(yàn)證他們的嵌入式軟件。

TSOL公司與NI合作開發(fā)了用于NI VeriStand的JMAG附加軟件模塊，JSOL是JMAG機(jī)電設(shè)計(jì)和開發(fā)仿真軟件的締造者。該附加軟件模塊使用由FEA生成的電感與反電動(dòng)勢(shì)（EMF）數(shù)據(jù)，進(jìn)行電機(jī)模型的實(shí)時(shí)仿真。由于電機(jī)結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性會(huì)產(chǎn)生非正弦通量和電流，經(jīng)典的D-Q模型就不再適用，這時(shí)就需要采用FEA技術(shù)?；旌蟿?dòng)力汽車制造商采用了高速電機(jī)，這對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)空間和成本來說十分重要。