節(jié)能減排、新能源車、車聯(lián)網(wǎng)方面的最近動(dòng)向

　　一、節(jié)能減排

　　*半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)方案

　　中國(guó)的節(jié)能減排發(fā)展是最具有挑戰(zhàn)性的。根據(jù)中國(guó)發(fā)布的《乘用車燃料消耗量限值》規(guī)定，到2015年中國(guó)生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量要降至6.9升/百公里，2020年要進(jìn)一步降至5.0升/百公里。

　　歐洲現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了排放二氧化碳130克/公里，即6.9升/百公里的排放標(biāo)準(zhǔn)。歐洲的趨勢(shì)是，除了一些非常大的像渦輪增壓等之外，現(xiàn)在已經(jīng)開始偏向于更小一些的節(jié)能減排的功能，比如EPS(電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng))、胎壓監(jiān)控或者是啟停，這三個(gè)功能已經(jīng)在歐洲的車輛上得到真正的實(shí)施，并已達(dá)到了很高的比率。

　　現(xiàn)在在傳統(tǒng)的汽車領(lǐng)域，有很多小型的電機(jī)，這些電機(jī)的電氣化或者是電子管理是將來發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)(圖1)。現(xiàn)在中等車型中，每輛車?yán)锎蟾庞?0個(gè)小型的電機(jī)是電控的，之前這些電機(jī)主要是由皮帶傳送的。水泵和真空泵也將成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。

　　圖1 電機(jī)電氣化的市場(chǎng)預(yù)測(cè)

　　從機(jī)械化轉(zhuǎn)到電氣化，半導(dǎo)體是必不可缺的。汽車?yán)锏男⌒碗姍C(jī)的電氣化及一些功能的組合，能夠更好地減小外形和更好地控制整車的布局。為此，英飛凌為小型電機(jī)控制提供了一套系統(tǒng)解決方案，包括模擬芯片、單片機(jī)和功率器件。另外，英飛凌還提供一些監(jiān)控和診斷功能，能夠讓電機(jī)的控制更智能化和安全。例如，英飛凌基于32位ARM架構(gòu)的TLE987x系列，集成了傳統(tǒng)的4個(gè)芯片功能——LIN、LDO、單片機(jī)、柵極驅(qū)動(dòng)器，不僅減小了特征尺寸，還節(jié)省了成本，另外，在芯片里還增加了監(jiān)控和診斷等功能。

　　有助于降低二氧化碳排放的技術(shù)有直噴、發(fā)動(dòng)機(jī)小型化，包括7、8、9速多速傳動(dòng)，還有電源管理、熱管理等，最后一點(diǎn)是減少摩擦，例如輪胎的摩擦或者是發(fā)動(dòng)機(jī)和其他部件的摩擦，都是可以幫助降低二氧化碳排放的新技術(shù)。

　　為了達(dá)到2020年排放的目標(biāo)，除了傳統(tǒng)概念上的降低二氧化碳排放技術(shù)之外，歐洲的一個(gè)方法是將排放量標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)不同車型分成三檔：小型、中型和大型車。小型車平均需要達(dá)到90克/公里，中型車需要達(dá)到100克/公里左右，大型豪華車可能要達(dá)到130克/公里，這樣平均可以達(dá)到2020年的排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　在歐洲除了電動(dòng)車之外，在傳統(tǒng)的柴油機(jī)和相對(duì)小型一點(diǎn)的車上加載48V的啟停系統(tǒng)，而對(duì)于相對(duì)大一些的車型，在歐洲，插電式混動(dòng)是車廠比較傾向的一種方案。

　　從全球的趨勢(shì)看，美國(guó)和日本更傾向于柴油混合方案，可能中國(guó)的方案更接近于歐洲。

　　從英飛凌的角度，其功率器件是可以供應(yīng)到從最簡(jiǎn)單的弱混，比如12V或者是48V系統(tǒng)，到中混、強(qiáng)混、純電動(dòng)，不管是從MOSFET到模塊，英飛凌可以針對(duì)任何功率和任何用途提供相關(guān)的產(chǎn)品和解決方案。

　　如果談到動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化，即混動(dòng)汽車，最令人矚目的就是在車?yán)锏?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/半導(dǎo)體">半導(dǎo)體的分量。傳統(tǒng)車平均每輛車中的半導(dǎo)體總量約是300美元的標(biāo)準(zhǔn)，如果是混動(dòng)或者是純電動(dòng)汽車，要超過600美元的電子器件的含量，即增長(zhǎng)了一倍以上(圖2)。

　　圖2 2015年每輛汽車的半導(dǎo)體元器件成本(美元)

　　各國(guó)政府均有自己的傾向性，比如美國(guó)及歐洲廠家偏好使用燃料電池?，F(xiàn)在燃料電池是一個(gè)比較新的話題。

　　對(duì)于半導(dǎo)體廠商來說，要想真正讓整個(gè)電動(dòng)車系統(tǒng)能夠達(dá)到最高效、安全，直接和車廠或一級(jí)供應(yīng)商合作進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)是非常重要的，能夠在前期參與車廠的設(shè)計(jì)，跟他們一起做系統(tǒng)開發(fā)，才能達(dá)到最終高效的電動(dòng)車的能效和動(dòng)力。

　　*混動(dòng)(HEV)和純電動(dòng)(EV)在中國(guó)的前景

　　首先這兩種技術(shù)現(xiàn)在都是可以實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于消費(fèi)者來講，可能有一些價(jià)格因素在里面。之前混動(dòng)車跟傳統(tǒng)汽車的價(jià)格差別不是很大，現(xiàn)在電動(dòng)汽車可能越來越接近于消費(fèi)者能夠接受的價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)，尤其是政府的補(bǔ)貼，中國(guó)政府對(duì)純電動(dòng)汽車和插電式的汽車給了全球最強(qiáng)有力的政府補(bǔ)貼，現(xiàn)在基本上純電動(dòng)汽車可能和正常的汽車價(jià)格相當(dāng)，甚至更低，這對(duì)于消費(fèi)者來說，是應(yīng)該是能接受的。

　　從真正車的技術(shù)實(shí)現(xiàn)來看，不同的車型需要不同的技術(shù)。比如一些比較重型的車，例如卡車，不是特別適合做純電動(dòng)，可能更多的是用混動(dòng)方式來實(shí)現(xiàn)，不僅能夠達(dá)到節(jié)能減排的功效，技術(shù)實(shí)現(xiàn)也是比較實(shí)際的?？赡芟鄬?duì)比較小型或者是輕型的車去做純電動(dòng)汽車會(huì)比較好。因此，混動(dòng)和純電動(dòng)會(huì)共存，是需要根據(jù)具體的情況來決定采用哪種更合適。

　　關(guān)于新能源車，首先從電池整個(gè)的技術(shù)發(fā)展來看，電動(dòng)車前幾年最大的問題是電池技術(shù)。隨著這幾年電池技術(shù)的發(fā)展，基本上已經(jīng)達(dá)到了比較高功效的狀態(tài)。預(yù)計(jì)真正電動(dòng)車能夠和傳統(tǒng)汽車達(dá)到一樣的功效或者是更好的功效，差不多是250美元/千瓦小時(shí)，現(xiàn)在基本上車廠所用的電池技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了，或者馬上就可以達(dá)到了。之后，如果電池科技能夠做得更好，應(yīng)該是更高效、省錢的方式。針對(duì)于全球，尤其是中國(guó)最有挑戰(zhàn)性的體系支持，是充電樁的支持，這其實(shí)是目前最大的瓶頸。

　　要解決這個(gè)問題，首先中國(guó)政府已經(jīng)有很強(qiáng)有力的措施，不只是去補(bǔ)貼，而且去做充電樁和充電站的規(guī)劃。另外，從汽車行業(yè)來講，需要達(dá)到更長(zhǎng)的充電里程。如果能夠達(dá)到400公里，或者更長(zhǎng)的充電里程，就會(huì)滿足消費(fèi)者的需求，這也是整個(gè)電動(dòng)車的技術(shù)發(fā)展方向。

                                          　二、自動(dòng)駕駛

　　自動(dòng)駕駛不是一蹴而就的，比如常見的倒車影像，或者現(xiàn)在比較熱門的自動(dòng)泊車等功能已經(jīng)在車上實(shí)現(xiàn)了，可能后續(xù)會(huì)看到緊急的自動(dòng)制動(dòng)和物體檢測(cè)功能，甚至是一些環(huán)繞式的輔助功能。通過輔助駕駛功能的一一實(shí)現(xiàn)，才可以使自動(dòng)駕駛的最終目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

　　為了實(shí)現(xiàn)這些功能，半導(dǎo)體產(chǎn)品起到了一個(gè)核心的作用。歐洲現(xiàn)在有最新的歐洲五星評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，需要車廠能夠達(dá)到緊急自動(dòng)制動(dòng)的功能，能夠幫助保護(hù)路邊的行人，甚至路邊的物體。

　　為了達(dá)到緊急制動(dòng)的功能，需要一個(gè)遠(yuǎn)程的車距警告，根據(jù)第三方的數(shù)據(jù)，市場(chǎng)對(duì)這方面的功能還是非常樂觀的。據(jù)Strategy Analytics對(duì)2011年及2012年的預(yù)測(cè)，對(duì)遠(yuǎn)程車距警告的需求每年都有一個(gè)非常快的增長(zhǎng)(圖3)。從2011年到2012年，他們也對(duì)數(shù)據(jù)做了很大的調(diào)整，把最終的量調(diào)高了很多。

圖3 車距警告系統(tǒng)市場(chǎng)預(yù)測(cè)

　　為了實(shí)現(xiàn)這方面的功能，英飛凌很早就投入了相應(yīng)的技術(shù)研發(fā)，英飛凌是首家推出高性能的77GHz雷達(dá)產(chǎn)品的半導(dǎo)體供應(yīng)商。

　　前述的小型電機(jī)的電氣化，從水泵、油泵和真空泵，包括車身上的雨刷、天窗和一些車窗的控制，由原來的機(jī)械控制到現(xiàn)在變成了電氣化的自動(dòng)控制。而動(dòng)力總成的傳動(dòng)系統(tǒng)，現(xiàn)在更多地也在轉(zhuǎn)向自動(dòng)功能，英飛凌認(rèn)為這些方面是后續(xù)市場(chǎng)上比較快速發(fā)展的方向。

　　LED燈的安全性也是很重要的，包括車燈角度的調(diào)節(jié)和車燈的亮度，都是為了最終保護(hù)駕乘人員和行人的安全，所以能夠整個(gè)LED車身、車燈的系統(tǒng)將是保證安全性的一部分。

三、車聯(lián)網(wǎng)

　　傳統(tǒng)上，汽車一直是自我封閉的一個(gè)系統(tǒng)，車是不跟外界交流的。但是最近出現(xiàn)了很多關(guān)于車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用或者是更多的車聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)。作為物聯(lián)網(wǎng)的一部分，將來汽車發(fā)展的方向就是汽車整個(gè)的系統(tǒng)變成一個(gè)開放的系統(tǒng)，從原來一個(gè)完全封閉的系統(tǒng)到未來一個(gè)完全開放的系統(tǒng)，這個(gè)對(duì)汽車整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是有很大的變化和影響的。

　　目前車聯(lián)網(wǎng)沒有一個(gè)非常統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在有關(guān)車聯(lián)網(wǎng)研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)是沿用現(xiàn)在消費(fèi)類電子的研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，比如藍(lán)牙現(xiàn)有功能的定義。這里面的安全或者是安防的風(fēng)險(xiǎn)是很大的，因?yàn)楝F(xiàn)在已經(jīng)把整個(gè)系統(tǒng)變成了全開放的系統(tǒng)。因?yàn)槊恳粋€(gè)功能，不管是連到互聯(lián)網(wǎng)上，或者是一些信息的傳輸，都會(huì)有黑客進(jìn)攻的風(fēng)險(xiǎn)。

　　其實(shí)安防不是一個(gè)簡(jiǎn)單的概念，不是在現(xiàn)代的汽車?yán)锛右粋€(gè)加密的芯片就可以完成安防的功能。這必須是從整個(gè)汽車的系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計(jì)概念開始的。圖4是英飛凌的一些安防建議。首先從整個(gè)系統(tǒng)里去分析哪些方面或者是哪些數(shù)據(jù)可能會(huì)遭到黑客的襲擊。通過這些分析，能夠有一些軟件到硬件的解決方案，把這些解決方案包括進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但是也必須要有一些安全的驗(yàn)證，能夠確認(rèn)這個(gè)安防的功能是可以切實(shí)地預(yù)防黑客襲擊的，把所有的功能和解決方案的驗(yàn)證都放到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)里，最終才能達(dá)到一個(gè)安全保護(hù)的功能。也不是說車上的每一個(gè)功能都需要安全，但是必須去做整個(gè)系統(tǒng)的分析和驗(yàn)證，才能達(dá)到最終的目的。

圖4 需要考慮安防的部分

　　簡(jiǎn)單來說，還是從汽車最基本的架構(gòu)開始分析。從發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)到安全氣囊的一些安全的功能，到車上的舒適性功能，包括最終的車內(nèi)駕駛員信息處理的功能都需要安全性的保障。帶星星的部分是必須有一些安防的功能加以保護(hù)的。例如，大家在動(dòng)作片里看到了我在開車，我想往左拐，但是有通過遠(yuǎn)程控制把我的方向盤往右轉(zhuǎn)了，車就會(huì)撞到一堵墻上了，這種功能都是將來車變成開放系統(tǒng)可能會(huì)遭到黑客襲擊的一些方面。

　　從發(fā)動(dòng)機(jī)和安全的管理系統(tǒng)開始，英飛凌可以通過單片機(jī)來做一些加密的軟件和硬件的工作，能夠達(dá)到安全保護(hù)，保護(hù)信息的傳輸和下載，英飛凌安全智能卡事業(yè)部也有相關(guān)的產(chǎn)品，可以達(dá)到信息的上傳下載和加密，在信息、娛樂系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的安防和安保等方面，英飛凌也有相關(guān)的芯片。

　　現(xiàn)在全球平均每一輛車?yán)飼?huì)有70~80個(gè)單片機(jī)，分析具體的功能，根據(jù)它們的安全等級(jí)，需要有不同的加密或者是安防的措施，針對(duì)于每一個(gè)控制器的功能和策略來選擇對(duì)它的應(yīng)對(duì)方式。

　　汽車芯片的經(jīng)濟(jì)性

　　今天，汽車行業(yè)對(duì)空間的限制不是太多，畢竟芯片很小，但是在一些特定的場(chǎng)合下是有空間的要求的，因此SoC一體化芯片還是有它的作用的。例如多核的單片機(jī)(三核或者五核的單片機(jī))。在某些情況下，存儲(chǔ)功能和單片機(jī)功能的整合具有成本優(yōu)勢(shì)。

　　從整個(gè)經(jīng)濟(jì)效益來看，從數(shù)量到成本，或者是價(jià)格來看，汽車和消費(fèi)電子行業(yè)是不同的。例如，今年全球新增了1800萬輛車，但是車有不同的類型，高壓、低壓、中壓等不同的要求。其實(shí)，針對(duì)于這1800萬輛車，很多情況下，整個(gè)投入和產(chǎn)出是不能成正比的。但是，手機(jī)為什么可以?因?yàn)檎麄€(gè)手機(jī)產(chǎn)業(yè)可能有十億部手機(jī)，二者的量的基礎(chǔ)是不一樣的，十億部手機(jī)是用同樣的技術(shù)，如果你做一款芯片，它的量足夠大，能夠支撐它去做這樣的業(yè)務(wù)。而1800萬輛車，最后分析下來有一半或者是有多少能夠支持這種集成式的方案，但是最終設(shè)計(jì)的投入和最終產(chǎn)品的價(jià)格是不能有一個(gè)合理的回報(bào)的。所以因?yàn)槠嚭褪謾C(jī)的基礎(chǔ)量不一樣，汽車不一定能夠支持最終的集成方案的實(shí)現(xiàn)。

　　*注：本文根據(jù)講演者錄音整理，對(duì)部分內(nèi)容有刪節(jié)。