汽車半導(dǎo)體技術(shù)市場一欄

2004年7月A版

市場概貌

　　汽車電子日趨成為一個獨立的產(chǎn)業(yè)分支。在汽車商業(yè)模式中，主要有整車制造商(OEM)、一級供應(yīng)商與元器件供應(yīng)商，他們之間存在著三角關(guān)系(圖1)。由于汽車產(chǎn)業(yè)的分化，這個三角形中的各方獨立性正在加強，每個角日益成為一個獨立的產(chǎn)業(yè)。

　　其中，元器件的革新成為了汽車革新的主要焦點，Motorola公司的分析表明， 汽車上70%的革新來源于汽車電子，半導(dǎo)體已成為車輛智能化的神經(jīng)和大腦。英飛凌(Infineon)公司預(yù)計：世界范圍內(nèi)的車用半導(dǎo)體用量將增加，從平均每車200美元有望增加到2009年的每車300美元。

　　世界主要汽車制造大國都對汽車電子的發(fā)展提出了樂觀的展望。據(jù)美國Strategy Analytics調(diào)查公司與德國 SiemensＶＤＯ(威迪歐)公司推測，汽車電子部分的增長在汽車中的比例越來越大，將從2000年的22%左右增加到2010年的35%左右(圖２)，具體到歐洲，2010年時8家OEM廠商將生產(chǎn)7300萬輛汽車，電子系統(tǒng)將花費2700億歐元，占汽車成本的比例為35%；其中半導(dǎo)體將消耗200億歐元，占汽車總成本的3%；軟件為180億歐元，占總成本的2%。

　　盡管從世界范圍內(nèi)看汽車的產(chǎn)量增幅不大，趨于飽和，但對車輛本身的技術(shù)水平要求更高了，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　滿足環(huán)保的要求。盡管汽車為人們的生活帶來了便利，但也成為了污染環(huán)境的元兇，為此，幾十年來，許多國家都出現(xiàn)過抵制汽車的運動，但事實證明，人們終歸離不開汽車，只能使汽車尾氣排放等技術(shù)不斷提高，盡量減低對環(huán)境造成的損害。

　　產(chǎn)品的區(qū)別主要由個性化與高技術(shù)設(shè)備決定。到2010年，定義汽車智能將從技術(shù)層面轉(zhuǎn)到設(shè)計層面，以滿足“個性化時代”的需要。屆時，電子、軟件與硬件作為“設(shè)計元素”，將在未來的汽車中扮演主導(dǎo)的角色，那時，也許兩輛車外表相同，但內(nèi)部是完全不同的功能配置了。

　　平臺戰(zhàn)略可增加成本效益。改良的軟件與IC性能將縮短轎車制造商的設(shè)計周期，從而降低成本。

　　安全、舒適和發(fā)動機(jī)性能效率的需求增加。

技術(shù)走向

未來的汽車電子將有如下特色：

系統(tǒng)

　　由于世界各國對環(huán)境保護(hù)的投入日益增加，導(dǎo)致整個市場對點火和ECU(電子控制單元)的關(guān)注度增加。需要診斷、通信總線、自我保護(hù)等方面有更高集成度的半導(dǎo)體；點火IGBT向智能IGBT轉(zhuǎn)變。

　　各國政府以立法的形式強制汽車供應(yīng)商安裝安全設(shè)施，包括安裝輪胎壓力監(jiān)控設(shè)施、氣囊與側(cè)面氣囊等。這導(dǎo)致了裝有控制電路的傳感器數(shù)量的增加，以及車體內(nèi)通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

　　過去所謂豪華車才有的性能、裝飾與配置，現(xiàn)在普通的低檔、中檔車中成為了標(biāo)準(zhǔn)配置，其中使用電源動力的配件需求越來越大，包括用電源可控制調(diào)整位置的座椅、后行李倉門自動開啟、面包車(van)的滑動門等，對車的牽引控制及四輪的ABS(制動防抱死)等已安裝得很普遍了。

　　可編程汽車需要。汽車可以線上可編程，在產(chǎn)品的壽命之內(nèi)軟件可更新，并有片上診斷識別的功能。16位和32位單片機(jī)中，帶有重新可編程、片上操作系統(tǒng)和調(diào)式系統(tǒng)的功能。第三方合作伙伴支持可擴(kuò)展的工具。

　　“汽車就是系統(tǒng)”需要強大的網(wǎng)絡(luò)。在汽車中采用的模塊組件越來越多了，由此可看到汽車市場對通訊總線的需求越來越大，包括低功能和高功能的CAN、LIN(本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò))、FlexRay。車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)需要智能的總線系統(tǒng)，提出了車輛上系統(tǒng)(system on vehicle)概念。

　　減輕重量和降低功耗。硅芯片取代了傳統(tǒng)的降溫(heat sink)新產(chǎn)品如TRILITHIC(逐片)、PROFET(片上芯片)、智能電源的ASSP等。

　　42V功率網(wǎng)絡(luò)。由于汽車對動力的需求越來越大，會超過目前12V的限制。帶42V功率網(wǎng)絡(luò)特性的IC可用于所有功率產(chǎn)品系列；高功率MOSFET/IGBT模塊也被采用。

　　信息娛樂。增加的信息娛樂應(yīng)用驅(qū)動了GSM/GPRS/UMTS芯片組、藍(lán)牙和GPS方案的開發(fā)。

　　高溫。對高端半導(dǎo)體尤其是耐溫產(chǎn)品的需求量越來越大了?；魻杺鞲衅?、微控制器、功率半導(dǎo)體等，希望用于周圍的溫度高達(dá)140~210℃的環(huán)境中。

　　線控(X by wire)技術(shù)大大改變了汽車的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。即用線控代替了原來的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，出現(xiàn)了導(dǎo)線駕駛，例如線控制動、線控轉(zhuǎn)向、線控?fù)Q檔、電子油門等。圖3為英飛凌公司勾勒的線控應(yīng)用方案。

元器件

　　傳感器。改善的傳感器部分使汽車更加智能。傳感器有標(biāo)準(zhǔn)傳感器、霍爾傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)等。

　　LED燈。由于LED的反應(yīng)速度更快，且穿透力更強，亮度高，因此傳統(tǒng)車用燈用得不多了，取而代之的是高亮度的LED，更廉價的OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)在未來批量生產(chǎn)后，也有望應(yīng)用在汽車上。

　　模擬電路。汽車中的高性能模擬集成電路應(yīng)用也越來越多。汽車電子俗稱是“民品的價格，軍品的質(zhì)量”。對于模擬電路來說，要求也很苛刻，溫度范圍要求很寬，電壓幅度擺動要很大，并能承受經(jīng)常性振動。

軟件

　　汽車電子部分中，軟件增長也受到重視，因為軟件的增幅超過硬件(圖1)。不過，很多半導(dǎo)體廠商認(rèn)為軟件離不開硬件，還是應(yīng)以開發(fā)硬件為主。安森美認(rèn)為，這些軟件往往是控制型的軟件，通過各種總線對門窗等進(jìn)行控制，使車內(nèi)不同的系統(tǒng)之間進(jìn)行通訊，它們還被稱為固件(firmware)，但這些軟件都不能給公司帶來直接的收入，因為這些軟件都是用于公司所銷售的微處理器，是為支撐硬件而推出的。在一、兩個增長比較迅速的新興市場上，例如信息娛樂/信息通信領(lǐng)域，現(xiàn)在嵌入式操作系統(tǒng)使用越來越多，而且增長還非常迅速。因為安森美是主要的功率電子主要供應(yīng)商，以該公司角度看硬件增長更快。

　　隨著虛擬制造技術(shù)與電子輔助設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，汽車設(shè)計、制造的確越來越依賴軟件了。不過，車用電子設(shè)計軟件發(fā)展并不盡人意。美國AMI半導(dǎo)體公司的CEO(首席執(zhí)行官)Christine King指出，軟件工具開發(fā)商需要開發(fā)“灰色地帶”的工具，即增加軟硬件工具的可用性。因為傳統(tǒng)EDA工具主要滿足典型的模擬和深亞微米設(shè)計，對工程實際考慮得不夠。她同時提出系統(tǒng)開發(fā)者必須像一位“藝術(shù)家”那樣工作，而不是技術(shù)人員，因為他們“生活在灰色地帶”，那不是由專門的商業(yè)工具所能解決的。

部分半導(dǎo)體廠商的策略

　　各大汽車電子公司在汽車電子方面的發(fā)展計劃不盡相同，表1為部分汽車半導(dǎo)體制造商及其產(chǎn)品。以下介紹幾家公司在汽車電子方面的發(fā)展動向：

　　英飛凌公司把汽車電子分成四大應(yīng)用領(lǐng)域：動力總成、安全管理、舒適度管理與信息娛樂。汽車與工業(yè)部的Alfons Graf博士預(yù)測，汽車的革新計劃如圖4所示。

　　安森美把汽車電子業(yè)務(wù)分成四大應(yīng)用領(lǐng)域：動力總成或稱為發(fā)動機(jī)控制、安全管理、舒適度管理與信息娛樂。汽車企業(yè)市場開拓總監(jiān)Harvey Steele先生做了詳細(xì)介紹：

　　動力總成或發(fā)動機(jī)控制。主要針對點火，燃料注入，整個傳輸變速，還十分重視新興的領(lǐng)域——線控。

　　車身。包括照明，和一些安全設(shè)施，通過電源控制電動門、電動窗。另外智能型的接線盒(Junction Box)是個新興的市場，可通過芯片來控制。

　　安全。包括ABS、剎車控制、增加穩(wěn)定性等控制，還有氣囊的安裝。在這個領(lǐng)域新出現(xiàn)了兩個小市場：輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)，這是美國政府今年開始通過法律強制要求實施的，四年后所有的汽車上都要配有這種裝置；防撞車預(yù)警系統(tǒng)。除此之外，安森美還有遠(yuǎn)程無鑰匙進(jìn)入(RKE)產(chǎn)品。

　　信息娛樂裝置。包括傳統(tǒng)的收音機(jī)、音響設(shè)備，同時包括一些導(dǎo)航系統(tǒng)，及通信、遠(yuǎn)程儀表裝置，其中蜂窩SOS呼叫系統(tǒng)是新涌現(xiàn)的小市場。

　　中國最有利潤的產(chǎn)品是什么？Microchip認(rèn)為是儀表系統(tǒng)和大批量的音響系統(tǒng)。對Microchip來說，LED照明方面也是該公司產(chǎn)品應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

　　一些人認(rèn)為高檔車會在中國流行，Microchip并不這樣認(rèn)為?！按_實有些人會希望非常高的價格，也許是占中國1%的人口。因此高端的確是個很大的機(jī)會?！惫靖笨偛肧teve Drehobl話鋒一轉(zhuǎn)：“但是對于Microchip來說，還是中檔和低檔產(chǎn)品機(jī)會最大。這些產(chǎn)品有GPS、娛樂系統(tǒng)和高質(zhì)量的聲音系統(tǒng)，還有防撞語音提示系統(tǒng)?！倍腋叨思夹g(shù)被廣泛采用后可用在中、低端上。例如安全氣囊、汽車的音響系統(tǒng)、窗戶從手搖到自動搖等。

　　微芯的研發(fā)重點是能支持中國年產(chǎn)440萬輛車的需要?，F(xiàn)在中國汽車電子學(xué)習(xí)西方的程度比較大；但是，中國人也有些獨特的地方，例如從眾的心理，就是說大家買什么車，我也跟著買什么車。這種現(xiàn)象在其他國家是不同的。這是我們從事汽車電子行業(yè)的人應(yīng)該考慮到的。

中國的機(jī)遇

　　中國目前的汽車年銷量排在美國、日本之后，位居世界第三；生產(chǎn)制造排在美國、日本、德國之后，位居世界第四。

　　據(jù)國務(wù)院發(fā)展研究中心提供的數(shù)據(jù)表明：2010年中國汽車銷量達(dá)到994萬輛；2015年達(dá)1457萬輛，超過日本；2020年有望超過美國(美國2003年銷量1700萬輛)，成為世界汽車銷量最大的國家(圖5)。

　　中國是個汽車內(nèi)需型為主的國家。為了滿足國內(nèi)市場需求，這幾年制造能力在不斷提高，由于生意火爆，廠家來不及做細(xì)致的消化吸收工作，在汽車的產(chǎn)業(yè)鏈中制造能力最強。2003年有17余萬輛進(jìn)口車，其余均是自產(chǎn)。在中國市場上的車輛大都是基于歐洲標(biāo)準(zhǔn)制造的，也有一部分是美國、日本標(biāo)準(zhǔn)。

　　產(chǎn)業(yè)鏈中的一級供應(yīng)商日子也很好。現(xiàn)在中國的汽車零部件制造商既能在其國內(nèi)銷售，也能向國外出口。目前，國內(nèi)大約有57家汽車零部件制造商，占該行業(yè)45%的份額。其中10家為國有企業(yè)，22家為合資股份公司，10家為私營企業(yè)，另外15家為合資企業(yè)。這不僅意味著正在尋找供應(yīng)商的外國汽車零部件制造商現(xiàn)在有多元化的世界級的資源供選擇，而且還反映出汽車業(yè)正向不同商業(yè)模式敞開大門。

　　電子元器件市場還是個蹣跚學(xué)步的嬰兒，但也開始成長了。據(jù)今年年初市場研究公司iSuppli的預(yù)測，中國與汽車相關(guān)的半導(dǎo)體市場將以28%的年均增長率增長，到2007年達(dá)到14.5億美元，中國的汽車芯片市場預(yù)計將占全球的10%。

　　對于中國元器件的市場機(jī)會，安森美的Harvey Steele認(rèn)為：從中國市場主要看到了兩種情況：1，全球大型的汽車電子制造商慢慢把產(chǎn)能擴(kuò)展到中國，最主要的是發(fā)動機(jī)控制部分，可看到一些外國公司在中國當(dāng)?shù)剡M(jìn)行檢測和產(chǎn)品工程的生產(chǎn)，慢慢還會在中國進(jìn)行設(shè)計工程，這意味著會在中國本土進(jìn)行更多的設(shè)計，很可能從電子點火系統(tǒng)開始起步，慢慢擴(kuò)展到二層安全，最終進(jìn)到一層安全。2.中國本地也在進(jìn)行研發(fā)活動，中國從生產(chǎn)摩托車積累了經(jīng)驗，很可能把對摩托車發(fā)動機(jī)控制方面的技術(shù)轉(zhuǎn)到汽車上來。

　　中國汽車電子業(yè)發(fā)展會經(jīng)歷三個階段：

　　為外國公司代工，即整車的加工制造；

　　本土設(shè)計，滿足本國市場的需求；

　　本國設(shè)計，滿足出口市場的需求；

　　預(yù)計需要5年或更長時間中國才能進(jìn)入到第三階段。這是因為目前世界知名的大汽車制造公司都有長期經(jīng)營的歷史，通過多年的經(jīng)驗，慢慢建立起了非常簡潔、針對自己公司內(nèi)部的生產(chǎn)、供應(yīng)以及為客戶服務(wù)、增加價值的一系列方法。對于中國來說，要建立這樣的一套體系還需要很長的時間。

　　當(dāng)進(jìn)入到第三階段時，中國可把本國設(shè)計向外國的大型零部件/制造商進(jìn)行銷售，當(dāng)然完成這一步需要許多學(xué)習(xí)的過程，也需要相當(dāng)多的經(jīng)驗，因為我國國內(nèi)的市場與國外市場的要求是截然不同的。

　　在形成穩(wěn)定的出口能力過程當(dāng)中，我們不僅要了解外國對于有關(guān)監(jiān)管的要求，還要遵守和符合這些要求，這意味著要經(jīng)過一系列的檢測、評估和認(rèn)證，最終符合外國的要求。

　　中國將誕生世界級的元器件公司。隨著我國在汽車電子方面積累起系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)，從汽車大國走向汽車強國是大勢所趨，這必然也會使國內(nèi)廠商在汽車電子的核心技術(shù)——芯片技術(shù)上有所突破。當(dāng)然，一家元器件供應(yīng)商要想成功，必須要與關(guān)鍵的一級供應(yīng)商與汽車制造商形成長期的伙伴關(guān)系。每個世界汽車強國背后都有強有力的汽車電子巨人支持，例如被稱為“輪子上的王國”的美國有Motorola、TI、AMI、ON Semi、Microchip、Cypress等公司，日本有東芝、NEC、日立、三菱，德國有英飛凌、博世公司，意大利、法國有ST微電子等公司?？梢哉f，汽車工業(yè)促成了汽車電子公司的成長，反過來，本土的汽車電子公司又推動了汽車工業(yè)的騰飛。因此，中國汽車工業(yè)強盛的那一天，必然也是中國元器件公司成功的時日！■