汽車用基礎電子元器件發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

傳感器、控制器、執(zhí)行器作為汽車電子的基礎，對整個汽車系統(tǒng)起著重要的支撐作用，這些技術的發(fā)展也隨著汽車的發(fā)展不斷前進?，F(xiàn)代汽車已經(jīng)越來越接近于“自動車”、“智能車”，汽車用基礎電子元器件也已經(jīng)成為這些先進系統(tǒng)的“神經(jīng)末梢”或“控制神經(jīng)”。當今只要有新的汽車電子應用系統(tǒng)出現(xiàn)，都將催生新的汽車用基礎電子元器件與之配套。 

汽車用基礎電子元器件發(fā)展現(xiàn)狀 

1．國外汽車用基礎電子元器件發(fā)展現(xiàn)狀


（1）傳感器 

汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息“捕獲者”，是其關鍵部件，也是汽車電子技術領域研究的核心內容之一。世界各國對車用傳感器的研究開發(fā)、提高性價比都非常重視。“沒有傳感器技術就沒有現(xiàn)代汽車”的觀點已被世界所公認。汽車電子化越發(fā)達，自動化程度越高，對傳感器依賴性就越大。 

目前，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十只傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達200余只。據(jù)市場研究機構StrategyAnalytics2006年初的報告，2005年全球汽車傳感器市場已達到90.5億美元，在2006年達到101億美元，預計到2012年汽車傳感器銷售額達158億美元。傳感器在汽車上主要應用在發(fā)動機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和車身控制系統(tǒng)。主要有溫度 

傳感器、壓力傳感器、位置和轉速傳感器、加速度傳感器、距離傳感器、陀螺儀和車速傳感器、方向盤轉角傳感器等。 

加速度、振動、速度傳感器是汽車運動測量中的三種主要傳感器，自2000年來一直保持穩(wěn)定而強勁的增長勢頭。目前，世界生產(chǎn)這三種傳感器的大型企業(yè)有30幾家，其中前5名公司占據(jù)了31.3%的市場份額。例如Endevco占13.6%，WilcoxaResearch占9.1%，摩托羅拉占4.2%，IMI占3.0%，AnalogDevices占1.4%。 

西方發(fā)達國家排放法規(guī)對尾氣排放量日益嚴格的要求，推動了汽車用氧傳感器的開發(fā)與生產(chǎn)。目前，已實用的汽車氧傳感器有氧化鍺氧傳感器、二氧化鈦氧傳感器等幾種。 

智能傳感器的迅速發(fā)展將汽車的安全性能提高到一個前所未有的高度。從目前發(fā)展來看，正在逐漸開始被導入高檔轎車的智能傳感器系統(tǒng)有以下 

幾種：酒精檢測MEMS系統(tǒng)，如意法半導體的新型信號處理電路集成酒精傳感器，自動雨刷系統(tǒng)，電子式自動照明系統(tǒng)，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，安全氣囊觸發(fā)系統(tǒng)，如飛思卡爾推出的衛(wèi)星加速度傳感器。 

（2）控制器（ECU） 

車用控制器以微控制器（MCU）為核心，還包括前置的A/D轉換器、數(shù)字信號緩沖器以及放大器等。當前ECU的發(fā)展總趨勢是從單系統(tǒng)向多系統(tǒng)集中控制過渡。 

隨著通信、連接、計算機技術與汽車的日益融合，MCU在汽車中應用的數(shù)量越來越多。過去幾年里，平均一部汽車大約會用到20個MCU，而現(xiàn)在汽車中使用的MCU數(shù)量已達40～60個，部分高檔轎車MCU數(shù)量已經(jīng)達到上百個。

2004年，全球汽車半導體的收入是160億美元，其中汽車MCU的銷售收入就占到34%，數(shù)年內這一比例繼續(xù)保持。 
MCU是汽車電子中的核心部件， 

由于它在汽車電子中實現(xiàn)的功能呈現(xiàn)多樣性，從簡單的車燈控制到復雜的發(fā)動機控制、汽車遠程通信等，因此高、中、低端MCU在汽車中都可以發(fā)揮作用，可以共存于一個系統(tǒng)中。 

通過各類MCU銷售收入所占百分比的變化可以看出，未來幾年高、中、低端MCU在汽車中的應用格局與現(xiàn)在差別不大?？傮w上呈現(xiàn)出中檔MCU所占份額有所下降，而高、低端MCU不斷對中檔MCU進行擠壓。在應用方面來看，未來8位MCU的應用集中在中、低端，32位MCU的應用集中在高端。 

（3）執(zhí)行器 

執(zhí)行器是用來精確無誤地執(zhí)行電子控制器發(fā)出的命令信號。目前汽車用機電式執(zhí)行器類型很多，如電磁閥、壓電元件、點火電子組件、繼電器、熱電耦等。其中繼電器的發(fā)展最為活躍。它是僅次于傳感器在汽車上應用最多的汽車電子元器件之一。 

汽車繼電器主要有機電式電磁繼電器、電子混合式繼電器、熱保護繼電器、延時繼電器等幾大類。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2006年全球繼電器銷售額為42.2億美元，其中汽車繼電器銷售額為8.5億美元，占20.1%。預計2007年全球繼電器銷售額將達44億美元，其中汽車繼電器銷售額為8.9億美元，增幅4.71%。當前國外汽車繼電器的生產(chǎn)量以泰科為龍頭，接下來有OMRON、松下、安電、富士通等公司。 

2．國內汽車用基礎電子元器件發(fā)展現(xiàn)狀 

（1）傳感器 

和國外傳感器產(chǎn)業(yè)相比，國內汽車傳感器尚未形成獨立的產(chǎn)業(yè)，自20世紀80年代以來，國內汽車行業(yè)引進國外的先進技術及與之相配套的傳感器生產(chǎn)技術，基本滿足了國內小批量、低水平車型的配套需求。目前國內現(xiàn)有最高水平的汽車傳感器產(chǎn)品比國外同類產(chǎn)品落后10多年，每年要進口50萬套以上的高性能汽車傳感器。 

總體上講，國內汽車傳感器行業(yè)有以下特點：品種少，生產(chǎn)廠家分散，各廠產(chǎn)品品種單一，不配套；性能較落后，基本上還是采用國外60～70年代的技術；抗干擾性差；缺少核心傳感器等。國內部分企業(yè)采用與國外進行合資經(jīng)營的方式，消化吸收國外先進的傳感器技術，使產(chǎn)品升級換代，逐步發(fā)展壯大，但絕大多數(shù)企業(yè)還只是處于配套生產(chǎn)的狀態(tài)，利潤薄、產(chǎn)品單一、產(chǎn)品質量和技術水平低下。 

（2）控制器 

我國近年來在車身控制器方面取得了很大的發(fā)展，中國車身控制系統(tǒng)的增幅僅次于車載信息通信系統(tǒng)的增幅。但是，由于我國缺乏高端MCU應用（如汽車動力和ABS等方面）的開發(fā)經(jīng)驗且中國汽車電子應用多受成本抑制，導致中國汽車電子市場低端MCU占據(jù)主導地位。 

（3）執(zhí)行器 

在眾多執(zhí)行器產(chǎn)品中，汽車繼電器在我國也得到了迅猛發(fā)展。目前我國境內有293家繼電器生產(chǎn)企業(yè)，其中約有一半生產(chǎn)汽車繼電器。中國電子元件行業(yè)協(xié)會控制繼電器分會（CCRIA）公布的數(shù)據(jù)顯示，2005年我國汽車繼電器總產(chǎn)量為4.5億個，2006年增長到5.4億個，而到2007年則會升至6.48億個。

國內汽車繼電器在產(chǎn)品的設計水平上與國外廠商相當，但在材料應用及工藝技術水平上存在較大差距。國外汽車繼電器基本上是自動化或半自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)，而國內除廈門宏發(fā)等極少數(shù)幾家能夠實現(xiàn)自動化或半自動化生產(chǎn)以外，其余大多為手工操作，處在多品種、小批量、質量難以控制的生產(chǎn)狀況。 
目前我國已成為世界第三大汽車生產(chǎn)國，全球主要汽車廠商均已在我國投資建廠。迫于成本壓力，大多數(shù)汽車廠商正在逐步推進進口零部件的國產(chǎn)化，這給我國汽車繼電器企業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的機遇，但同時也使得競爭形勢變得日益嚴峻。 

首先，整車廠采購成本的日益降低使得繼電器廠商利潤空間越來越少。由于整車銷售利潤率的不斷降低及持續(xù)的價格戰(zhàn)，降低成本，特別是降低采購成本成為國內所有汽車廠家的首要選擇。目前國內眾多汽車廠商已在盡全力降低成本，并計劃逐步替換進口汽車繼電器產(chǎn)品。這給國內汽車繼電器生產(chǎn)商帶來機會的同時，也使得國內市場競爭變得更為激烈。 

其次，國際汽車繼電器廠商來中國爭取市場和利潤，使得競爭日趨激烈。目前眾多跨國汽車繼電器廠商看中我國巨大的市場前景，紛紛在中國投資建廠，通過壓縮生產(chǎn)成本來降低市場價格，同時他們還將國外運作成熟、技術先進的配套體系帶到了中國。以“國際品牌”加“中國價格”來應對國內繼電器廠家。這些都給國內汽車繼電器市場帶來了無形的壓力。 

全球特別是中國汽車繼電器市場容量非常可觀，發(fā)展前景巨大，這些都給我國民族汽車繼電器企業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的機遇。但與此同時，汽車國產(chǎn)化趨勢以及日益增加的內外競爭壓力也使得激烈的市場競爭變得不可避免。因此，我國民族汽車繼電器企業(yè)迫切需要加大高新技術產(chǎn)品的開發(fā)力度，提升產(chǎn)品質量，降低間接成本，迅速積累和提高在汽車行業(yè)的經(jīng)驗，不斷提升自身的品牌價值，在新的形勢下創(chuàng)建汽車繼電器行業(yè)的民族品牌。 

汽車用基礎電子元器件發(fā)展趨勢 

1．傳感器 

未來的汽車傳感器技術將朝著微型化、多功能化、集成化和智能化方向發(fā)展。20世紀末期，MEMS技術的發(fā)展已使微型傳感器提高到了一個新的水平。由于MEMS微型傳感器在降低汽車電子系統(tǒng)成本及提高其性能方面的優(yōu)勢，它們已開始逐步取代基于傳統(tǒng)機電技術的傳感器。MEMS傳感器將成為世界汽車電子的重要構成部分，采用MEMS傳感器代替部分傳統(tǒng)汽車傳感器和電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢正向更廣范圍發(fā)展。 

多功能化是指一個傳感器可實現(xiàn)多個不同種類多個參數(shù)的檢測；集成化是指利用IC制造技術和精細加工技術制作IC式傳感器；智能化是指傳感器與大規(guī)模集成電路相結合，帶有CPU，具有智能作用，以減少ECU的復雜程度，減少其體積，并降低成本。 

隨著微電子技術的發(fā)展和電子控制系統(tǒng)在汽車上的應用迅速增加，汽車傳感器市場需求將保持高速增長，以MEMS技術為基礎的微型化、多功能化、集成化和智能化的傳感器將逐步取代傳統(tǒng)的傳感器，成為汽車傳感器的主流。 

2．控制器 

未來控制器的發(fā)展趨勢將是進一步的集成化，這一趨勢在控制器的本身及其核心MCU上得到了充分的體現(xiàn)，具體而言有以下3個方面： 

（1）控制器與車內網(wǎng)絡的集成和結合度將進一步提高。

例如將MCU、功率驅動、電壓調節(jié)和LIN物理層接口集成為一體構成單芯片LIN子節(jié)點是目前車身電子控制器的主要發(fā)展趨勢。 
（2）MCU的集成度進一步提高。 

（3）FlashMCU將成為汽車MCU的主流。 

3．執(zhí)行器 

由于汽車電子品種越來越多，功能越復雜化，對汽車執(zhí)行器的要求也就越高。從汽車執(zhí)行器的發(fā)展來講，總體上向小型化、大電流、低功耗、高靈敏、高可靠、功能化、低成本、輕量化的方向發(fā)展。 

就執(zhí)行器中最重要的一個門類繼電器而言，它的技術發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下三個方面： 

（1）智能化組合繼電器日漸流行 

組合式繼電器將傳統(tǒng)的開關繼電器與微電子技術、計算機技術、信息技術相結合，成為汽車繼電器的最新研發(fā)方向之一。在汽車故障診斷系統(tǒng)、自動檢測系統(tǒng)、報警系統(tǒng)中都會用到不同功能的組合繼電器。 

（2）42V汽車繼電器發(fā)展迅速 

鑒于14V汽車電源系統(tǒng)已經(jīng)不適應汽車向操縱自動化、電氣化方向發(fā)展，迫切要求把系統(tǒng)電壓提高到42V。42V系統(tǒng)可以使汽車線束采用更小尺寸，可以給予電子驅動的起動器-交流發(fā)動機、交流壓縮機等系統(tǒng)大功率的支持。據(jù)測算，采用42V電源，將使負載和布線重量減少1/3，損耗降低1/9。 

（3）對靜音及電磁兼容等性能指標要求更嚴格 

目前汽車廠商以及消費者對繼電器的靜音指標的要求越來越嚴格，同時隨著汽車電子設備使用數(shù)量的不斷增加，要求汽車繼電器具備電磁兼容的性能。一方面繼電器要能夠承受、抵抗其他電子器件的電磁干擾，保持正常工作；另一方面要求繼電器本身的電磁干擾系數(shù)要盡可能小，不會對其他電子產(chǎn)品產(chǎn)生干擾。