节能减排、新能源车、车联网方面的最近动向

　　一、节能减排

　　*半导体实现方案

　　中国的节能减排发展是最具有挑战性的。根据中国发布的《乘用车燃料消耗量限值》规定，到2015年中国生产的乘用车平均燃料消耗量要降至6.9升/百公里，2020年要进一步降至5.0升/百公里。

　　欧洲现在已经达到了排放二氧化碳130克/公里，即6.9升/百公里的排放标准。欧洲的趋势是，除了一些非常大的像涡轮增压等之外，现在已经开始偏向于更小一些的节能减排的功能，比如EPS(电动转向系统)、胎压监控或者是启停，这三个功能已经在欧洲的车辆上得到真正的实施，并已达到了很高的比率。

　　现在在传统的汽车领域，有很多小型的电机，这些电机的电气化或者是电子管理是将来发展的一个趋势(图1)。现在中等车型中，每辆车里大概有20个小型的电机是电控的，之前这些电机主要是由皮带传送的。水泵和真空泵也将成为未来的发展趋势。

　　图1 电机电气化的市场预测

　　从机械化转到电气化，半导体是必不可缺的。汽车里的小型电机的电气化及一些功能的组合，能够更好地减小外形和更好地控制整车的布局。为此，英飞凌为小型电机控制提供了一套系统解决方案，包括模拟芯片、单片机和功率器件。另外，英飞凌还提供一些监控和诊断功能，能够让电机的控制更智能化和安全。例如，英飞凌基于32位ARM架构的TLE987x系列，集成了传统的4个芯片功能——LIN、LDO、单片机、栅极驱动器，不仅减小了特征尺寸，还节省了成本，另外，在芯片里还增加了监控和诊断等功能。

　　有助于降低二氧化碳排放的技术有直喷、发动机小型化，包括7、8、9速多速传动，还有电源管理、热管理等，最后一点是减少摩擦，例如轮胎的摩擦或者是发动机和其他部件的摩擦，都是可以帮助降低二氧化碳排放的新技术。

　　为了达到2020年排放的目标，除了传统概念上的降低二氧化碳排放技术之外，欧洲的一个方法是将排放量标准根据不同车型分成三档：小型、中型和大型车。小型车平均需要达到90克/公里，中型车需要达到100克/公里左右，大型豪华车可能要达到130克/公里，这样平均可以达到2020年的排放标准。

　　在欧洲除了电动车之外，在传统的柴油机和相对小型一点的车上加载48V的启停系统，而对于相对大一些的车型，在欧洲，插电式混动是车厂比较倾向的一种方案。

　　从全球的趋势看，美国和日本更倾向于柴油混合方案，可能中国的方案更接近于欧洲。

　　从英飞凌的角度，其功率器件是可以供应到从最简单的弱混，比如12V或者是48V系统，到中混、强混、纯电动，不管是从MOSFET到模块，英飞凌可以针对任何功率和任何用途提供相关的产品和解决方案。

　　如果谈到动力系统的电气化，即混动汽车，最令人瞩目的就是在车里的半导体的分量。传统车平均每辆车中的半导体总量约是300美元的标准，如果是混动或者是纯电动汽车，要超过600美元的电子器件的含量，即增长了一倍以上(图2)。

　　图2 2015年每辆汽车的半导体元器件成本(美元)

　　各国政府均有自己的倾向性，比如美国及欧洲厂家偏好使用燃料电池。现在燃料电池是一个比较新的话题。

　　对于半导体厂商来说，要想真正让整个电动车系统能够达到最高效、安全，直接和车厂或一级供应商合作进行系统开发是非常重要的，能够在前期参与车厂的设计，跟他们一起做系统开发，才能达到最终高效的电动车的能效和动力。

　　*混动(HEV)和纯电动(EV)在中国的前景

　　首先这两种技术现在都是可以实现的。对于消费者来讲，可能有一些价格因素在里面。之前混动车跟传统汽车的价格差别不是很大，现在电动汽车可能越来越接近于消费者能够接受的价格标准，尤其是政府的补贴，中国政府对纯电动汽车和插电式的汽车给了全球最强有力的政府补贴，现在基本上纯电动汽车可能和正常的汽车价格相当，甚至更低，这对于消费者来说，是应该是能接受的。

　　从真正车的技术实现来看，不同的车型需要不同的技术。比如一些比较重型的车，例如卡车，不是特别适合做纯电动，可能更多的是用混动方式来实现，不仅能够达到节能减排的功效，技术实现也是比较实际的。可能相对比较小型或者是轻型的车去做纯电动汽车会比较好。因此，混动和纯电动会共存，是需要根据具体的情况来决定采用哪种更合适。

　　关于新能源车，首先从电池整个的技术发展来看，电动车前几年最大的问题是电池技术。随着这几年电池技术的发展，基本上已经达到了比较高功效的状态。预计真正电动车能够和传统汽车达到一样的功效或者是更好的功效，差不多是250美元/千瓦小时，现在基本上车厂所用的电池技术已经达到了，或者马上就可以达到了。之后，如果电池科技能够做得更好，应该是更高效、省钱的方式。针对于全球，尤其是中国最有挑战性的体系支持，是充电桩的支持，这其实是目前最大的瓶颈。

　　要解决这个问题，首先中国政府已经有很强有力的措施，不只是去补贴，而且去做充电桩和充电站的规划。另外，从汽车行业来讲，需要达到更长的充电里程。如果能够达到400公里，或者更长的充电里程，就会满足消费者的需求，这也是整个电动车的技术发展方向。

                                          　二、自动驾驶

　　自动驾驶不是一蹴而就的，比如常见的倒车影像，或者现在比较热门的自动泊车等功能已经在车上实现了，可能后续会看到紧急的自动制动和物体检测功能，甚至是一些环绕式的辅助功能。通过辅助驾驶功能的一一实现，才可以使自动驾驶的最终目标实现。

　　为了实现这些功能，半导体产品起到了一个核心的作用。欧洲现在有最新的欧洲五星评级标准，需要车厂能够达到紧急自动制动的功能，能够帮助保护路边的行人，甚至路边的物体。

　　为了达到紧急制动的功能，需要一个远程的车距警告，根据第三方的数据，市场对这方面的功能还是非常乐观的。据Strategy Analytics对2011年及2012年的预测，对远程车距警告的需求每年都有一个非常快的增长(图3)。从2011年到2012年，他们也对数据做了很大的调整，把最终的量调高了很多。

图3 车距警告系统市场预测

　　为了实现这方面的功能，英飞凌很早就投入了相应的技术研发，英飞凌是首家推出高性能的77GHz雷达产品的半导体供应商。

　　前述的小型电机的电气化，从水泵、油泵和真空泵，包括车身上的雨刷、天窗和一些车窗的控制，由原来的机械控制到现在变成了电气化的自动控制。而动力总成的传动系统，现在更多地也在转向自动功能，英飞凌认为这些方面是后续市场上比较快速发展的方向。

　　LED灯的安全性也是很重要的，包括车灯角度的调节和车灯的亮度，都是为了最终保护驾乘人员和行人的安全，所以能够整个LED车身、车灯的系统将是保证安全性的一部分。

三、车联网

　　传统上，汽车一直是自我封闭的一个系统，车是不跟外界交流的。但是最近出现了很多关于车联网的应用或者是更多的车联网进入物联网。作为物联网的一部分，将来汽车发展的方向就是汽车整个的系统变成一个开放的系统，从原来一个完全封闭的系统到未来一个完全开放的系统，这个对汽车整个系统的设计是有很大的变化和影响的。

　　目前车联网没有一个非常统一的标准，现在有关车联网研发的标准是沿用现在消费类电子的研发标准，比如蓝牙现有功能的定义。这里面的安全或者是安防的风险是很大的，因为现在已经把整个系统变成了全开放的系统。因为每一个功能，不管是连到互联网上，或者是一些信息的传输，都会有黑客进攻的风险。

　　其实安防不是一个简单的概念，不是在现代的汽车里加一个加密的芯片就可以完成安防的功能。这必须是从整个汽车的系统架构和设计概念开始的。图4是英飞凌的一些安防建议。首先从整个系统里去分析哪些方面或者是哪些数据可能会遭到黑客的袭击。通过这些分析，能够有一些软件到硬件的解决方案，把这些解决方案包括进整个系统的设计，但是也必须要有一些安全的验证，能够确认这个安防的功能是可以切实地预防黑客袭击的，把所有的功能和解决方案的验证都放到整个系统设计里，最终才能达到一个安全保护的功能。也不是说车上的每一个功能都需要安全，但是必须去做整个系统的分析和验证，才能达到最终的目的。

图4 需要考虑安防的部分

　　简单来说，还是从汽车最基本的架构开始分析。从发动机的控制系统到安全气囊的一些安全的功能，到车上的舒适性功能，包括最终的车内驾驶员信息处理的功能都需要安全性的保障。带星星的部分是必须有一些安防的功能加以保护的。例如，大家在动作片里看到了我在开车，我想往左拐，但是有通过远程控制把我的方向盘往右转了，车就会撞到一堵墙上了，这种功能都是将来车变成开放系统可能会遭到黑客袭击的一些方面。

　　从发动机和安全的管理系统开始，英飞凌可以通过单片机来做一些加密的软件和硬件的工作，能够达到安全保护，保护信息的传输和下载，英飞凌安全智能卡事业部也有相关的产品，可以达到信息的上传下载和加密，在信息、娱乐系统和车联网整个系统内部的安防和安保等方面，英飞凌也有相关的芯片。

　　现在全球平均每一辆车里会有70~80个单片机，分析具体的功能，根据它们的安全等级，需要有不同的加密或者是安防的措施，针对于每一个控制器的功能和策略来选择对它的应对方式。

　　汽车芯片的经济性

　　今天，汽车行业对空间的限制不是太多，毕竟芯片很小，但是在一些特定的场合下是有空间的要求的，因此SoC一体化芯片还是有它的作用的。例如多核的单片机(三核或者五核的单片机)。在某些情况下，存储功能和单片机功能的整合具有成本优势。

　　从整个经济效益来看，从数量到成本，或者是价格来看，汽车和消费电子行业是不同的。例如，今年全球新增了1800万辆车，但是车有不同的类型，高压、低压、中压等不同的要求。其实，针对于这1800万辆车，很多情况下，整个投入和产出是不能成正比的。但是，手机为什么可以?因为整个手机产业可能有十亿部手机，二者的量的基础是不一样的，十亿部手机是用同样的技术，如果你做一款芯片，它的量足够大，能够支撑它去做这样的业务。而1800万辆车，最后分析下来有一半或者是有多少能够支持这种集成式的方案，但是最终设计的投入和最终产品的价格是不能有一个合理的回报的。所以因为汽车和手机的基础量不一样，汽车不一定能够支持最终的集成方案的实现。

　　*注：本文根据讲演者录音整理，对部分内容有删节。