汽车半导体技术市场一栏

2004年7月A版

市场概貌

　　汽车电子日趋成为一个独立的产业分支。在汽车商业模式中，主要有整车制造商(OEM)、一级供应商与元器件供应商，他们之间存在着三角关系(图1)。由于汽车产业的分化，这个三角形中的各方独立性正在加强，每个角日益成为一个独立的产业。

　　其中，元器件的革新成为了汽车革新的主要焦点，Motorola公司的分析表明， 汽车上70%的革新来源于汽车电子，半导体已成为车辆智能化的神经和大脑。英飞凌(Infineon)公司预计：世界范围内的车用半导体用量将增加，从平均每车200美元有望增加到2009年的每车300美元。

　　世界主要汽车制造大国都对汽车电子的发展提出了乐观的展望。据美国Strategy Analytics调查公司与德国 SiemensＶＤＯ(威迪欧)公司推测，汽车电子部分的增长在汽车中的比例越来越大，将从2000年的22%左右增加到2010年的35%左右(图２)，具体到欧洲，2010年时8家OEM厂商将生产7300万辆汽车，电子系统将花费2700亿欧元，占汽车成本的比例为35%；其中半导体将消耗200亿欧元，占汽车总成本的3%；软件为180亿欧元，占总成本的2%。

　　尽管从世界范围内看汽车的产量增幅不大，趋于饱和，但对车辆本身的技术水平要求更高了，具体体现在以下几个方面：

　　满足环保的要求。尽管汽车为人们的生活带来了便利，但也成为了污染环境的元凶，为此，几十年来，许多国家都出现过抵制汽车的运动，但事实证明，人们终归离不开汽车，只能使汽车尾气排放等技术不断提高，尽量减低对环境造成的损害。

　　产品的区别主要由个性化与高技术设备决定。到2010年，定义汽车智能将从技术层面转到设计层面，以满足“个性化时代”的需要。届时，电子、软件与硬件作为“设计元素”，将在未来的汽车中扮演主导的角色，那时，也许两辆车外表相同，但内部是完全不同的功能配置了。

　　平台战略可增加成本效益。改良的软件与IC性能将缩短轿车制造商的设计周期，从而降低成本。

　　安全、舒适和发动机性能效率的需求增加。

技术走向

未来的汽车电子将有如下特色：

系统

　　由于世界各国对环境保护的投入日益增加，导致整个市场对点火和ECU(电子控制单元)的关注度增加。需要诊断、通信总线、自我保护等方面有更高集成度的半导体；点火IGBT向智能IGBT转变。

　　各国政府以立法的形式强制汽车供应商安装安全设施，包括安装轮胎压力监控设施、气囊与侧面气囊等。这导致了装有控制电路的传感器数量的增加，以及车体内通讯网络的发展。

　　过去所谓豪华车才有的性能、装饰与配置，现在普通的低档、中档车中成为了标准配置，其中使用电源动力的配件需求越来越大，包括用电源可控制调整位置的座椅、后行李仓门自动开启、面包车(van)的滑动门等，对车的牵引控制及四轮的ABS(制动防抱死)等已安装得很普遍了。

　　可编程汽车需要。汽车可以线上可编程，在产品的寿命之内软件可更新，并有片上诊断识别的功能。16位和32位单片机中，带有重新可编程、片上操作系统和调式系统的功能。第三方合作伙伴支持可扩展的工具。

　　“汽车就是系统”需要强大的网络。在汽车中采用的模块组件越来越多了，由此可看到汽车市场对通讯总线的需求越来越大，包括低功能和高功能的CAN、LIN(本地互联网络)、FlexRay。车内网络需要智能的总线系统，提出了车辆上系统(system on vehicle)概念。

　　减轻重量和降低功耗。硅芯片取代了传统的降温(heat sink)新产品如TRILITHIC(逐片)、PROFET(片上芯片)、智能电源的ASSP等。

　　42V功率网络。由于汽车对动力的需求越来越大，会超过目前12V的限制。带42V功率网络特性的IC可用于所有功率产品系列；高功率MOSFET/IGBT模块也被采用。

　　信息娱乐。增加的信息娱乐应用驱动了GSM/GPRS/UMTS芯片组、蓝牙和GPS方案的开发。

　　高温。对高端半导体尤其是耐温产品的需求量越来越大了。霍尔传感器、微控制器、功率半导体等，希望用于周围的温度高达140~210℃的环境中。

　　线控(X by wire)技术大大改变了汽车的传统结构。即用线控代替了原来的机械传动机构，出现了导线驾驶，例如线控制动、线控转向、线控换档、电子油门等。图3为英飞凌公司勾勒的线控应用方案。

元器件

　　传感器。改善的传感器部分使汽车更加智能。传感器有标准传感器、霍尔传感器、微机电系统等。

　　LED灯。由于LED的反应速度更快，且穿透力更强，亮度高，因此传统车用灯用得不多了，取而代之的是高亮度的LED，更廉价的OLED(有机发光二极管)在未来批量生产后，也有望应用在汽车上。

　　模拟电路。汽车中的高性能模拟集成电路应用也越来越多。汽车电子俗称是“民品的价格，军品的质量”。对于模拟电路来说，要求也很苛刻，温度范围要求很宽，电压幅度摆动要很大，并能承受经常性振动。

软件

　　汽车电子部分中，软件增长也受到重视，因为软件的增幅超过硬件(图1)。不过，很多半导体厂商认为软件离不开硬件，还是应以开发硬件为主。安森美认为，这些软件往往是控制型的软件，通过各种总线对门窗等进行控制，使车内不同的系统之间进行通讯，它们还被称为固件(firmware)，但这些软件都不能给公司带来直接的收入，因为这些软件都是用于公司所销售的微处理器，是为支撑硬件而推出的。在一、两个增长比较迅速的新兴市场上，例如信息娱乐/信息通信领域，现在嵌入式操作系统使用越来越多，而且增长还非常迅速。因为安森美是主要的功率电子主要供应商，以该公司角度看硬件增长更快。

　　随着虚拟制造技术与电子辅助设计技术的发展，汽车设计、制造的确越来越依赖软件了。不过，车用电子设计软件发展并不尽人意。美国AMI半导体公司的CEO(首席执行官)Christine King指出，软件工具开发商需要开发“灰色地带”的工具，即增加软硬件工具的可用性。因为传统EDA工具主要满足典型的模拟和深亚微米设计，对工程实际考虑得不够。她同时提出系统开发者必须像一位“艺术家”那样工作，而不是技术人员，因为他们“生活在灰色地带”，那不是由专门的商业工具所能解决的。

部分半导体厂商的策略

　　各大汽车电子公司在汽车电子方面的发展计划不尽相同，表1为部分汽车半导体制造商及其产品。以下介绍几家公司在汽车电子方面的发展动向：

　　英飞凌公司把汽车电子分成四大应用领域：动力总成、安全管理、舒适度管理与信息娱乐。汽车与工业部的Alfons Graf博士预测，汽车的革新计划如图4所示。

　　安森美把汽车电子业务分成四大应用领域：动力总成或称为发动机控制、安全管理、舒适度管理与信息娱乐。汽车企业市场开拓总监Harvey Steele先生做了详细介绍：

　　动力总成或发动机控制。主要针对点火，燃料注入，整个传输变速，还十分重视新兴的领域——线控。

　　车身。包括照明，和一些安全设施，通过电源控制电动门、电动窗。另外智能型的接线盒(Junction Box)是个新兴的市场，可通过芯片来控制。

　　安全。包括ABS、刹车控制、增加稳定性等控制，还有气囊的安装。在这个领域新出现了两个小市场：轮胎压力监控系统，这是美国政府今年开始通过法律强制要求实施的，四年后所有的汽车上都要配有这种装置；防撞车预警系统。除此之外，安森美还有远程无钥匙进入(RKE)产品。

　　信息娱乐装置。包括传统的收音机、音响设备，同时包括一些导航系统，及通信、远程仪表装置，其中蜂窝SOS呼叫系统是新涌现的小市场。

　　中国最有利润的产品是什么？Microchip认为是仪表系统和大批量的音响系统。对Microchip来说，LED照明方面也是该公司产品应用的重要领域。

　　一些人认为高档车会在中国流行，Microchip并不这样认为。“确实有些人会希望非常高的价格，也许是占中国1%的人口。因此高端的确是个很大的机会。”公司副总裁Steve Drehobl话锋一转：“但是对于Microchip来说，还是中档和低档产品机会最大。这些产品有GPS、娱乐系统和高质量的声音系统，还有防撞语音提示系统。”而且高端技术被广泛采用后可用在中、低端上。例如安全气囊、汽车的音响系统、窗户从手摇到自动摇等。

　　微芯的研发重点是能支持中国年产440万辆车的需要。现在中国汽车电子学习西方的程度比较大；但是，中国人也有些独特的地方，例如从众的心理，就是说大家买什么车，我也跟着买什么车。这种现象在其他国家是不同的。这是我们从事汽车电子行业的人应该考虑到的。

中国的机遇

　　中国目前的汽车年销量排在美国、日本之后，位居世界第三；生产制造排在美国、日本、德国之后，位居世界第四。

　　据国务院发展研究中心提供的数据表明：2010年中国汽车销量达到994万辆；2015年达1457万辆，超过日本；2020年有望超过美国(美国2003年销量1700万辆)，成为世界汽车销量最大的国家(图5)。

　　中国是个汽车内需型为主的国家。为了满足国内市场需求，这几年制造能力在不断提高，由于生意火爆，厂家来不及做细致的消化吸收工作，在汽车的产业链中制造能力最强。2003年有17余万辆进口车，其余均是自产。在中国市场上的车辆大都是基于欧洲标准制造的，也有一部分是美国、日本标准。

　　产业链中的一级供应商日子也很好。现在中国的汽车零部件制造商既能在其国内销售，也能向国外出口。目前，国内大约有57家汽车零部件制造商，占该行业45%的份额。其中10家为国有企业，22家为合资股份公司，10家为私营企业，另外15家为合资企业。这不仅意味着正在寻找供应商的外国汽车零部件制造商现在有多元化的世界级的资源供选择，而且还反映出汽车业正向不同商业模式敞开大门。

　　电子元器件市场还是个蹒跚学步的婴儿，但也开始成长了。据今年年初市场研究公司iSuppli的预测，中国与汽车相关的半导体市场将以28%的年均增长率增长，到2007年达到14.5亿美元，中国的汽车芯片市场预计将占全球的10%。

　　对于中国元器件的市场机会，安森美的Harvey Steele认为：从中国市场主要看到了两种情况：1，全球大型的汽车电子制造商慢慢把产能扩展到中国，最主要的是发动机控制部分，可看到一些外国公司在中国当地进行检测和产品工程的生产，慢慢还会在中国进行设计工程，这意味着会在中国本土进行更多的设计，很可能从电子点火系统开始起步，慢慢扩展到二层安全，最终进到一层安全。2.中国本地也在进行研发活动，中国从生产摩托车积累了经验，很可能把对摩托车发动机控制方面的技术转到汽车上来。

　　中国汽车电子业发展会经历三个阶段：

　　为外国公司代工，即整车的加工制造；

　　本土设计，满足本国市场的需求；

　　本国设计，满足出口市场的需求；

　　预计需要5年或更长时间中国才能进入到第三阶段。这是因为目前世界知名的大汽车制造公司都有长期经营的历史，通过多年的经验，慢慢建立起了非常简洁、针对自己公司内部的生产、供应以及为客户服务、增加价值的一系列方法。对于中国来说，要建立这样的一套体系还需要很长的时间。

　　当进入到第三阶段时，中国可把本国设计向外国的大型零部件/制造商进行销售，当然完成这一步需要许多学习的过程，也需要相当多的经验，因为我国国内的市场与国外市场的要求是截然不同的。

　　在形成稳定的出口能力过程当中，我们不仅要了解外国对于有关监管的要求，还要遵守和符合这些要求，这意味着要经过一系列的检测、评估和认证，最终符合外国的要求。

　　中国将诞生世界级的元器件公司。随着我国在汽车电子方面积累起系统专业技术，从汽车大国走向汽车强国是大势所趋，这必然也会使国内厂商在汽车电子的核心技术——芯片技术上有所突破。当然，一家元器件供应商要想成功，必须要与关键的一级供应商与汽车制造商形成长期的伙伴关系。每个世界汽车强国背后都有强有力的汽车电子巨人支持，例如被称为“轮子上的王国”的美国有Motorola、TI、AMI、ON Semi、Microchip、Cypress等公司，日本有东芝、NEC、日立、三菱，德国有英飞凌、博世公司，意大利、法国有ST微电子等公司。可以说，汽车工业促成了汽车电子公司的成长，反过来，本土的汽车电子公司又推动了汽车工业的腾飞。因此，中国汽车工业强盛的那一天，必然也是中国元器件公司成功的时日！■