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科普| 一辆汽车到底需要多少芯片?

发布人:旺材芯片时间:2021-10-24来源:工程师
芯片(又称集成电路)是指内含集成电路的硅片,体积很小。在电子学中是一种把电路(主要包括半导体设备,也包括被动组件等)小型化的方式,通常制造在半导体晶圆表面上。

从应用的角度,汽车上小到胎压监测系统TMPS、摄像头,大到整车控制器、自动驾驶域控制器,都离不开各式各样的芯片。可以说汽车的智能化就是芯片的智能化。
如果说手机芯片是手机的“大脑”,那么汽车芯片也就相当于是汽车的大脑。其中汽车芯片主要可以分为“功能芯片”、“功率半导体”和“传感器”这三大类。
功能芯片(MCU)也称为“微控制单元”,汽车里面的电子控制系统、信息娱乐系统、动力总成系统、车辆运动系统等各种系统功能想要正常运行的话,均需要用到这类型的功能芯片才能得以实现,目前最流行的“自动驾驶系统”也离不开功能芯片。
汽车功率半导体主要运用在汽车动力控制系统、照明系统、燃油喷射、底盘安全等系统当中,其中传统燃油车一般将它运用在启动与发电、安全等领域;新能源汽车则需要大量功率半导体来实现车辆频繁的电压变换需求,此外,电动车的许多零部件中也少不了功率半导体的加持。
汽车传感器是汽车计算机系统的输入装置,它的作用是把汽车运行中各种工况信息,如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等,转化成电信号输给计算机,以便汽车处于最佳工作状态。例如氧传感器、胎压传感器、水温传感器、电子油门踏板位置传感器等等。

综上所述,汽车芯片对于一辆车来说是非常重要的,在功能芯片、功率半导体和传感器这三大类型中,传感器是市场份额最小的,如果没有传感器汽车甚至连油门都踩不动,现在,相信大家理解为什么缺少芯片就造不出来汽车。
一辆汽车需要多少芯片?

以往制造一辆传统汽车一般需要用到500-600颗左右的芯片,随着汽车行业的不断发展,如今的汽车逐渐由机械式转向电子式的方向发展,汽车做得越来越智能,那么所需要的芯片数量自然就更多了。据了解,2021年平均每辆车所需芯片数量已经达到了1000颗以上。
除了传统汽车以外,新能源汽车才是芯片“大户”,这种车需要大量的DC-AC逆变器、变压器、换流器等部件,而这些对IGBT、MOSFET、 二极管等半导体器件的需求量也有大幅增加,一台好些的新能源汽车需要芯片可能达到2000颗左右,需求量十分惊人。
中国汽车工业协会副秘书长李邵华指出,目前全球半导体行业的芯片规模在3000亿美元~4000亿美元之间。其中,车用芯片大概为400亿美元左右,占比不到10%,显然会造成车企在排产或者争抢订单时的弱势局面。
从技术要求上来看,车规级芯片着实令大多数芯片企业望而却步。消费电子芯片技术迭代非常快,而车规级芯片几乎都是十多年前的技术,可技术虽然“过时”,但门槛却并没有因此降低。相反,车规级芯片对于性能指标、使用寿命、可靠性、安全性、质量一致性的要求之高,是消费电子芯片难以匹敌的。
相比于消费芯片及一般工业芯片,汽车芯片的工作环境更为恶劣:温度范围可宽至-40℃~155℃、高振动、多粉尘、电磁干扰等。由于涉及人身安全问题,汽车芯片对于可靠性及安全性的要求也更高,一般设计寿命为15年或20万公里。“车规级”芯片需要经过严苛的认证流程,包括可靠性标准 AEC-Q100、质量管理标准ISO/TS 16949、功能安全标准ISO26262等。
车规级芯片的高标准、严要求、长周期,将入行门槛一再拔高,这也直接导致了只有综合能力或垂直整合能力非常强,并有本事将规模优势发挥到极致的芯片企业,才能将车规级芯片纳入生产清单。放眼全球,这样的车规级芯片企业也就恩智浦、英飞凌、西门子等少数几家,僧多粥少,这也是导致汽车芯片供不应求的另一原因。

我国正在努力建立起一个完善的汽车芯片产业创新生态,解决我国汽车行业接下来发展中的短板。国内车企中的比亚迪、上汽以及不少半导体企业已先后入局车规级芯片领域。


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关键词: 芯片

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