汽車(chē)半導(dǎo)體技術(shù)市場(chǎng)一欄

2004年7月A版

市場(chǎng)概貌

　　汽車(chē)電子日趨成為一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)分支。在汽車(chē)商業(yè)模式中，主要有整車(chē)制造商(OEM)、一級(jí)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(chē)產(chǎn)業(yè)的分化，這個(gè)三角形中的各方獨(dú)立性正在加強(qiáng)，每個(gè)角日益成為一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)。

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

　　世界主要汽車(chē)制造大國(guó)都對(duì)汽車(chē)電子的發(fā)展提出了樂(lè)觀的展望。據(jù)美國(guó)Strategy Analytics調(diào)查公司與德國(guó) SiemensＶＤＯ(威迪歐)公司推測(cè)，汽車(chē)電子部分的增長(zhǎng)在汽車(chē)中的比例越來(lái)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(shí)8家OEM廠商將生產(chǎn)7300萬(wàn)輛汽車(chē)，電子系統(tǒng)將花費(fèi)2700億歐元，占汽車(chē)成本的比例為35%；其中半導(dǎo)體將消耗200億歐元，占汽車(chē)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(chē)的產(chǎn)量增幅不大，趨于飽和，但對(duì)車(chē)輛本身的技術(shù)水平要求更高了，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　滿足環(huán)保的要求。盡管汽車(chē)為人們的生活帶來(lái)了便利，但也成為了污染環(huán)境的元兇，為此，幾十年來(lái)，許多國(guó)家都出現(xiàn)過(guò)抵制汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)，但事實(shí)證明，人們終歸離不開(kāi)汽車(chē)，只能使汽車(chē)尾氣排放等技術(shù)不斷提高，盡量減低對(duì)環(huán)境造成的損害。

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

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

　　安全、舒適和發(fā)動(dòng)機(jī)性能效率的需求增加。

技術(shù)走向

未來(lái)的汽車(chē)電子將有如下特色：

系統(tǒng)

　　由于世界各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的投入日益增加，導(dǎo)致整個(gè)市場(chǎng)對(duì)點(diǎn)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(diǎn)火IGBT向智能IGBT轉(zhuǎn)變。

　　各國(guó)政府以立法的形式強(qiáng)制汽車(chē)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(chē)體內(nèi)通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。

　　過(guò)去所謂豪華車(chē)才有的性能、裝飾與配置，現(xiàn)在普通的低檔、中檔車(chē)中成為了標(biāo)準(zhǔn)配置，其中使用電源動(dòng)力的配件需求越來(lái)越大，包括用電源可控制調(diào)整位置的座椅、后行李倉(cāng)門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟、面包車(chē)(van)的滑動(dòng)門(mén)等，對(duì)車(chē)的牽引控制及四輪的ABS(制動(dòng)防抱死)等已安裝得很普遍了。

　　可編程汽車(chē)需要。汽車(chē)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(shí)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(chē)就是系統(tǒng)”需要強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)。在汽車(chē)中采用的模塊組件越來(lái)越多了，由此可看到汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)通訊總線的需求越來(lái)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(chē)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)需要智能的總線系統(tǒng)，提出了車(chē)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(chē)對(duì)動(dòng)力的需求越來(lái)越大，會(huì)超過(guò)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(lè)。增加的信息娛樂(lè)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)了GSM/GPRS/UMTS芯片組、藍(lán)牙和GPS方案的開(kāi)發(fā)。

　　高溫。對(duì)高端半導(dǎo)體尤其是耐溫產(chǎn)品的需求量越來(lái)越大了?；魻杺鞲衅?、微控制器、功率半導(dǎo)體等，希望用于周?chē)臏囟雀哌_(dá)140~210℃的環(huán)境中。

　　線控(X by wire)技術(shù)大大改變了汽車(chē)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。即用線控代替了原來(lái)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，出現(xiàn)了導(dǎo)線駕駛，例如線控制動(dòng)、線控轉(zhuǎn)向、線控?fù)Q檔、電子油門(mén)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(chē)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(qiáng)，亮度高，因此傳統(tǒng)車(chē)用燈用得不多了，取而代之的是高亮度的LED，更廉價(jià)的OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)在未來(lái)批量生產(chǎn)后，也有望應(yīng)用在汽車(chē)上。

　　模擬電路。汽車(chē)中的高性能模擬集成電路應(yīng)用也越來(lái)越多。汽車(chē)電子俗稱是“民品的價(jià)格，軍品的質(zhì)量”。對(duì)于模擬電路來(lái)說(shuō)，要求也很苛刻，溫度范圍要求很寬，電壓幅度擺動(dòng)要很大，并能承受經(jīng)常性振動(dòng)。

軟件

　　汽車(chē)電子部分中，軟件增長(zhǎng)也受到重視，因?yàn)檐浖脑龇^(guò)硬件(圖1)。不過(guò)，很多半導(dǎo)體廠商認(rèn)為軟件離不開(kāi)硬件，還是應(yīng)以開(kāi)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(guò)各種總線對(duì)門(mén)窗等進(jìn)行控制，使車(chē)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(lái)直接的收入，因?yàn)檫@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(gè)增長(zhǎng)比較迅速的新興市場(chǎng)上，例如信息娛樂(lè)/信息通信領(lǐng)域，現(xiàn)在嵌入式操作系統(tǒng)使用越來(lái)越多，而且增長(zhǎng)還非常迅速。因?yàn)榘采朗侵饕墓β孰娮又饕?yīng)商，以該公司角度看硬件增長(zhǎng)更快。

　　隨著虛擬制造技術(shù)與電子輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)設(shè)計(jì)、制造的確越來(lái)越依賴軟件了。不過(guò)，車(chē)用電子設(shè)計(jì)軟件發(fā)展并不盡人意。美國(guó)AMI半導(dǎo)體公司的CEO(首席執(zhí)行官)Christine King指出，軟件工具開(kāi)發(fā)商需要開(kāi)發(fā)“灰色地帶”的工具，即增加軟硬件工具的可用性。因?yàn)閭鹘y(tǒng)EDA工具主要滿足典型的模擬和深亞微米設(shè)計(jì)，對(duì)工程實(shí)際考慮得不夠。她同時(shí)提出系統(tǒng)開(kāi)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?yàn)樗麄儭吧钤诨疑貛А保遣皇怯蓪ｉT(mén)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(chē)電子公司在汽車(chē)電子方面的發(fā)展計(jì)劃不盡相同，表1為部分汽車(chē)半導(dǎo)體制造商及其產(chǎn)品。以下介紹幾家公司在汽車(chē)電子方面的發(fā)展動(dòng)向：

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

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

　　動(dòng)力總成或發(fā)動(dòng)機(jī)控制。主要針對(duì)點(diǎn)火，燃料注入，整個(gè)傳輸變速，還十分重視新興的領(lǐng)域——線控。

　　車(chē)身。包括照明，和一些安全設(shè)施，通過(guò)電源控制電動(dòng)門(mén)、電動(dòng)窗。另外智能型的接線盒(Junction Box)是個(gè)新興的市場(chǎng)，可通過(guò)芯片來(lái)控制。

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

　　信息娛樂(lè)裝置。包括傳統(tǒng)的收音機(jī)、音響設(shè)備，同時(shí)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(chǎng)。

　　中國(guó)最有利潤(rùn)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(duì)Microchip來(lái)說(shuō)，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(chē)會(huì)在中國(guó)流行，Microchip并不這樣認(rèn)為?！按_實(shí)有些人會(huì)希望非常高的價(jià)格，也許是占中國(guó)1%的人口。因此高端的確是個(gè)很大的機(jī)會(huì)?！惫靖笨偛肧teve Drehobl話鋒一轉(zhuǎn)：“但是對(duì)于Microchip來(lái)說(shuō)，還是中檔和低檔產(chǎn)品機(jī)會(huì)最大。這些產(chǎn)品有GPS、娛樂(lè)系統(tǒng)和高質(zhì)量的聲音系統(tǒng)，還有防撞語(yǔ)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(chē)的音響系統(tǒng)、窗戶從手搖到自動(dòng)搖等。

　　微芯的研發(fā)重點(diǎn)是能支持中國(guó)年產(chǎn)440萬(wàn)輛車(chē)的需要?，F(xiàn)在中國(guó)汽車(chē)電子學(xué)習(xí)西方的程度比較大；但是，中國(guó)人也有些獨(dú)特的地方，例如從眾的心理，就是說(shuō)大家買(mǎi)什么車(chē)，我也跟著買(mǎi)什么車(chē)。這種現(xiàn)象在其他國(guó)家是不同的。這是我們從事汽車(chē)電子行業(yè)的人應(yīng)該考慮到的。

中國(guó)的機(jī)遇

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

　　據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心提供的數(shù)據(jù)表明：2010年中國(guó)汽車(chē)銷量達(dá)到994萬(wàn)輛；2015年達(dá)1457萬(wàn)輛，超過(guò)日本；2020年有望超過(guò)美國(guó)(美國(guó)2003年銷量1700萬(wàn)輛)，成為世界汽車(chē)銷量最大的國(guó)家(圖5)。

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

　　產(chǎn)業(yè)鏈中的一級(jí)供應(yīng)商日子也很好?，F(xiàn)在中國(guó)的汽車(chē)零部件制造商既能在其國(guó)內(nèi)銷售，也能向國(guó)外出口。目前，國(guó)內(nèi)大約有57家汽車(chē)零部件制造商，占該行業(yè)45%的份額。其中10家為國(guó)有企業(yè)，22家為合資股份公司，10家為私營(yíng)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(guó)汽車(chē)零部件制造商現(xiàn)在有多元化的世界級(jí)的資源供選擇，而且還反映出汽車(chē)業(yè)正向不同商業(yè)模式敞開(kāi)大門(mén)。

　　電子元器件市場(chǎng)還是個(gè)蹣跚學(xué)步的嬰兒，但也開(kāi)始成長(zhǎng)了。據(jù)今年年初市場(chǎng)研究公司iSuppli的預(yù)測(cè)，中國(guó)與汽車(chē)相關(guān)的半導(dǎo)體市場(chǎng)將以28%的年均增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2007年達(dá)到14.5億美元，中國(guó)的汽車(chē)芯片市場(chǎng)預(yù)計(jì)將占全球的10%。

　　對(duì)于中國(guó)元器件的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，安森美的Harvey Steele認(rèn)為：從中國(guó)市場(chǎng)主要看到了兩種情況：1，全球大型的汽車(chē)電子制造商慢慢把產(chǎn)能擴(kuò)展到中國(guó)，最主要的是發(fā)動(dòng)機(jī)控制部分，可看到一些外國(guó)公司在中國(guó)當(dāng)?shù)剡M(jìn)行檢測(cè)和產(chǎn)品工程的生產(chǎn)，慢慢還會(huì)在中國(guó)進(jìn)行設(shè)計(jì)工程，這意味著會(huì)在中國(guó)本土進(jìn)行更多的設(shè)計(jì)，很可能從電子點(diǎn)火系統(tǒng)開(kāi)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(guó)本地也在進(jìn)行研發(fā)活動(dòng)，中國(guó)從生產(chǎn)摩托車(chē)積累了經(jīng)驗(yàn)，很可能把對(duì)摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制方面的技術(shù)轉(zhuǎn)到汽車(chē)上來(lái)。

　　中國(guó)汽車(chē)電子業(yè)發(fā)展會(huì)經(jīng)歷三個(gè)階段：

　　為外國(guó)公司代工，即整車(chē)的加工制造；

　　本土設(shè)計(jì)，滿足本國(guó)市場(chǎng)的需求；

　　本國(guó)設(shè)計(jì)，滿足出口市場(chǎng)的需求；

　　預(yù)計(jì)需要5年或更長(zhǎng)時(shí)間中國(guó)才能進(jìn)入到第三階段。這是因?yàn)槟壳笆澜缰拇笃?chē)制造公司都有長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)的歷史，通過(guò)多年的經(jīng)驗(yàn)，慢慢建立起了非常簡(jiǎn)潔、針對(duì)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(jià)值的一系列方法。對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，要建立這樣的一套體系還需要很長(zhǎng)的時(shí)間。

　　當(dāng)進(jìn)入到第三階段時(shí)，中國(guó)可把本國(guó)設(shè)計(jì)向外國(guó)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(guò)程，也需要相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)槲覈?guó)國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)與國(guó)外市場(chǎng)的要求是截然不同的。

　　在形成穩(wěn)定的出口能力過(guò)程當(dāng)中，我們不僅要了解外國(guó)對(duì)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(guò)一系列的檢測(cè)、評(píng)估和認(rèn)證，最終符合外國(guó)的要求。

　　中國(guó)將誕生世界級(jí)的元器件公司。隨著我國(guó)在汽車(chē)電子方面積累起系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)，從汽車(chē)大國(guó)走向汽車(chē)強(qiáng)國(guó)是大勢(shì)所趨，這必然也會(huì)使國(guó)內(nèi)廠商在汽車(chē)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(jí)供應(yīng)商與汽車(chē)制造商形成長(zhǎng)期的伙伴關(guān)系。每個(gè)世界汽車(chē)強(qiáng)國(guó)背后都有強(qiáng)有力的汽車(chē)電子巨人支持，例如被稱為“輪子上的王國(guó)”的美國(guó)有Motorola、TI、AMI、ON Semi、Microchip、Cypress等公司，日本有東芝、NEC、日立、三菱，德國(guó)有英飛凌、博世公司，意大利、法國(guó)有ST微電子等公司?？梢哉f(shuō)，汽車(chē)工業(yè)促成了汽車(chē)電子公司的成長(zhǎng)，反過(guò)來(lái)，本土的汽車(chē)電子公司又推動(dòng)了汽車(chē)工業(yè)的騰飛。因此，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)強(qiáng)盛的那一天，必然也是中國(guó)元器件公司成功的時(shí)日！■