片原厂如何敲响汽车“金算盘”
2015-09-09
我们注意到，随着汽车电子的发展，汽车智能化技术正逐步得到应用，未来的汽车也将会更加安全、环保和智能。传感感测，联网性，数据安全，主被动安全等发展提高及融合，一直是各个车厂，零部件供应商，和汽车芯片厂商探索的领域。
随着汽车发展的电气化和智能化趋势，使燃油经济性及降低排放、主动安全及自动驾驶、车联网和LED照明等成为当前汽车行业关注焦点，这对半导体 业带来更多发展机会的同时也提出了更多的挑战。混合电动汽车（HEV）/电动汽车（EV）推动每辆车的汽车动力系统的半导体成分增高约5倍。先进驾驶辅助 系统（ADAS）、便利及信息娱乐系统，以及占全球汽车销售比例50%以上的新兴市场，推动全球汽车半导体市场同比增长9%以上。
汽车中的半导体成分
据市场调研机构Databeans的数据，平均每辆汽车的半导体产品成本达350美元。汽车中含半导体成分的应用如图1所示。
图1. 汽车半导体成分
那么，面对如此巨大商机，全球知名汽车电子芯片厂商是如何打汽车“金算盘”的呢？来自全球知名汽车电子芯片厂商英飞凌，德州仪器，意法半导体，ADI公司，安森美，Intersil等高层原厂精英们给出了他们观点。
英飞凌——深耕数据安全和高级驾驶辅助系统
传统而言，汽车是一个封闭的系统，车联网的实现，使汽车成为一个开放式系统，更加便利地上传和下载各种数据和信息，然而由于信息的公开，也带来了黑客攻击的风险。
英飞凌科技（中国）有限公司高级总监及中国区汽车电子业务负责人徐辉
英飞凌科技（中国）有限公司高级总监及中国区汽车电子业务负责人徐辉表示，车联网的安防，或者说数据安全，是英飞凌关注的重点。
徐辉进一步指出，英飞凌在汽车电子和安全芯片方面都位于全球领先地位，并积累了深厚的技术专长。现在，确保联网汽车的数据通信尽可能的安全和安保，为未来实现无人驾驶奠定基础。比如具有保护机制的单片机中包含“安全硬件扩展（SHE）”和下一代“硬件安全模块（HSM）”基本单元。许多车厂已经或将要求把SHE或HSM运用到汽车安全保护应用中。而英飞凌也早以将这些模块放入微处理器的标准配置中，例如英飞凌单片机AudoMax和Aurix分别含有SHE和 HSM，因此无需在额外增加硬件单元来实现。
英飞凌的M2M芯片符合AEC-Q100汽车规范，已经广泛应用在eCall紧急呼叫与车载终端上提供安全数据通讯，SLI97 V2V 系列产品可以用于基于802.11p车车互联规范的安全控制模块，OPTIGA TPM可以做为车辆内部或外部数据总网关内的安全信任锚，保障信息通讯和接入设备的安全，防止可能遭遇的黑客袭击。
除了数据安全，ADAS也是英飞凌关注的另一个重点领域。
事实上，英飞凌很早就已经开始汽车智能化方面的市场调研和新产品的研发。汽车安全技术应用领域中有四大环节，从识别、预测、预防和保护，在前三个环节中，ADAS系统都至关重要，大幅度的防止事故，改善的汽车安全性，同时也增加驾驶的舒适性。近几年，高级辅助驾驶系统ADAS中，自适应巡航控制系统（ACC）、车道偏离警告（LDW）和侧面物体探测（SOD）三大技术目前的增势迅猛。
徐辉强调，不论是雷达还是摄像头，英飞凌都能提供整体解决方案，比如雷达系统的射频传感器、微控制器和电源一体化方案，支持主要的车用雷达频段和前、后、侧及360度环视等各种雷达系统；比如摄像头系统的3D摄像头传感器、微控制器和电源整套方案，支持前置和360度环视摄像头，以实现不同距离、不同角度的警告。凭借强大的整合和创新能力，英飞凌可支持各种传感器融合系统，满足客户的不同需求。
意法半导体——主打汽车MCU业务
MCU在汽车领域的控制功能和应用领域越来越多，对于汽车的安全性和可靠性影响重大，所以相比其他领域对MCU应用的要求，汽车控制系统中对MCU的要求更加苛刻。这主要体现在在汽车控制系统对MCU及其软件系统提出了更高的要求。在MCU产品方面，不仅要求有车规的质量标准，而且也一直重视全面的测试验证以及产品大批量的生产验证，这使得汽车级MCU的供应商有较高的进入门槛。另外，由于MCU作为控制系统的核心部分需要投入较多的人力资源，用户对于MCU的供应链可靠性、市场采用的普遍性以及未来产品的持续性比较重视。
EDOARDO MERLI_大中华及南亚区汽车产品部市场应用总监
大中华及南亚区汽车产品部市场应用总监EDOARDO MERLI指出，意法半导体（ST）汽车微控制器（MCU）涉及汽车应用的诸多领域。由于不同应用对MCU的需求各不相同，ST有多个不同系列的MCU产品已满足不同的应用需求。例如，8位的STM8A(＄0.7250)系列被大量用于音响控制、车身控制等领域，16位的ST10系列被大量用于发动机控制领域，在中国目前的汽车发动机控制的MCU用量中占有约1/3的市场份额。32位的MCU是当今市场的发展方向。ST基于PowerPC架构的SPC56(＄6.3840)系列32位MCU自2011量产以来，已经被大量应用于汽车发动机控制、车身控制、安全气囊和动力传输管理系统等诸多领域，历年的出货量在成倍增长，而且有大量的客户已经在现有的开发项目中采用了32位的SPC56系列MCU。
EDOARDO强调，ST的32位汽车MCU系列符合汽车工业强制性标准“汽车安全整合标准”（ASIL），包括最严格的ASIL D级标准，这些安全要求是汽车关键系统的共同要求，如防抱死制动系统、电动转向系统、主动悬挂系统以及先进驾驶辅助系统（ADAS）。也有一些汽车应用领域则会采用专用的处理器。
可以说，ST汽车MCU是推动ST汽车半导体产品市场增长的主力产品之一。
德州仪器——全面助力加速汽车电子应用创新
哪些是德州仪器客户需求最多的应用？
德州仪器处理器业务部业务开发总监蒋宏指出，其客户关注最多的领域主要是倒车影像与全景泊车系统， 行人侦测，车道偏离预警（车道辅助），前向防撞，交通信号识别。
随着越来越多的汽车制造商正在转向电子、高科技方案以求解决安全问题，高需求也使得汽车安全系统越来越像智能化的方向发展。TI提供创新的汽车电子技术，为汽车驾驶带来更加安全、环保及更具趣味性的驾驶体验。TI拥有广阔的汽车产品组合，包括嵌入式处理器、完整的信号链、界面、电源模拟组合、ASSP、定制化集成电路等。
德州仪器处理器业务部业务开发总监蒋宏
由于消费者对选择高端汽车信息娱乐和车联网系统的兴趣不断增长，汽车制造商都在努力提供低成本高效益的解决方案以满足这些需求。因此TI推出了“Jacinto”平台的最新产品 — DRA72x “Jacinto 6 Eco”片上系统（SoC），可以提供此类先进的功能和特性。通过DRA72x处理器，制造商现可在种类繁多的汽车（包括发展迅速的初、中级汽车）中经济高效地集成和提供高完整性的音频、同步多媒体流与设备连接。
蒋宏表示，在安全保障方面，由于世界各国政府鼓励消费者购买更安全的车辆，因此汽车制造商都在为开发能不断获得更高新车评估测试（NCAP）评级的车辆而全力以赴，因此TI推出了汽车片上系统（SoC）系列的最新产品 —— TDA3x解决方案。TDA3x处理器系列致力于帮助汽车制造商开发出符合或优于NCAP规定的尖端高级驾驶员辅助系统（ADAS）应用，此类应用可减少交通事故，并能使初、中级汽车实现更自主的驾驶体验。TDA3x系列可支持车线维持辅助、自适应巡航控制、交通标志识别、行人与物体检测、前方防碰撞预警和倒车防碰撞预警等多种ADAS算法。这些算法对于前置摄像头、全车环视、融合、雷达与智能后置摄像头等众多ADAS应用的有效使用至关重要。
Intersil——布局高耗电设备电源管理的中国市场
Intersil精密产品部高级副总裁Philip Chesley表示，汽车电气化对半导体行业是最重要的机会之一。Intersil在关键技术上进行投资，以期满足用于混合动力及电动汽车的新兴电池和电源管理应用的要求。利用其电源技术专长，Intersil希望把握住在下一代汽车的安全和效率领域发挥重要作用的模拟和数字IC产品市场上的机会。
事实上，合适技术的融合、降低燃油排放的法规要求以及显著的节能机会，有望转化为对支持更高电压标准的汽车需求的强劲增长。据市场调研公司Lux Research预测，48V微混市场到2024年规模将达到7.88亿美元，开始采用时间是2015年。早期采用集中于高档车，全球市场需求主要来自欧洲、美国和中国市场。
Philip Chesley指出，支持车载高压的能力为提高联网汽车的效率开辟了许多有意思的机会。低速驾驶和走走停停将不再那么耗油，并且成为能量采集的能量源，所采集的能量可储存在电系统中并重复利用，以降低油耗。
提供更高效率和更长电池寿命的精确电池管理，能够轻松满足使汽车“始终启动”的需要，以便其网络能够与智能手机通信，以执行各种功能，例如远程启动制冷或加热系统，以及启动和关闭警报与信息娱乐系统。在混合动力车起停应用中，如果起停操作时有小差错，许多系统可能会意外关闭。降压升压器件能够维持输出功率至关重要，即使在输入电压降至1.8V情况下也不例外，以保证这些系统继续工作。此外，精确地监测电池单元的电压、电流和温度，并可靠地传送这些信息对保持汽车的安全行驶也非常重要。在汽车电源管理方面，这些都是Intersil专注的战略重点。
例如，在电池管理IC中采用的Intersil创新菊链通信协议，可在车载通信网络的长距离电缆中运行。Intersil的多单元锂离子电池管理IC专为应对电磁相容性/电磁干扰（EMC/EMI）和热插拔问题而设计，同时可处理混合动力及电动汽车会遇到的其他高速瞬态事件。它们取代了将电池模块、平衡IC、MCU和CAN接口附接到中央控制单元的传统方法，后者不仅成本不菲，还会产生许多潜在故障点。它们还满足并超出了最严格的热插拔和EMI要求，包括汽车制造商要求的严格EMC评估。
ADI公司——更领先的视觉和雷达ADAS方案
汽车电子行业中国区市场经理许智斌指出，消费者在选购汽车时越来越注重汽车自身的安全性。国内消费者从最初对汽车的基本代步功能需求已经逐渐转向对安全等更高层次的需求。自动泊车、侧视辅助、车道辅助、驾驶员疲劳预警、倒车影像、物体检测、紧急自动制动、操控辅助、拥堵导航等技术很好的填补了驾驶员年龄年轻化，驾驶经验不足的空白。ADAS技术可以在较早的阶段就可以预测到潜在的危险，全球各个地区的法律法规或者新车评估标准也更加注重汽车预测性安全设备的装载。这其中，视觉传感技术和雷达传感技术被认为是ADAS主动安全的核心功能。
在主动安全领域，ADI会提供基于视觉的智能辅助驾驶方案，这一方案采用了DSP、视频转换器、视频放大器等芯片。而ADI于2012年发布的新一代双核、1GHz处理能力的Blackfin? BF60x系列DSP，可同时运行5个前视视觉功能：车道偏离报警、自动大灯、交通标识识别、行人检测、前方碰撞预警。
许智斌表示，ADI具备全球领先的视觉和雷达ADAS方案。基于BF608/9 DSP的视觉ADAS方案，以及完善的24GHz/77GHz雷达ADAS方案。
这两种方案都具备自己的优势和长处，但是也需要进一步集成，进行互补。在视觉条件比较差的情况下，雷达就可以发挥更大的作用。在路况或者障碍物较多的情况下，视觉可以减少雷达波反射等带来的误判。
机遇远大于挑战。大多数中国车厂在成功配置和安装视觉ADAS之后，自然而然地向加载雷达ADAS，以实现更高可靠的系统，以及前向防撞/自适应巡航等高级功能。这对于供应链上的各大厂商来说，是绝好的机会。目前的挑战主要来自于算法和软件部分，加上国内较为多样和复杂的路况。但是ADI一直在积极有效地培育和开发第三方，以帮助国内的零部件供应商更快的开发出产品。
安森美半导体——全球汽车图像传感器的领袖
安森美半导体汽车成像分部市场及应用高级总监Alvin Wong表示，关于所有视觉应用（含倒车和全景倒车），主要有几个趋势：一是转向高达200万像素的更高分辨率，用于全高清（FHD） 1080p视频。另一趋势是连接性，使用多个接口选择的扩增。为更好地配合宽范围的汽车视觉要求，安森美半导体提供系统级芯片（SOC） VGA传感器用于中低范围，以及图像协处理器支持100万和200万像素的更高端传感器，灵活性遍及所有产品。
安森美半导体汽车成像分部市场及应用高级总监Alvin Wong
在所有的摄像机应用中，微光性能和图像质量对汽车应用的图像传感器是很重要的。但汽车应用还有独特要求包括高动态范围（HDR）、宽工作温度范围及高可靠性和产品品质。高动态范围确保摄像机可在宽范围的光线、黑暗和高光照对比情况下都能“看见”，而不像在消费应用中，用户需等待更好的光照条件来拍照。温度范围和可靠性同样重要，因为相对消费设备来说，汽车必须在宽范围的各种不同环境条件下工作很长时间。安森美半导体拥有超过10年为汽车市场提供CMOS图像传感器的经验，是全球占市场份额第一的ADAS供应商，也是全球汽车图像传感器的领袖，所以我们了解汽车应用的严格要求。
背照式（BSI）传感器通常提供较前照式（FSI）传感器更高的灵敏度。安森美半导体的AR0136AT是符合汽车标准的首款背照式传感器，比我们当前的领先市场用于ADAS的旗舰产品AR0132AT提高40%的灵敏度，也就是更好地捕捉微光和红外图像的能力，能简单替换现有产品。与安森美半导体其它汽车传感器一样，AR0136AT也完全符合AEC-Q100标准。