汽車(chē)半導體技術(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)、一級供應商與元器件供應商，他們之間存在著(zhù)三角關(guān)系(圖1)。由于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的分化，這個(gè)三角形中的各方獨立性正在加強，每個(gè)角日益成為一個(gè)獨立的產(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，半導體已成為車(chē)輛智能化的神經(jīng)和大腦。英飛凌(Infineon)公司預計：世界范圍內的車(chē)用半導體用量將增加，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)制造大國都對汽車(chē)電子的發(fā)展提出了樂(lè )觀(guān)的展望。據美國Strategy Analytics調查公司與德國 SiemensＶＤＯ(威迪歐)公司推測，汽車(chē)電子部分的增長(cháng)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(chǎng)商將生產(chǎn)7300萬(wàn)輛汽車(chē)，電子系統將花費2700億歐元，占汽車(chē)成本的比例為35%；其中半導體將消耗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%。

　　盡管從世界范圍內看汽車(chē)的產(chǎn)量增幅不大，趨于飽和，但對車(chē)輛本身的技術(shù)水平要求更高了，具體體現在以下幾個(gè)方面：

　　滿(mǎn)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)，許多國家都出現過(guò)抵制汽車(chē)的運動(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，盡量減低對環(huán)境造成的損害。

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

　　平臺戰略可增加成本效益。改良的軟件與IC性能將縮短轎車(chē)制造商的設計周期，從而降低成本。

　　安全、舒適和發(fā)動(dòng)機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

　　由于世界各國對環(huán)境保護的投入日益增加，導致整個(gè)市場(chǎng)對點(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(xiàn)、自我保護等方面有更高集成度的半導體；點(diǎn)火IGBT向智能IGBT轉變。

　　各國政府以立法的形式強制汽車(chē)供應商安裝安全設施，包括安裝輪胎壓力監控設施、氣囊與側面氣囊等。這導致了裝有控制電路的傳感器數量的增加，以及車(chē)體內通訊網(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，現在普通的低檔、中檔車(chē)中成為了標準配置，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整位置的座椅、后行李倉門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟、面包車(chē)(van)的滑動(dòng)門(mén)等，對車(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(xiàn)上可編程，在產(chǎn)品的壽命之內軟件可更新，并有片上診斷識別的功能。16位和32位單片機中，帶有重新可編程、片上操作系統和調式系統的功能。第三方合作伙伴支持可擴展的工具。

　　“汽車(chē)就是系統”需要強大的網(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)對通訊總線(xiàn)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)內網(wǎng)絡(luò )需要智能的總線(xiàn)系統，提出了車(chē)輛上系統(system on vehicle)概念。

　　減輕重量和降低功耗。硅芯片取代了傳統的降溫(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 )應用驅動(dòng)了GSM/GPRS/UMTS芯片組、藍牙和GPS方案的開(kāi)發(fā)。

　　高溫。對高端半導體尤其是耐溫產(chǎn)品的需求量越來(lái)越大了?；魻杺鞲衅?、微控制器、功率半導體等，希望用于周?chē)臏囟雀哌_140~210℃的環(huán)境中。

　　線(xiàn)控(X by wire)技術(shù)大大改變了汽車(chē)的傳統結構。即用線(xiàn)控代替了原來(lái)的機械傳動(dòng)機構，出現了導線(xiàn)駕駛，例如線(xiàn)控制動(dòng)、線(xiàn)控轉向、線(xiàn)控換檔、電子油門(mén)等。圖3為英飛凌公司勾勒的線(xiàn)控應用方案。

元器件

　　傳感器。改善的傳感器部分使汽車(chē)更加智能。傳感器有標準傳感器、霍爾傳感器、微機電系統等。

　　LED燈。由于LED的反應速度更快，且穿透力更強，亮度高，因此傳統車(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(有機發(fā)光二極管)在未來(lái)批量生產(chǎn)后，也有望應用在汽車(chē)上。

　　模擬電路。汽車(chē)中的高性能模擬集成電路應用也越來(lái)越多。汽車(chē)電子俗稱(chēng)是“民品的價(jià)格，軍品的質(zhì)量”。對于模擬電路來(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(cháng)也受到重視，因為軟件的增幅超過(guò)硬件(圖1)。不過(guò)，很多半導體廠(chǎng)商認為軟件離不開(kāi)硬件，還是應以開(kāi)發(fā)硬件為主。安森美認為，這些軟件往往是控制型的軟件，通過(guò)各種總線(xiàn)對門(mén)窗等進(jìn)行控制，使車(chē)內不同的系統之間進(jìn)行通訊，它們還被稱(chēng)為固件(firmware)，但這些軟件都不能給公司帶來(lái)直接的收入，因為這些軟件都是用于公司所銷(xiāo)售的微處理器，是為支撐硬件而推出的。在一、兩個(gè)增長(cháng)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，現在嵌入式操作系統使用越來(lái)越多，而且增長(cháng)還非常迅速。因為安森美是主要的功率電子主要供應商，以該公司角度看硬件增長(cháng)更快。

　　隨著(zhù)虛擬制造技術(shù)與電子輔助設計技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)設計、制造的確越來(lái)越依賴(lài)軟件了。不過(guò)，車(chē)用電子設計軟件發(fā)展并不盡人意。美國AMI半導體公司的CEO(首席執行官)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。因為傳統EDA工具主要滿(mǎn)足典型的模擬和深亞微米設計，對工程實(shí)際考慮得不夠。她同時(shí)提出系統開(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，因為他們“生活在灰色地帶”，那不是由專(zhuān)門(mén)的商業(yè)工具所能解決的。

部分半導體廠(chǎng)商的策略

　　各大汽車(chē)電子公司在汽車(chē)電子方面的發(fā)展計劃不盡相同，表1為部分汽車(chē)半導體制造商及其產(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博士預測，汽車(chē)的革新計劃如圖4所示。

　　安森美把汽車(chē)電子業(yè)務(wù)分成四大應用領(lǐng)域：動(dòng)力總成或稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機控制、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Harvey Steele先生做了詳細介紹：

　　動(dòng)力總成或發(fā)動(dòng)機控制。主要針對點(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(xiàn)控。

　　車(chē)身。包括照明，和一些安全設施，通過(guò)電源控制電動(dòng)門(mén)、電動(dòng)窗。另外智能型的接線(xiàn)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、增加穩定性等控制，還有氣囊的安裝。在這個(gè)領(lǐng)域新出現了兩個(gè)小市場(chǎng)：輪胎壓力監控系統，這是美國政府今年開(kāi)始通過(guò)法律強制要求實(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)預警系統。除此之外，安森美還有遠程無(wú)鑰匙進(jìn)入(RKE)產(chǎn)品。

　　信息娛樂(lè )裝置。包括傳統的收音機、音響設備，同時(shí)包括一些導航系統，及通信、遠程儀表裝置，其中蜂窩SOS呼叫系統是新涌現的小市場(chǎng)。

　　中國最有利潤的產(chǎn)品是什么？Microchip認為是儀表系統和大批量的音響系統。對Microchip來(lái)說(shuō)，LED照明方面也是該公司產(chǎn)品應用的重要領(lǐng)域。

　　一些人認為高檔車(chē)會(huì )在中國流行，Microchip并不這樣認為?！按_實(shí)有些人會(huì )希望非常高的價(jià)格，也許是占中國1%的人口。因此高端的確是個(gè)很大的機會(huì )?！惫靖笨偛肧teve Drehobl話(huà)鋒一轉：“但是對于Microchip來(lái)說(shuō)，還是中檔和低檔產(chǎn)品機會(huì )最大。這些產(chǎn)品有GPS、娛樂(lè )系統和高質(zhì)量的聲音系統，還有防撞語(yǔ)音提示系統?！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、窗戶(hù)從手搖到自動(dòng)搖等。

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

中國的機遇

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

　　據國務(wù)院發(fā)展研究中心提供的數據表明：2010年中國汽車(chē)銷(xiāo)量達到994萬(wàn)輛；2015年達1457萬(wàn)輛，超過(guò)日本；2020年有望超過(guò)美國(美國2003年銷(xiāo)量1700萬(wàn)輛)，成為世界汽車(chē)銷(xiāo)量最大的國家(圖5)。

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

　　產(chǎn)業(yè)鏈中的一級供應商日子也很好?，F在中國的汽車(chē)零部件制造商既能在其國內銷(xiāo)售，也能向國外出口。目前，國內大約有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(zhù)正在尋找供應商的外國汽車(chē)零部件制造商現在有多元化的世界級的資源供選擇，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(cháng)了。據今年年初市場(chǎng)研究公司iSuppli的預測，中國與汽車(chē)相關(guān)的半導體市場(chǎng)將以28%的年均增長(cháng)率增長(cháng)，到2007年達到14.5億美元，中國的汽車(chē)芯片市場(chǎng)預計將占全球的10%。

　　對于中國元器件的市場(chǎng)機會(huì )，安森美的Harvey Steele認為：從中國市場(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)能擴展到中國，最主要的是發(fā)動(dòng)機控制部分，可看到一些外國公司在中國當地進(jìn)行檢測和產(chǎn)品工程的生產(chǎn)，慢慢還會(huì )在中國進(jìn)行設計工程，這意味著(zhù)會(huì )在中國本土進(jìn)行更多的設計，很可能從電子點(diǎn)火系統開(kāi)始起步，慢慢擴展到二層安全，最終進(jìn)到一層安全。2.中國本地也在進(jìn)行研發(fā)活動(dòng)，中國從生產(chǎn)摩托車(chē)積累了經(jīng)驗，很可能把對摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機控制方面的技術(shù)轉到汽車(chē)上來(lái)。

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

　　為外國公司代工，即整車(chē)的加工制造；

　　本土設計，滿(mǎn)足本國市場(chǎng)的需求；

　　本國設計，滿(mǎn)足出口市場(chǎng)的需求；

　　預計需要5年或更長(cháng)時(shí)間中國才能進(jìn)入到第三階段。這是因為目前世界知名的大汽車(chē)制造公司都有長(cháng)期經(jīng)營(yíng)的歷史，通過(guò)多年的經(jīng)驗，慢慢建立起了非常簡(jiǎn)潔、針對自己公司內部的生產(chǎn)、供應以及為客戶(hù)服務(wù)、增加價(jià)值的一系列方法。對于中國來(lái)說(shuō)，要建立這樣的一套體系還需要很長(cháng)的時(shí)間。

　　當進(jìn)入到第三階段時(shí)，中國可把本國設計向外國的大型零部件/制造商進(jìn)行銷(xiāo)售，當然完成這一步需要許多學(xué)習的過(guò)程，也需要相當多的經(jīng)驗，因為我國國內的市場(chǎng)與國外市場(chǎng)的要求是截然不同的。

　　在形成穩定的出口能力過(guò)程當中，我們不僅要了解外國對于有關(guān)監管的要求，還要遵守和符合這些要求，這意味著(zhù)要經(jīng)過(guò)一系列的檢測、評估和認證，最終符合外國的要求。

　　中國將誕生世界級的元器件公司。隨著(zhù)我國在汽車(chē)電子方面積累起系統專(zhuān)業(yè)技術(shù)，從汽車(chē)大國走向汽車(chē)強國是大勢所趨，這必然也會(huì )使國內廠(chǎng)商在汽車(chē)電子的核心技術(shù)——芯片技術(shù)上有所突破。當然，一家元器件供應商要想成功，必須要與關(guān)鍵的一級供應商與汽車(chē)制造商形成長(cháng)期的伙伴關(guān)系。每個(gè)世界汽車(chē)強國背后都有強有力的汽車(chē)電子巨人支持，例如被稱(chēng)為“輪子上的王國”的美國有Motorola、TI、AMI、ON Semi、Microchip、Cypress等公司，日本有東芝、NEC、日立、三菱，德國有英飛凌、博世公司，意大利、法國有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(cháng)，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，中國汽車(chē)工業(yè)強盛的那一天，必然也是中國元器件公司成功的時(shí)日！■