汽車(chē)用基礎電子元器件發(fā)展現狀與趨勢

傳感器、控制器、執行器作為汽車(chē)電子的基礎，對整個(gè)汽車(chē)系統起著(zhù)重要的支撐作用，這些技術(shù)的發(fā)展也隨著(zhù)汽車(chē)的發(fā)展不斷前進(jìn)?，F代汽車(chē)已經(jīng)越來(lái)越接近于“自動(dòng)車(chē)”、“智能車(chē)”，汽車(chē)用基礎電子元器件也已經(jīng)成為這些先進(jìn)系統的“神經(jīng)末梢”或“控制神經(jīng)”。當今只要有新的汽車(chē)電子應用系統出現，都將催生新的汽車(chē)用基礎電子元器件與之配套。 

汽車(chē)用基礎電子元器件發(fā)展現狀 

1．國外汽車(chē)用基礎電子元器件發(fā)展現狀


（1）傳感器 

汽車(chē)傳感器作為汽車(chē)電子控制系統的信息“捕獲者”，是其關(guān)鍵部件，也是汽車(chē)電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內容之一。世界各國對車(chē)用傳感器的研究開(kāi)發(fā)、提高性?xún)r(jià)比都非常重視?！皼](méi)有傳感器技術(shù)就沒(méi)有現代汽車(chē)”的觀(guān)點(diǎn)已被世界所公認。汽車(chē)電子化越發(fā)達，自動(dòng)化程度越高，對傳感器依賴(lài)性就越大。 

目前，一輛普通家用轎車(chē)上大約安裝幾十只傳感器，而豪華轎車(chē)上的傳感器數量可多達200余只。據市場(chǎng)研究機構StrategyAnalytics2006年初的報告，2005年全球汽車(chē)傳感器市場(chǎng)已達到90.5億美元，在2006年達到101億美元，預計到2012年汽車(chē)傳感器銷(xiāo)售額達158億美元。傳感器在汽車(chē)上主要應用在發(fā)動(dòng)機控制系統、底盤(pán)控制系統和車(chē)身控制系統。主要有溫度 

傳感器、壓力傳感器、位置和轉速傳感器、加速度傳感器、距離傳感器、陀螺儀和車(chē)速傳感器、方向盤(pán)轉角傳感器等。 

加速度、振動(dòng)、速度傳感器是汽車(chē)運動(dòng)測量中的三種主要傳感器，自2000年來(lái)一直保持穩定而強勁的增長(cháng)勢頭。目前，世界生產(chǎn)這三種傳感器的大型企業(yè)有30幾家，其中前5名公司占據了31.3%的市場(chǎng)份額。例如Endevco占13.6%，WilcoxaResearch占9.1%，摩托羅拉占4.2%，IMI占3.0%，AnalogDevices占1.4%。 

西方發(fā)達國家排放法規對尾氣排放量日益嚴格的要求，推動(dòng)了汽車(chē)用氧傳感器的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)。目前，已實(shí)用的汽車(chē)氧傳感器有氧化鍺氧傳感器、二氧化鈦氧傳感器等幾種。 

智能傳感器的迅速發(fā)展將汽車(chē)的安全性能提高到一個(gè)前所未有的高度。從目前發(fā)展來(lái)看，正在逐漸開(kāi)始被導入高檔轎車(chē)的智能傳感器系統有以下 

幾種：酒精檢測MEMS系統，如意法半導體的新型信號處理電路集成酒精傳感器，自動(dòng)雨刷系統，電子式自動(dòng)照明系統，胎壓監測系統，安全氣囊觸發(fā)系統，如飛思卡爾推出的衛星加速度傳感器。 

（2）控制器（ECU） 

車(chē)用控制器以微控制器（MCU）為核心，還包括前置的A/D轉換器、數字信號緩沖器以及放大器等。當前ECU的發(fā)展總趨勢是從單系統向多系統集中控制過(guò)渡。 

隨著(zhù)通信、連接、計算機技術(shù)與汽車(chē)的日益融合，MCU在汽車(chē)中應用的數量越來(lái)越多。過(guò)去幾年里，平均一部汽車(chē)大約會(huì )用到20個(gè)MCU，而現在汽車(chē)中使用的MCU數量已達40～60個(gè)，部分高檔轎車(chē)MCU數量已經(jīng)達到上百個(gè)。

2004年，全球汽車(chē)半導體的收入是160億美元，其中汽車(chē)MCU的銷(xiāo)售收入就占到34%，數年內這一比例繼續保持。 
MCU是汽車(chē)電子中的核心部件， 

由于它在汽車(chē)電子中實(shí)現的功能呈現多樣性，從簡(jiǎn)單的車(chē)燈控制到復雜的發(fā)動(dòng)機控制、汽車(chē)遠程通信等，因此高、中、低端MCU在汽車(chē)中都可以發(fā)揮作用，可以共存于一個(gè)系統中。 

通過(guò)各類(lèi)MCU銷(xiāo)售收入所占百分比的變化可以看出，未來(lái)幾年高、中、低端MCU在汽車(chē)中的應用格局與現在差別不大?？傮w上呈現出中檔MCU所占份額有所下降，而高、低端MCU不斷對中檔MCU進(jìn)行擠壓。在應用方面來(lái)看，未來(lái)8位MCU的應用集中在中、低端，32位MCU的應用集中在高端。 

（3）執行器 

執行器是用來(lái)精確無(wú)誤地執行電子控制器發(fā)出的命令信號。目前汽車(chē)用機電式執行器類(lèi)型很多，如電磁閥、壓電元件、點(diǎn)火電子組件、繼電器、熱電耦等。其中繼電器的發(fā)展最為活躍。它是僅次于傳感器在汽車(chē)上應用最多的汽車(chē)電子元器件之一。 

汽車(chē)繼電器主要有機電式電磁繼電器、電子混合式繼電器、熱保護繼電器、延時(shí)繼電器等幾大類(lèi)。統計數據顯示，2006年全球繼電器銷(xiāo)售額為42.2億美元，其中汽車(chē)繼電器銷(xiāo)售額為8.5億美元，占20.1%。預計2007年全球繼電器銷(xiāo)售額將達44億美元，其中汽車(chē)繼電器銷(xiāo)售額為8.9億美元，增幅4.71%。當前國外汽車(chē)繼電器的生產(chǎn)量以泰科為龍頭，接下來(lái)有OMRON、松下、安電、富士通等公司。 

2．國內汽車(chē)用基礎電子元器件發(fā)展現狀 

（1）傳感器 

和國外傳感器產(chǎn)業(yè)相比，國內汽車(chē)傳感器尚未形成獨立的產(chǎn)業(yè)，自20世紀80年代以來(lái)，國內汽車(chē)行業(yè)引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)及與之相配套的傳感器生產(chǎn)技術(shù)，基本滿(mǎn)足了國內小批量、低水平車(chē)型的配套需求。目前國內現有最高水平的汽車(chē)傳感器產(chǎn)品比國外同類(lèi)產(chǎn)品落后10多年，每年要進(jìn)口50萬(wàn)套以上的高性能汽車(chē)傳感器。 

總體上講，國內汽車(chē)傳感器行業(yè)有以下特點(diǎn)：品種少，生產(chǎn)廠(chǎng)家分散，各廠(chǎng)產(chǎn)品品種單一，不配套；性能較落后，基本上還是采用國外60～70年代的技術(shù)；抗干擾性差；缺少核心傳感器等。國內部分企業(yè)采用與國外進(jìn)行合資經(jīng)營(yíng)的方式，消化吸收國外先進(jìn)的傳感器技術(shù)，使產(chǎn)品升級換代，逐步發(fā)展壯大，但絕大多數企業(yè)還只是處于配套生產(chǎn)的狀態(tài)，利潤薄、產(chǎn)品單一、產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平低下。 

（2）控制器 

我國近年來(lái)在車(chē)身控制器方面取得了很大的發(fā)展，中國車(chē)身控制系統的增幅僅次于車(chē)載信息通信系統的增幅。但是，由于我國缺乏高端MCU應用（如汽車(chē)動(dòng)力和ABS等方面）的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗且中國汽車(chē)電子應用多受成本抑制，導致中國汽車(chē)電子市場(chǎng)低端MCU占據主導地位。 

（3）執行器 

在眾多執行器產(chǎn)品中，汽車(chē)繼電器在我國也得到了迅猛發(fā)展。目前我國境內有293家繼電器生產(chǎn)企業(yè)，其中約有一半生產(chǎn)汽車(chē)繼電器。中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )控制繼電器分會(huì )（CCRIA）公布的數據顯示，2005年我國汽車(chē)繼電器總產(chǎn)量為4.5億個(gè)，2006年增長(cháng)到5.4億個(gè)，而到2007年則會(huì )升至6.48億個(gè)。

國內汽車(chē)繼電器在產(chǎn)品的設計水平上與國外廠(chǎng)商相當，但在材料應用及工藝技術(shù)水平上存在較大差距。國外汽車(chē)繼電器基本上是自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)，而國內除廈門(mén)宏發(fā)等極少數幾家能夠實(shí)現自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn)以外，其余大多為手工操作，處在多品種、小批量、質(zhì)量難以控制的生產(chǎn)狀況。 
目前我國已成為世界第三大汽車(chē)生產(chǎn)國，全球主要汽車(chē)廠(chǎng)商均已在我國投資建廠(chǎng)。迫于成本壓力，大多數汽車(chē)廠(chǎng)商正在逐步推進(jìn)進(jìn)口零部件的國產(chǎn)化，這給我國汽車(chē)繼電器企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的機遇，但同時(shí)也使得競爭形勢變得日益嚴峻。 

首先，整車(chē)廠(chǎng)采購成本的日益降低使得繼電器廠(chǎng)商利潤空間越來(lái)越少。由于整車(chē)銷(xiāo)售利潤率的不斷降低及持續的價(jià)格戰，降低成本，特別是降低采購成本成為國內所有汽車(chē)廠(chǎng)家的首要選擇。目前國內眾多汽車(chē)廠(chǎng)商已在盡全力降低成本，并計劃逐步替換進(jìn)口汽車(chē)繼電器產(chǎn)品。這給國內汽車(chē)繼電器生產(chǎn)商帶來(lái)機會(huì )的同時(shí)，也使得國內市場(chǎng)競爭變得更為激烈。 

其次，國際汽車(chē)繼電器廠(chǎng)商來(lái)中國爭取市場(chǎng)和利潤，使得競爭日趨激烈。目前眾多跨國汽車(chē)繼電器廠(chǎng)商看中我國巨大的市場(chǎng)前景，紛紛在中國投資建廠(chǎng)，通過(guò)壓縮生產(chǎn)成本來(lái)降低市場(chǎng)價(jià)格，同時(shí)他們還將國外運作成熟、技術(shù)先進(jìn)的配套體系帶到了中國。以“國際品牌”加“中國價(jià)格”來(lái)應對國內繼電器廠(chǎng)家。這些都給國內汽車(chē)繼電器市場(chǎng)帶來(lái)了無(wú)形的壓力。 

全球特別是中國汽車(chē)繼電器市場(chǎng)容量非?？捎^(guān)，發(fā)展前景巨大，這些都給我國民族汽車(chē)繼電器企業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的機遇。但與此同時(shí)，汽車(chē)國產(chǎn)化趨勢以及日益增加的內外競爭壓力也使得激烈的市場(chǎng)競爭變得不可避免。因此，我國民族汽車(chē)繼電器企業(yè)迫切需要加大高新技術(shù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)力度，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低間接成本，迅速積累和提高在汽車(chē)行業(yè)的經(jīng)驗，不斷提升自身的品牌價(jià)值，在新的形勢下創(chuàng )建汽車(chē)繼電器行業(yè)的民族品牌。 

汽車(chē)用基礎電子元器件發(fā)展趨勢 

1．傳感器 

未來(lái)的汽車(chē)傳感器技術(shù)將朝著(zhù)微型化、多功能化、集成化和智能化方向發(fā)展。20世紀末期，MEMS技術(shù)的發(fā)展已使微型傳感器提高到了一個(gè)新的水平。由于MEMS微型傳感器在降低汽車(chē)電子系統成本及提高其性能方面的優(yōu)勢，它們已開(kāi)始逐步取代基于傳統機電技術(shù)的傳感器。MEMS傳感器將成為世界汽車(chē)電子的重要構成部分，采用MEMS傳感器代替部分傳統汽車(chē)傳感器和電子系統的發(fā)展趨勢正向更廣范圍發(fā)展。 

多功能化是指一個(gè)傳感器可實(shí)現多個(gè)不同種類(lèi)多個(gè)參數的檢測；集成化是指利用IC制造技術(shù)和精細加工技術(shù)制作IC式傳感器；智能化是指傳感器與大規模集成電路相結合，帶有CPU，具有智能作用，以減少ECU的復雜程度，減少其體積，并降低成本。 

隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展和電子控制系統在汽車(chē)上的應用迅速增加，汽車(chē)傳感器市場(chǎng)需求將保持高速增長(cháng)，以MEMS技術(shù)為基礎的微型化、多功能化、集成化和智能化的傳感器將逐步取代傳統的傳感器，成為汽車(chē)傳感器的主流。 

2．控制器 

未來(lái)控制器的發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步的集成化，這一趨勢在控制器的本身及其核心MCU上得到了充分的體現，具體而言有以下3個(gè)方面： 

（1）控制器與車(chē)內網(wǎng)絡(luò )的集成和結合度將進(jìn)一步提高。

例如將MCU、功率驅動(dòng)、電壓調節和LIN物理層接口集成為一體構成單芯片LIN子節點(diǎn)是目前車(chē)身電子控制器的主要發(fā)展趨勢。 
（2）MCU的集成度進(jìn)一步提高。 

（3）FlashMCU將成為汽車(chē)MCU的主流。 

3．執行器 

由于汽車(chē)電子品種越來(lái)越多，功能越復雜化，對汽車(chē)執行器的要求也就越高。從汽車(chē)執行器的發(fā)展來(lái)講，總體上向小型化、大電流、低功耗、高靈敏、高可靠、功能化、低成本、輕量化的方向發(fā)展。 

就執行器中最重要的一個(gè)門(mén)類(lèi)繼電器而言，它的技術(shù)發(fā)展趨勢主要體現在以下三個(gè)方面： 

（1）智能化組合繼電器日漸流行 

組合式繼電器將傳統的開(kāi)關(guān)繼電器與微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)相結合，成為汽車(chē)繼電器的最新研發(fā)方向之一。在汽車(chē)故障診斷系統、自動(dòng)檢測系統、報警系統中都會(huì )用到不同功能的組合繼電器。 

（2）42V汽車(chē)繼電器發(fā)展迅速 

鑒于14V汽車(chē)電源系統已經(jīng)不適應汽車(chē)向操縱自動(dòng)化、電氣化方向發(fā)展，迫切要求把系統電壓提高到42V。42V系統可以使汽車(chē)線(xiàn)束采用更小尺寸，可以給予電子驅動(dòng)的起動(dòng)器-交流發(fā)動(dòng)機、交流壓縮機等系統大功率的支持。據測算，采用42V電源，將使負載和布線(xiàn)重量減少1/3，損耗降低1/9。 

（3）對靜音及電磁兼容等性能指標要求更嚴格 

目前汽車(chē)廠(chǎng)商以及消費者對繼電器的靜音指標的要求越來(lái)越嚴格，同時(shí)隨著(zhù)汽車(chē)電子設備使用數量的不斷增加，要求汽車(chē)繼電器具備電磁兼容的性能。一方面繼電器要能夠承受、抵抗其他電子器件的電磁干擾，保持正常工作；另一方面要求繼電器本身的電磁干擾系數要盡可能小，不會(huì )對其他電子產(chǎn)品產(chǎn)生干擾。