电子技术推动汽车环保、安全和娱乐性全面提升

发布时间:2010-08-03
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  据统计,每辆汽车平均半导体含量每年增长4%~5%,先进的已经渗透到了从引擎管理、辅助驾驶,到娱乐信息系统等方方面面。在MP3和移动电视之后,下一个大量被用在汽车内的消费电子产品会是什么?汽车安全控制的复杂度不断提高,半导体技术如何满足这一趋势带来的新需求?

  针对今日电子杂志编辑和市场研究公司iSuppli的行业分析师王仁震先生提出的汽车电子行业的热点问题,本次论坛邀请到的来自电源管理、存储、传感器和微控制器等各类半导体器件的供应商都给出了精彩的回答。

  ■ 今日电子:9月27日,美国著名投资者巴菲特的投资旗舰伯克希尔哈撒韦公司旗下附属公司MidAmerican,与比亚迪股份有限公司签署了策略性投资及股份认购协议。根据协议,巴菲特将以每股港币8元的价格认购2.25亿股比亚迪公司的股份,约占比亚迪本次配售后10%的股份比例,本次交易价格总金额约为港币18亿元。

  作为领先的电动车厂商,比亚迪认为这表明了新能源技术的应用正逐步成为全球的趋势和共识。您认为来自资本市场的这种关注和投资是否将推动电动车或其他新能源车的发展?在降低能源消耗方面,贵公司有哪些解决方案?

  Microchip Technology公司 全球汽车市场总监Willie Fitzgerald:混合动力汽车或电动汽车是所有有名的汽车原始设备供应商(OEM)正在开发的一个关键的市场领域。混合动力汽车的电子模块中半导体器件要比非混合型汽车多。

  为了满足最新的汽车市场开发,并使得上述趋势的嵌入式应用解决方案成为可能,我们提供了大量的8位、16位和32位微控制器、模拟和存储装置的产品组合。例如,我们为各种各样的应用(包括LED照明、HID、智能型电源、电动机控制等等)提供了嵌入式解决方案。

  面对不断完善的管理条例,特别是欧洲国家的相关条例,欧洲知名的汽车OEM和一级供应商们已有各种各样的举措,如减少燃料的使用和 CO2的排放以及使用电子设备来减少汽车的燃料消耗等。此外,欧洲汽车OEM和一级供应商们提交了无数的报告来说明电机电子控制在减少燃料消耗方面的重要作用。报告中所提到的应用实例包括从混合型车辆中的电动机到传统内燃机中的电动机。电动助力转向器(EPS)、电动水泵、需求驱动BLDC燃油泵以及电动控制气流相对易于安装在内燃机上,并且可以将燃料消耗和产生的CO2降低约10%。中度混合型以及完全混合型起停装置可以额外提供大量节省能耗的机会,特别是在市区交通状况下。这些系统中常常需要用到智能电机控制、DC/DC转换以及电池监测功能。Microchip的PIC16F、PIC18F和模拟系列提供了BLDC电机控制解决方案,例如,价格低廉的PIC16F616无传感器型BLDC电机控制解决方案。我们的网站上提供了参考设计和软件。

  富士通市场部高级经理王钰:由于今年的石油危机,汽车工业积极开发新的替代能源已成为一种趋势。电动汽车和混合动力汽车都是如此。不过,成本仍然是电动汽车发展的障碍。一旦成本可以做到和现在的汽油动力车相竞争,那么它的市场份额将会快速的增长。
 
  富士通针对汽车应用有广泛的产品线。我们的微控制器包括图形显示控制器(GDC)、FlexRay、IDB-1394和很多其他特殊应用标准产品。

  我们主要通过提供更低功耗的车内控制器件降低汽车的能耗,如最新的16FX MCU,它采用了新的低功耗设计方法和0.18μm的先进工艺制程,功耗只有原来的产品的1/5。客户采用这些新的低功耗产品,可以大大节省能源的消耗。

  Ramtron International公司市场拓展经理Duncan Bennett:电动或混合动力汽车需要在技术和支持架构方面进行大量的投资。巴菲特的投资是帮助电动/混合汽车开发的一小步,但是,这项技术需要更多的此类投资。毫无疑问,在替代能源车方面的投资是必需的。更大的问题是油价是否保持足够的高位以鼓励在这方面的进一步投资。

  此外,采用新能源形式所需要的庞大投资包括技术和基础架构两个方面。从技术层面,电能的商用储存是所面临最大的障碍之一。

  Ramtron所有的产品线都面向汽车应用,而在标准存储器产品线中约有25%的产品符合AEC-Q100规范要求。在节能方面,我们参与了多项提高动力传动效率的应用,其中一个例子是线控换挡(shift-by-wire)系统,它能够提高传输效率及减少总体燃油消耗。我们还有许多类似的应用示例。

  安森美半导体全球汽车部策略市场营销经理Richard White:在电动汽车和替代燃料等技术领域的投资当然有助于加速这些技术的发展,但在日常应用中使用这些技术的实际问题则在于基础设施是否完备。除非解决相关基础设施的问题,否则我们不会看到这些技术的大量应用。

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   虽然基础设施是主要的制约因素,但消费者的需求也是需要着重考虑的因素。消费者想要电动汽车和燃料电池汽车的驾驶性能表现类似于天然气和柴油燃料汽车,同时,他们希望价格相类似甚至更低。

  安森美半导体在服务汽车客户方面拥有超过50年的悠久历史,深刻理解汽车行业需要的强固性和高质量要求。安森美半导体开发了多种有助于节能的解决方案,如电池管理系统IC、适用于燃气和柴油引擎的燃料注入系统驱动器、混合动力汽车电源管理IC、帮助总体减小静态电流的IC,以及帮助减少线束、有助于减轻车辆重量从而提升燃油经济性的通信IC。

  OmniVision Technologies公司汽车产品高级市场经理Inayat Khajasha:缺少先进的电池技术是电动汽车发展的主要障碍之一。例如,如果车辆的电池在大约8年之后无法再充电,那么更换电池的费用要比汽车的账面价格还高。其实际更换成本相当于今天的8000美元!这样会极大地降低车辆的整体寿命和转售价值。简言之,汽车可充电电池的效率应该进一步提高。它们的质量也应该足够好,从而使得电动汽车可以同汽油汽车走得一样远。此外,电池的充电速度应该足够快,不至于整晚充电而只能供汽车行驶100公里左右。

  OmniVision是一家专注于CMOS图像传感器的公司。我们的产品定位于设法满足汽车市场以及各种其他市场的需求。对于汽车市场,我们目前提供4种图像传感器(每种都有彩色和黑白2款),且有更多类型正在开发之中。所有这些都符合AEC-Q100标准。其中,  0.11μm及更小尺寸的特殊CMOS像素技术的设计目的是将消耗的功率降低。随着环境温度的升高,暗电流会增加,我们对通过降低整体功率来减小高温处暗电流的方法进行了大量的研究。

  据统计,每辆汽车平均半导体含量每年增长4%~5%,先进的已经渗透到了从引擎管理、辅助驾驶,到娱乐信息系统等方方面面。在MP3和移动电视之后,下一个大量被用在汽车内的消费电子产品会是什么?汽车安全控制的复杂度不断提高,半导体技术如何满足这一趋势带来的新需求?

  针对今日电子杂志编辑和市场研究公司iSuppli的行业分析师王仁震先生提出的汽车电子行业的热点问题,本次论坛邀请到的来自电源管理、存储、传感器和微控制器等各类半导体器件的供应商都给出了精彩的回答。

  ■ 今日电子:汽车的安全、信息、动力和网络等系统有哪些新的需求和挑战?越来越多的汽车电子系统提高了一致性和安全控制的复杂度,贵公司如何应对这一挑战?

  OmniVision Technologies公司汽车产品高级市场经理 Inayat Khajasha:OVT汽车产品定位于满足辅助驾驶和安全视觉应用的规格需求。例如,图像传感器既可以用于车道偏离预警(LDW)或后视摄像头及雨量传感器,还可以用于驾驶员警示、乘员感测等。我们所面临的挑战是标准的缺乏。出现这种状况,部分原因是汽车行业中整个基于视觉的传感领域是一项新兴的技术。

  汽车对一致性和安全控制的要求越来越高。例如,车道偏离预警系统会向偏离车道驾驶的驾驶员发出警告,哪怕他/她可能正在进行调节DVD/CD播放器等活动。这一点也同样适用于交通监测或自适应巡航控制。

  飞思卡尔半导体亚太地区汽车电子部市场与系统应用总监 Bernd Rucha:作为排名第一的汽车半导体供应商,Freescale有用于信息娱乐应用的广泛的微处理器产品线,如刚刚推出的S12HY系列16位MCU,它能有效降低入门级汽车仪表板的成本和复杂性。此外,Freescale还提供完整的系统级解决方案、实时软件和广泛的软件及工具第三方生态系统,以满足包括先进的安全、车身电子、驾驶信息和通信系统对智能和连接性的需求。

  富士通市场部高级经理王钰:今天,在汽车应用系统,我们看到很多新的市场需求。很多消费类产品,如iPOD、USB、蓝牙、移动电话、GPS、游戏机和移动电视等,都已经开始进入到汽车系统。越来越多的电子系统替代了传统的机械系统。这就需要设计一个稳定可靠的车内网络系统来把不同的电子模块连接在一起。对汽车系统制造商来讲,如何集成一个更好的对用户友好的车内系统,是一个非常大的挑战。
 
富士通的产品在汽车领域有很丰富的应用经验,我们开发了不同的产品来很好地应对各种的车内应用要求,如车身应用、车内网络连接、汽车安全控制和车内多媒体系统,我们都可以为客户提供成熟的解决方案。对富士通来说,我们的挑战在于,不断的开发更低成本、符合汽车标准的产品,从而简化客户的开发和认证要求。

  富士通早在几年前就已经预见到了一致性和安全控制日趋复杂这一趋势。我们已经开始和汽车厂家合作制定新一代的汽车系统级芯片来更好的简化汽车电子系统,从而提高其整体可靠性。

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   Ramtron International公司市场拓展经理 Duncan Bennett:Ramtron认为汽车行业的发展趋势是更高的安全水平、更成熟的信息娱乐设备和更高效的动力传动系统,我们针对所有这些类别提供适合的解决方案。Ramtron的解决方案在多项安全应用中提升产品了的功能,并为工程师带来便利。

  安森美半导体全球汽车部策略市场营销经理 Richard White:汽车应用面临不少新的挑战,如节能、遥控开锁和通信、安全和安防、废气管理,以及降低线束成本,其中后者正在推动着更新、更高效引擎管理系统发展,以及融入燃气和柴油燃料注入等特性。业界被推动着朝向替代能源和混合动力汽车的方向发展。消费者也需要汽车提供更多的连接功能,并能够接入信息娱乐系统和电子紧急呼救(e-Call)系统。受消费者需求和政府规范推动的安全系统也在带动着汽车稳定控制、乘客安全和车道偏离系统领域的创新。车载网络 (IVN)正在取代线束,从而降低成本,并减轻车辆重量;诸如启动-停止交流发电机这样富有创新的新系统也在继续推动减少废气排放,从而营造更加清洁的环境。安森美半导体为客户提供宽广范围的功能和产品,如定制ASIC和ASSP,帮助客户应对这些挑战性要求。我们开发出众多专门技术和产品,如信号调理 (用于引擎管理系统中的多种传感器)、驱动器(用于燃气和柴油燃料注入)、多种通信收发器和电源(用于信息娱乐系统和电子紧急呼救系统),以及其他创新的解决方案(用于盲点探测和自适应前照灯等安全系统)。此外,安森美半导体还在开发先进的功能,用于支持高温设备,以及静电放电(ESD)保护和电磁兼容 (EMC)功能,使得系统更为坚固。

  随着信息娱乐等系统在车辆内拓展了接入的范畴,这些系统必须将它们对车辆内乘客安全的可能影响考虑在内。安森美半导体积极致力于并持续与客户协同工作,探寻既丰富乘客体验又能提供安全环境的解决方案。这些解决方案包括用于免提通信、语音激活信息娱乐系统和潜在危险预警系统的半导体器件。

  Microchip Technology公司全球汽车市场总监Willie Fitzgerald:汽车电子产品的增长可以归功于在安全性、舒适性、保险装置以及驾驶信息等方面的更多应用不断增长的需求。美国微芯科技公司的业务主要集中于提供成本低廉的、可靠的增值系统,供嵌入式设计人员开发各种各样的系统,其中包括动力系统、车身控制、底盘控制、信息娱乐、安全以及驾驶信息系统。

  ■ 今日电子:汽车电子系统的设计周期较长,而消费者又都愿意尝试新技术。贵公司/部门如何进行创新并提高研发和技术支持的效率,以满足这一需求?

  王钰:产品进入市场的时间是赢得生意的关键因素。不仅对汽车厂家如此,对半导体供应商也是这样。通过建立本地的产品开发中心和技术支持中心来快速的响应本地的客户需求,富士通已经完全准备好了去应对这种挑战。在技术支持方面,富士通已经从简单的元器件级别的支持,升级到对客户整体系统设计的支持。
 
Duncan Bennett:Ramtron在设计工具方面进行了庞大的投资,从而显著缩短了开发项目的上市时间。过去几年来,我们增加了更多的工程技术资源以支持客户的汽车应用。我们亦大幅增强了团队的实力以解决汽车应用的特定问题,如产品认证和报告等。

  Richard White:安森美半导体积极开发业界需要更短设计周期的创新解决方案。虽然汽车产业的设计周期较长,但我们在PC和消费市场的设计中开发出了很多IP,能够利用这些IP,使其适合于汽车市场,从而缩短汽车解决方案的设计周期。安森美半导体充分理解汽车对严苛环境、可靠性和变更控制的要求,且通过复用IP 库和系统构建模块,我们的工程师能够快速地为安森美半导体的汽车客户提供创新、可靠性获得验证的新解决方案。

  安森美半导体为客户提供的价值主张涉及多个方面。首先便是先进的技术,由此拓展至具备增强强固性、系统构建模块和知识产权(IP)的能力,以及拥有训练优良且经验丰富的设计工程师、庞大的产品阵容、零缺陷的文化氛围,以及能够支援全球客户的世界级物流、质量和技术支援团队。为了进一步提升我们带给客户的价值,安森美半导体在世界各地投资建立了解决方案工程中心及派驻系统设计师,负责了解客户的整体系统要求,以及汽车产业的系统要求。

  Inayat Khajasha:的确,为汽车生产产品和提供技术支持需要很多的时间和资源。不过,OVT的行政管理非常专注于支持和增长汽车业务。我们首次的传感器部署开始于2005年,从那时开始,我们很快就开始开发十多种的产品(图像传感器)。我们有专门的销售、市场、设计工程、产品工程、测试工程、质量及可靠性等多个团队,每天处理汽车的相关问题。我们的大量设备仅用于内部的AEC-Q100资格验证。我们在汽车方面积累了丰富的综合经验,也和各种硬件和软件开发合作

伙伴以及系统方案供应商进行合作。所有这些成就结合起来可以帮助客户极大地缩短产品投放市场的时间。

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   Bernd Rucha:产品上市时间对每个领域都非常重要,汽车电子也如是。但是我们绝不会以牺牲质量为代价来缩短研发周期。作为半导体供应商,我们竭尽全力加速新产品和系统解决方案的推出。同时,也提供高效率的开发工具和其他支持资源以缩短整个设计周期。

  Willie Fitzgerald: 长久以来,无论半导体行业的研制周期有多长,Microchip公司都能够通过较短的研制周期交付可靠的产品。Microchip公司的质量体系通过了ISO/TS-16949:2002认证,以确保客户满意。

  ■ 今日电子:有些人认为中国的汽车电子公司只是将国外产品本地化,您是否同意这一观点?从技术发展水平的角度,您认为中国和全球市场的区别在哪里?

  王钰:不是这样的。实际上,中国正在成为越来越独立的汽车市场。汽车工业的发展,已成为中国政府的国家战略。在不久的将来,我们将会看到本地汽车厂家开发出更多他们自己的汽车平台。同国外的汽车开发相比,我们认为,主要区别还是处在不同的技术开发阶段。中国市场处仍处在以成本驱动的阶段。所以,系统成本非常敏感。

  Duncan Bennett:目前,中国的汽车企业仅仅关注以更低的成本实现产品本地化,这是规模小但快速发展的中国汽车行业所推动的。中国的制造商要在国际舞台竞争,便需要将质量进一步提升,中国供应商需要达到AEC-Q100、PPAP规范以及所有相关质量机构的要求,这些要求在世界其他地区的汽车行业已是一项标准。

  Richard White:我们并不认同这种说法。安森美半导体在中国和亚洲地区都有着强大的业务覆盖。我们公司超过50%的销售收入来自亚洲和中国地区。中国对海外电子模块进行本地化是目前大多的设计现状,但同时呈现的趋势是,随着中国本地公司掌握更多专业设计技术,本地设计含量正在增加,而且质量水平也越来越高。我们已经看到许多本地电子设计,特别是针对中国本土市场的设计,我们相信这个趋势将持续下去。这就是为什么安森美半导体持续在中国投资、强化销售与技术支援以及制造和物流的原因。作为汽车解决方案供应商,我们致力于成为中国当前及未来汽车市场的重要供应商。

  Inayat Khajasha:我深信中国有大量的人才。我访问过十多个有汽车供应商和OEM的城市。中国不仅可以对海外开发的产品进行本土化,而且也能够生产极好的汽车,比如FAW的豪华轿车(我曾经驾驶过140km!)这辆车几乎具备了美国或欧洲汽车所具有的一切。

  ■ 今日电子:安全和引擎控制等复杂系统的发展需要半导体厂商、终端电子产品厂商和汽车制造厂三方的合作。您是否觉得在这三方中汽车制造厂占主导地位?

  王钰:今天,在半导体厂家和汽车厂家之间,会有越来越多的直接合作。很多新一代的产品都是在和汽车厂家合作之下开发出来的。所以,老的合作关系正在被改变,新的三方合作关系将会比原来沟通得更好。当然,有一点是不会改变的,在新的合作关系中,汽车厂家处在非常强势的地位,而且在将来会更加明显。

  Richard White:我们预计OEM会继续将系统级设计工作外包给一流供应商,而一流供应商也会继续将系统级设计工作外包给半导体元件供应商。我们的客户要求我们更多地参与设计和开发系统电子产品,其中包括提供系统电源和完整信号通道的元件。

  Inayat Khajasha:OVT实际上已经加入了这种三角形关系。事实上,还有另一个方案供应商——也就是与厂商和半导体供应商合作的系统集成商。通过协同合作,我们显著缩短了系统开发时间。此外,在实际中,OEM很少(除了生产半导体、系统和汽车的BYD)直接从半导体供应商采购,因此极少了解半导体或传感器领域的进展。因此,我们主动为OEM开设传感器开发和技术趋势的培训。这样做,他们在与直接供应商做生意时会更加自信。事实上,我们的举措非常受有关各方的推崇——其中包括半导体供应商、系统集成商、汽车供应商和OEM。

  ■ 今日电子:继CD/DVD 、MP3 和电视显示屏之后,越来越多的消费电子产品有望被移植到汽车之中。您认为什么将是下一个被大量移植入汽车的产品?

  王钰:汽车的信息系统,包括车上的监视和传感器系统,告知车主汽车的各种状态;以及车内的多媒体娱乐系统,包括游戏和因特网连接等。
 
 Duncan Bennett:目前的增长领域是现有消费电子产品的接口,iPOD、蓝牙和USB接口正在迅速成为汽车的必备功能。人们了解到汽车行业无法跟上消费电子行业的发展步伐,因此正在推动消费电子产品进入汽车应用。

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   Richard White:汽车在增强连接和接入功能方面的趋势将持续下去,因为消费者在推动着电子紧急呼救系统(e-Call)、卫星广播、视频以及互联网接入等系统领域的持续创新。新的服务将包括实时交通报告、道路关闭警示、邻近购物中心、加油站和餐厅位置数据、天气和其他导航信息,以及MP3播放器和其他消费设备的方便连接等。

  Inayat Khajasha:有许多提供便利的设施会用到摄像传感器——比如后视摄像头、360°视野(或顶部视野)、盲点监测、停车辅助、自动雨刷、车头灯弯曲和亮度调节等。

  Bernd Rucha:在中国,导航系统越来越多的被用到汽车信息系统中,我们期望未来几年能有更快的增长。汽车电子的创新步伐最终将受到环保、健康和安全,以及网络这几大趋势的影响。

  ■ 今日电子:贵公司未来三年将发布哪些技术或产品?

  王钰:富士通将会投资开发更多车内网络和娱乐系统的技术和产品。

   Duncan Bennett:Ramtron将陆续推出能够改善速度、密度和提高性能的新产品,并且继续致力于开发新的技术和改进现有的技术。

  Richard White:安森美半导体开发了多种创新的系统和技术,如电池管理、盲点探测、采用车载网络(IVN)产品增加连接性,以及系统基础芯片等。此外还有用于汽车停止-启动系统的交流发电机稳压器,低静态电流(Iq)稳压器,以及用于引擎管理、车身、安全和信息娱乐系统的高集成度ASIC和ASSP。

  Inayat Khajasha:OVT的Omnipixel3-HS技术提供了极高的CMOS低光敏感度。因此,我们也可以建造像素尺寸非常小的传感器,也就可以生产小型模块。这些尺寸非常小的模块可以用于实现行人监测以及前灯自动调节等功能的前视摄像头在内的许多应用。此外,OVT也有最好的波前编码技术,它使用从 10cm到无限大尺寸的图像,而且图像清晰可见。这只不过是其中一些发展——OVT还参与开发了很多其他的业界领先且引领趋势的技术。

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