【導讀】安森美半導體進(jìn)入汽車(chē)半導體領(lǐng)域已有20多年的歷史了——確切地說(shuō)是半個(gè)多世紀！在這段時(shí)間里，汽車(chē)發(fā)生了不可估量的變化，而且，在大多數領(lǐng)域，變化的步伐正在加快，因此需要更多創(chuàng )新的技術(shù)方案以支持汽車(chē)行業(yè)的轉型。
安森美半導體進(jìn)入汽車(chē)半導體領(lǐng)域已有20多年的歷史了——確切地說(shuō)是半個(gè)多世紀！在這段時(shí)間里，汽車(chē)發(fā)生了不可估量的變化，而且，在大多數領(lǐng)域，變化的步伐正在加快，因此需要更多創(chuàng )新的技術(shù)方案以支持汽車(chē)行業(yè)的轉型。
如果回想20年前，購車(chē)大眾的愿望和決策標準幾乎與車(chē)輛本身一樣發(fā)生了變化。在千禧之交，消費者主要對汽車(chē)的性能、發(fā)動(dòng)機尺寸以及汽車(chē)的品牌感興趣。如今，這些特性，尤其是信息娛樂(lè )和“聯(lián)接”特性、排放水平、安全性和質(zhì)量已成為決策標準的重中之重。
安全性一直是購買(mǎi)汽車(chē)的消費者的考慮因素，但人們的期望已經(jīng)改變。二十年前，安全特性主要是被動(dòng)的，例如安全氣囊和壓潰區，而現在，安全性更主動(dòng)，通過(guò)采用技術(shù)以主動(dòng)預防事故。
現代汽車(chē)配備傳感器來(lái)監視車(chē)輛運行的幾乎每個(gè)方面，其內部和外部環(huán)境，駕駛員以及所有乘客，駕駛員和乘客監視是相對較新的進(jìn)展。20年前的主要傳感器僅監視車(chē)輪的旋轉，從而允許引入早期系統來(lái)控制制動(dòng)和牽引力。如今，即使在入門(mén)級車(chē)型上，車(chē)輛也包含多達一百多個(gè)傳感器。
據IHS Markit，今天的車(chē)輛具有更長(cháng)的預期壽命，這在很大程度上要歸功于現代車(chē)輛所采用的技術(shù)和控制系統。這些系統不僅可以提供更平穩的換檔，更低的排放以及更好的能效和安全性，而且還可以防止導致車(chē)輛過(guò)早磨損的過(guò)度駕駛。因此，車(chē)輛的平均預期壽命從千禧之交的9.6年增加到現在的12年左右。此外，現代先進(jìn)駕駛輔助系統（ADAS）防止四分之一以上的碰撞（根據Boston Consulting Group的研究），從而進(jìn)一步延長(cháng)了車(chē)輛的使用壽命。
汽車(chē)行業(yè)的快速變化步伐
汽車(chē)領(lǐng)域的變革步伐從未如此之快。雖然可以購買(mǎi)新的內燃機（ICE）車(chē)輛的日子已經(jīng)指日可數了，但這些車(chē)輛的創(chuàng )新仍在繼續，以提高安全性、能效并消除其產(chǎn)生的污染。汽車(chē)的未來(lái)顯然是在電力領(lǐng)域，輕度混合動(dòng)力汽車(chē)（MHEV）、插電式/混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV/HEV）和電池電動(dòng)汽車(chē)（BEV）的銷(xiāo)量正在增長(cháng)，盡管許多人希望這一增長(cháng)比目前更快。
車(chē)輛的幾乎每個(gè)方面都在發(fā)生變化–汽油動(dòng)力傳動(dòng)系統正在變成電動(dòng)的，這本身就推動(dòng)了整個(gè)車(chē)輛結構的進(jìn)一步變化，要求電動(dòng)機在電動(dòng)助力轉向（EPS）以及冷卻風(fēng)扇等領(lǐng)域取代機械驅動(dòng)的泵。實(shí)際上，許多機械、機電和液壓系統已被完整的電氣/電子系統所取代。由于這些新方案通常比以前的方案更小、更輕、更高效，更可靠，因此它們也用于ICE車(chē)輛，以減少化石燃料車(chē)輛的排放。
除了提高能效外，汽車(chē)廠(chǎng)商還堅定地關(guān)注其車(chē)輛的安全性。研究表明，所有事故中超過(guò)90％可歸因于駕駛員，因此汽車(chē)廠(chǎng)商的安全工作集中在協(xié)助駕駛員并最終接管駕駛的系統上，這在一段時(shí)間內是一種功能，直到車(chē)輛完全實(shí)現自動(dòng)駕駛。
半導體在車(chē)輛中的重要性
車(chē)輛中的創(chuàng )新有五分之四與電子相關(guān)，因此依賴(lài)某種形式的半導體器件。因此，根據McKinsey and Company的一份報告，汽車(chē)廠(chǎng)商每年在半導體器件上的支出約為240億美元。盡管汽車(chē)領(lǐng)域每年以約8％的速度增長(cháng)，但某些領(lǐng)域的增長(cháng)速度更快，特別是ADAS和自動(dòng)駕駛（18％）、LED照明（24％）和電動(dòng)汽車(chē)（42％）。
圖1：半導體是現代汽車(chē)電子系統的基礎
車(chē)輛包含的電子含量比以往任何時(shí)候都多，美國汽車(chē)工程學(xué)會(huì )（SAE）二級EV約有580美元主要用在圖像傳感器、雷達傳感器、分立開(kāi)關(guān)器件、電源模塊和照明。然而，隨著(zhù)LiDAR以及傳感器融合、寬禁帶（WBG）器件和激光照明技術(shù)的加入，預計這在4級EV中將增加兩倍至1,760美元。
在普通車(chē)輛中，三分之二的半導體成分來(lái)自模擬器件、功率器件和傳感器。上述每個(gè)產(chǎn)品領(lǐng)域由越來(lái)越多推出的ADAS系統、進(jìn)一步的汽車(chē)功能電子化和精密的照明系統推動(dòng)著(zhù)增長(cháng)。
圖2：每輛車(chē)的半導體含量，按汽車(chē)類(lèi)型【來(lái)源：iSuppli】
半導體技術(shù)的飛速發(fā)展，包括高性能寬禁帶(WBG)器件在商業(yè)上的可用性不斷提高，以及EV動(dòng)力總成的迅速發(fā)展，從一代車(chē)輛到下一代車(chē)輛的設計常常發(fā)生重大變化。半導體領(lǐng)域的持續創(chuàng )新使汽車(chē)廠(chǎng)商能夠減少排放/增加電動(dòng)汽車(chē)的行駛里程，提高自主性并減少關(guān)鍵電子系統的尺寸和重量，從而使最新一代的汽車(chē)對購車(chē)大眾更具吸引力。
汽車(chē)半導體技術(shù)進(jìn)入未來(lái)
就全自動(dòng)駕駛而言，視覺(jué)和雷達傳感器是同樣重要的感知技術(shù)，因為許多系統（防撞、盲點(diǎn)檢測、車(chē)道保持、標志識別、自動(dòng)緊急制動(dòng)（AEB）等）都依賴(lài)于車(chē)輛檢測并識別周?chē)h(huán)境的能力。車(chē)艙中越來(lái)越多地使用視覺(jué)傳感器來(lái)監視駕駛員和乘員，從而進(jìn)一步提高了舒適性和安全性。實(shí)際上，自動(dòng)駕駛汽車(chē)可含多達40個(gè)這樣的傳感器。
圖3：未來(lái)的車(chē)輛將包含幾十個(gè)基于視覺(jué)的傳感器
未來(lái)，更多的車(chē)輛將擁有包含圖像傳感器、超聲波傳感器、雷達和激光雷達（LiDAR）的系統，通過(guò)傳感器融合提高有效性、冗余性和魯棒性，而互補技術(shù)將協(xié)同工作以確保在所有環(huán)境條件下都能完美運行。
在動(dòng)力總成系統中，在惡劣環(huán)境下的能效和可靠性將仍是主要重點(diǎn)。消費者單次充電的成本和續駛里程與電動(dòng)汽車(chē)的成功緊密相關(guān)，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）將在提供前所未有的能效水平方面發(fā)揮重要作用，尤其是在動(dòng)力總成和車(chē)載充電系統中。盡管分立方案是眾所周知的，但將電源開(kāi)關(guān)IGBT和MOSFET及其相關(guān)的門(mén)極驅動(dòng)器以及溫度和電流檢測集成在一起的模塊方案（如功率集成模塊（PIM）或智能功率模塊（IPM））將顯著(zhù)地優(yōu)化系統。
照明將得益于越來(lái)越強大的智能，基于LED的系統將繼續提供更高能效的工作以及更大的功能。自適應大燈將智能地為駕駛員照亮前方的道路，同時(shí)確保迎面而來(lái)的駕駛員不會(huì )眼花。重點(diǎn)將轉移到尾燈上，先進(jìn)的基于LED的燈將變成動(dòng)畫(huà)，提供更清晰的方向指示，并且剎車(chē)燈將調節其強度以反映制動(dòng)力，從而提高道路安全性。將來(lái)，全自動(dòng)駕駛汽車(chē)不僅將使用車(chē)燈去“看”，而且還將作為與外界交流的一種方式。
車(chē)輛中最重的物品之一是將所有單獨的模塊化子系統連接在一起的布線(xiàn)。隨著(zhù)越來(lái)越多的電子系統被添加，并且由于數據內容呈指數增長(cháng)，數據速率和數據量激增，這些過(guò)時(shí)的線(xiàn)束變得更重、更昂貴并且完全不足。車(chē)載網(wǎng)絡(luò )（IVN）將提供傳輸數據所需的帶寬，同時(shí)又足夠精密，以確保所有與安全相關(guān)的消息都以高優(yōu)先級且無(wú)延遲地傳輸。
車(chē)輛復雜性不斷提高，與其他車(chē)輛和周?chē)A設施（如智能城市）的通信變得普遍，車(chē)輛架構將發(fā)生變化。以太網(wǎng)很可能會(huì )成為主導的IVN技術(shù)，從而促進(jìn)從基于信號的通信向面向服務(wù)的體系結構的過(guò)渡。
總結
汽車(chē)和汽車(chē)行業(yè)正在發(fā)生不可估量的變化。許多機械和液壓系統將被提高能效、安全性和舒適性的電子等效物所取代。半導體將是這些進(jìn)步的關(guān)鍵，并且隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的興起，半導體將成為所有汽車(chē)中最重要的器件。安森美半導體將繼續在這更安全、更綠色的未來(lái)發(fā)揮重要和有價(jià)值的作用，安森美半導體的圖像傳感器已經(jīng)每小時(shí)挽救9條生命，或每年挽救81,000條生命！
關(guān)于安森美半導體
安森美半導體（ON Semiconductor，美國納斯達克上市代號：ON）致力于推動(dòng)高能效電子的創(chuàng )新，使客戶(hù)能夠減少全球的能源使用。安森美半導體領(lǐng)先于供應基于半導體的方案，提供全面的高能效電源管理、模擬、傳感器、邏輯、時(shí)序、互通互聯(lián)、分立、系統單芯片（SoC）及定制器件陣容。公司的產(chǎn)品幫助工程師解決他們在汽車(chē)、通信、計算機、消費電子、工業(yè)、醫療、航空及國防應用的獨特設計挑戰。公司運營(yíng)敏銳、可靠、世界一流的供應鏈及品質(zhì)項目，一套強有力的守法和道德規范計劃，及在北美、歐洲和亞太地區之關(guān)鍵市場(chǎng)運營(yíng)包括制造廠(chǎng)、銷(xiāo)售辦事處及設計中心在內的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )。
（來(lái)源：作者：安森美半導體汽車(chē)戰略及業(yè)務(wù)拓展副總裁Joseph Notaro）
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