汽車電子組件：一個正在發展的世界(下)

汽車中增長最迅速的應用：

車載信息服務

　　汽車行業中增長速度最快的市場(特別是在西歐國家)是用于安全、導航、信息和娛樂的車載信息服務電子產品。據市場研究公司Strategy Analytics稱，整個汽車車載信息服務市場2008年的銷售收入將達到37億美元，預計2009年的銷售收入將達到45億美元。將近85%的歐洲車載信息服務市場(包括終端、組件和服務)集中在五個國家：德國、法國、英國、意大利和西班牙。推動車載信息服務解決方案在歐洲的應用的一個重要因素是更嚴格的安全規定禁止在汽車中使用手機(沒有免提配件的)。而且，由于交通阻塞，歐洲人平均每年花費在汽車中的時間達275小時。這種狀況在中國沒有太大的區別。中國的交通擁擠狀況正在增長。因此，人們日常需要的通信、獲取信息、娛樂和舒適等功能都將逐漸地在汽車內完成。

　　據市場研究公司iSuppli稱，收音機和CD光驅等傳統的企業娛樂系統正在被支持可下載內容的便攜式數字設備所取代。為了適應這種趨勢，汽車廠商正在設法安裝連接功能，把傳統的內置汽車收音機與手機、MP3播放機、GPS設備和其它便攜式媒體平臺等下一代移動消費者產品連接在一起。


圖1 汽車中增長最快的部分，尤其是在西歐國家，是用于安全、導航、信息娛樂的Telematics

　　除了允許免提電話和把便攜式消費者設備與汽車內的車載信息服務網絡連接在一起之外，車載信息服務平臺還能夠實現互連網和電子郵件接入、GPS導航、隨需應變的Web服務，如有關交通的信息、實時新聞、付費電視、遠程診斷與維護，甚至還有可能用于付費和一旦發生事故時自動撥打急救電話。

　　車載信息服務中最廣泛接受的通信協議是USB和藍牙。藍牙技術提供的聲音質量和免提功能可以避免駕駛員精力分散。至少有20%的事故是由于駕駛員精力分散引起的。在汽車應用中使用的其它無線技術還有衛星無線電、蜂窩網絡(GSM/GPRS)、Wi-Fi、ZigBee、超寬帶和WiMax。后面這些技術對于豐富多媒體內容的高帶寬傳輸是為長理想的。由于其靈活性和低成本，ZigBee將越來越多地應用于汽車的車載信息服務中，在非重要應用中取代電纜連線，如汽車內廣播和傳感器控制等。對于目前的系統來說，WiMAX能夠提供更快的速度和帶寬。在拉斯維加斯舉行的2008年國際消費電子展會上，寶馬索伯F1車隊與英特爾合作推出了一個演示。在這個演示中，參觀者能夠遙控F1汽車，盡管汽車位于數百米遠的地方。美國汽車廠商克萊斯勒最近宣布了一項高級移動WiMAX的進展。這項技術使用一個800x480像素的觸摸屏，用PC式的互聯網瀏覽功能提供GPS導航。

　　據市場研究公司iSuppli稱，在連接需求的推動下，2012年整個汽車信息市場的規模將從2006年的383億美元增長到538億美元。僅便攜式導航設備的出貨量就將增長三倍。2012年的便攜式導航設備出貨量將從2008年的1400萬臺增長到大約4200萬臺，復合年增長率大約是7%。最新的汽車用硬盤的存儲容量已經達到了40GB以上，可以存儲歌曲和電影等多媒體信息。新的面向連接的信息娛樂系統的需求為芯片廠商創造了巨大的機會和挑戰。汽車信息娛樂應用半導體組件市場2012年的銷售收入將從2006年的41億美元增長到70億美元。芯片廠商的主要挑戰是復雜性。對于標準化、可伸縮性和互操作性的需求將日益增長。為了鼓勵在不損害安全、可靠性和質量的情況下普及車載信息服務解決方案，減少成本也是至關重要的。

　　車載信息服務功能通常是由一個控制器管理的。具有中、高水平計算能力、高帶寬和高內存容量的控制器可以管理語音識別、視頻和軟件定義的廣播等高級功能。車載信息服務一般還需要數字信號處理器(DSP)、場可編程門陣列(FPGA)/復雜可編程邏輯器件(CPLD)。除了車載信息服務和信息娛樂系統之外，安全系統也將產生相當多的收入。汽車安全也是半導體的日益增長的和穩定的市場，其原因也是由于管理規定的影響。集成在新的汽車型號中的高級安全系統包括車道偏離警告系統、碰撞避免和行人檢測系統。這些技術的實施對于提高日益擁擠的道路上的安全是非常重要的。在2006年，美國、歐洲和日本的道路交通傷亡人數一共是9.4萬人，推出的各種計劃預計將在2010年把道路交通傷亡人數減少到6.3萬人。有數據表明，如果駕駛員的反應速度快半秒鐘，一半以上的事故就可以避免。在歐洲，三分之一的事故是由于變道或者離開車道造成的。三分之二的事故是由于不注意造成的。

　　行人是最容易受到傷害的。僅在歐洲，與汽車碰撞行人和自行車有關的交通事故就造成了大約9000人死亡和20萬人受傷。汽車安全應用的電子系統的一些例子包括防抱死制動系統(ABS)、電動助力轉向(EPAS)、自適應巡航控制(ACC)、穩定控制和氣囊系統。高端汽車型號也采用自動巡航控制系統、盲點監視、車道偏離警告、夜視和駕駛員瞌睡報警器等高級功能。汽車公司正在采用各種總線互連系統以減少連線的復雜性，從而減輕重量和降低成本，同時提高燃料的效率。最普通的標準是美國的J1850、控制器局域網(CAN)和局部互聯網絡(LIN)。市場上的大約80%的CAN轉發器和微控制器是用于汽車應用的。

　　向FlexRay等新的數據傳輸協議過渡將顯著減少耗油量。FlexRay協議也是實施x-by-wire技術的一個良好的候選者。x-by-wire正在使用處理器驅動的電子控制元件取代液壓和機械控制系統。Flexray系統目前在某些豪華汽車中應用，預計在未來幾年里將在汽車行業普及。此外，以太網和面向媒體系統傳輸(MOST)都是非常有潛力的技術，特別是對于診斷和汽車多媒體應用。


表1 2004-2009年以產品分類的全球汽車半導體市場 (單位：10億美元)
數據來源： BCC Research Group

軟件是汽車的關鍵

　　汽車信息系統日益增長的復雜性將繼續推動操作系統和軟件提供商開發優化的軟件平臺，無論采用什么集成電路或者總線協議。汽車中包含的大量的功能已經改變了汽車廠商使用軟件的方式。軟件將成為汽車系統關鍵的差異化因素。軟件對于實現語音識別、視頻壓縮器和消除錯誤等高級的功能是極為重要的。而且，汽車領域非常需要穩定俄可靠的操作系統。下一代復雜的企業系統中將需要一個以上的操作系統。這些操作系統包括微軟的Windows汽車操作系統和開源軟件的Linux操作系統。這些軟件將在汽車的車載信息服務中發揮重要作用。美國風河系統公司(Wind River Systems)最近發布了新的基于為汽車優化的商業Linux的軟件平臺。這個軟件能夠加快汽車行業的車內信息娛樂系統創新的應用的上市時間。這個Java環境非常合適在車載信息服務系統中共享資源。對于重要任務功能來說，QNX和Osek/VDX等實時操作系統(RTOS)是首選的系統。QNX是最常用的實時操作系統，應用在180多種型號的汽車中。此外，主要的EDA(電子設計自動化)公司最近也增強了他們為汽車市場提供的工具。

　　例如，Cadence是寶馬-索伯F1車隊正式的軟件解決方案提供商。MathWorks發布了一個新的Simulink環境發布版本。這個開發環境能夠方便和有效地自動生成兼容Autosar標準的代碼。

汽車行業最后一個待開發的領域：綠色汽車

　　汽車市場最重要的推動因素之一毫無疑問是日益關注的環境問題。由于更嚴格的環境管理規定，汽車廠商正在積極地向”綠色“技術發展。這些技術將減少污染排放，提高引擎效率和使用替代的能源，如電子汽車和混合燃料汽車，干凈的柴油機和燃料電池等。只有電子能夠減少汽車的污染排放，同時保證高水平的安全和舒適程度。這個問題正在吸引市場上的廠商的關注，并且一直是SEA世界大會的討論話題。SEA世界大會每年4月在美國的底特律召開。這個問題也將是今年11月在德國慕尼黑舉行的電子貿易展會上的一個熱門話題。

　　市場研究公司預測，到2010年，混合燃料汽車將占全球銷售的輕型汽車的3%。Paumanok公司預測稱，到2010年，HEV(混合電子汽車)汽車產量將超過300萬輛。到2015年，這個數字將增長到800萬輛。混合燃料汽車在中國也擁有巨大的潛力。通用汽車公司正在中國為北京奧運會生產混合燃料汽車。通用汽車與上海汽車工業公司組建的合資企業上海通用將大批量生產混合燃料汽車。全球僅次于通用汽車的第二大汽車廠商和環保汽車的先驅豐田公司在2005年年底已經開始在中國生產其流行的普銳斯(PRIUS)混合燃料汽車。

　　與傳統的汽車相比，混合電子汽車將采用更多的電子原件。雖然混合燃料汽車中使用的最昂貴的組件是電池，電源電子產品是第二昂貴的組件，甚至占一輛汽車總成本的20%。

　　除了32位處理器之外，代表混合燃料汽車電子控制的核心的半導體元件(逆變器/變換器)還包括驅動器、DC/AC、AC/DC和DC/DC變換器、由絕緣柵雙極晶體管(IGBT)構成的調節器、功率場效應管和功率二極管。主要的IGBT和功率場效應管廠商包括飛兆半導體、英飛凌、International Rectifier、Ixys、意法半導體和Vishay Intertechnology。電感、變壓器、過濾器、電容和許多其它的無源組件也在爭奪在汽車上的應用。無源組件在2010年的市場規模將達到17億美元，在2015年的規模將達到46億美元。