作为工业化时代的标志性产品，汽车逐渐成为人们生活中的必需品，而伴随着数字时代的深化，电子技术的全面应用，在某些程度上完全颠覆了汽车这个产品的旧有概念，将汽车引入一个全新的信息化移动生活交通工具的新时代。

安全，舒适与节能高效，这是汽车工业不断的追求，更是电子产品在汽车中应用的最大推动力，可以说，未来汽车在这三方面技术上的提升，绝大多数都会依赖于电子技术的进步与应用。

蓬勃发展的车用半导体

虽然经过前几年的经济危机之后，全球汽车总产量并没有太明显的增长，但并不影响汽车电子市场的蓬勃发展，这主要得益于电子产品在整车中所采用的数量越来越多，所占有的价值越来越高的原因。以整体市场规模来看，汽车用半导体2012年的整体市场规模达到224亿美元，并且还会快速增长。据估计，2011年-2019年间，单车半导体用量的价值将从267美元增加到330美元，这促使车用半导体的总体市场复合年增长率高达7.3%，不仅远高于汽车产业的增长，也高于半导体市场的平均增长率，这也让众多半导体厂商纷纷将汽车电子作为自己非常重要的业务之一。

在技术方面，半导体的应用让汽车电子有了完全不同的含义。汽车电子技术在经历了零部件层次的汽车电器时代、子系统层次的单片机（汽车电脑）控制时代之后，已经开始进入汽车网络化时代，并向汽车信息化时代迈进，这是未来汽车电子市场的重要发展趋势之一。未来汽车行业的革新变化必然是汽车电子的发展变化，现在的汽车都会有几十个电子控制单元（ECU），ECU从安全性、稳定性到娱乐系统，管理着汽车中的各项功能，这将对复杂的定时和信号完整性问题提出挑战。另外，先进的电子技术和车载网络技术将会获得广泛的应用，车上会具备分布式、网络化的电子控制系统，整车电气系统被连成一个多ECU、多节点的有机的整体，同时具备更加完善的性能。

在未来几年里，如下领域预计将推动汽车电子的增长和技术创新，这些领域包括：减少排放和提高发动机效率：传统的机械系统向电子控制过渡以提高安全性和减少功耗：增强个性化功能，如导航和通信系统：方便性和舒适性的日益增长的需求。此外，新兴国家对汽车日益增长的需求也会促进汽车电子市场的增长。为满足这些需求，一些新的技术和方法也应运而生，比如线控技术、汽车巡航控制系统、成员感知系统、移动多媒体系统和电气系统电压升级等。在安全性方面的主动安全系统如TPMS，ADAS等应用：动力性方面的启动一停止系统和混动电动市场：舒适性方面的AFS，LED，PDc等应用系统推广；以及在经济性方面的节油减排技术如驱动部件电子化，电机驱动等应用都是的主流应用和技术趋势，正在和将要推动市场和产业的发展。

在动力系统方面，由于人们需要能耗低、效率更高的汽车，动力系统变得更加复杂。所以混合汽车的研制、更高效的传动系统和电动转向（EPS）等新技术也会被广泛应用。

TPMS和RFID系统在汽车内部安全和防盗系统、车联网中的采用，提出了开发和测量实时RF系统的需求，而更多汽车网络总线如MosT的应用，又丰富了汽车的功能和新技术的体验。在汽车总线、网络、新能源动力系统、数字射频及分析等方面都将是汽车电子市场的主要增长点。

中国作为全球汽车产销第一大国，这个市场已经成为汽车电子竞争的最关键战场，2012年到2017年，中国汽车电子市场的复合增长率高达10.67%，考虑到中国巨大的市场容量，这个数字是极为惊人的。未来几年中国汽车电子的主要增长点来源于三大领域。

首先，重点领域是绿色节能。随着不断出台的激励政策，混合动力和电动车会得到社会以及消费者越来越多的关注，混合动力车和电动车的锂电池技术必然有所突破，这时如何有效地监控锂电池使用情况，并保护汽车的运行系统就变得非常重要。针对这一应用ADI开发了相应的锂电池管理和隔离芯片。另外，在各项政策和规范的推动下，整个汽车产业链必将提高对燃油经济性和降低排放的重视和投入。ADI在动力总成中的传感器和传感器接口产品以及方案将大有用武之地。

同时，消费者的安全意识也在不断提高，汽车的安全应用是我们的另一个重点发展领域，比如安全气囊和电子车身稳定系统，以及对于基于雷达、视觉信号处理的高级驾驶员辅助系统、更精确的MEMS加速度计和陀螺仪等高性能数字信号处理器的需求不断升级。

最后，消费者对汽车的娱乐性和舒适性也越来越重视，汽车不仅要有强大的动力和安全性，还需要有如同家庭影院般的音视频享受，因此会带动为汽车音频系统提供单芯片高保真音频解码、均衡和滤波的高性能转换器（ADC、DAC）和数字信号处理器（DSP）等汽车电子市场的进一步发展。另外，为了进一步提高行车舒适性和安全性，车厢主动降噪技术正在被各大车厂关注和开发。

动力总成与安全

动力系统和安全，是传统汽车一直强调的地方，也是汽车电子最早期应用的重点市场，近年来，汽车的动力系统要求燃油效率越来越高，而安全方面，辅助驾驶系统以及主动安全系统都是汽车电子在汽车中应用的热点应用。

消费者从最初对汽车的基本代步功能需求已经逐渐转向对安全等更高层次的需求。第三方公司的调研报告显示，安全类汽车半导体部件的增长速度在汽车电子里是位于前列的。主动安全系统方面，目前已广泛采用的汽车电子主动安全技术主要有自动防抱死刹车系统（ABS）、电子刹车辅助系统（EBA）、电子制动力分配装置（EBD）、驱动防滑系统（ASR）、电子稳定控制（ESC）、防翻滚以及翻滚检测（Rollover/RollStability）、自适应巡航控制装置（ACC）和高级驾驶辅助系统（ADAS）等。

已经发生的趋势是，TPMs和ESC系统的装车率在快速上升，同时标配Esc系统的车型也在不断增多。由此带来的电子系统数量和规模在不断扩充，尤其需要更多的MEMS传感器来感测碰撞的不同部位以及车身姿态。同时，多种传感器的融合，来降低系统复杂度和系统成本，也是另一个趋势。在辅助驾驶领域，ENCAP已经引入了相应系统的加分项，国内标准也在快速跟上。这个领域将带来雷达、视觉信号处理芯片的又一增长驱动。而着眼于未来的话，高级驾驶辅助系统（ADAS）将会是未来两三年汽车电子市场的开发热点，将带来高性能DSP、视频转换器、视频放大器等芯片的需求增长。随着平台和解决方案成本的下降，ADAS系统的配备已经从高端车型向中端甚至入门级车型中快速渗透。

飞思卡尔汽车电子高级市场经理康晓敦认为，在动力总成方面，汽油机直喷会有更多车厂所采用：同时采用起停系统的发动机也会进一步增多。这样会使发动机在进一步减少废气排放的同时，兼顾节能的要求。动力总成系统对MCU定时器方面的要求非常高。我们会在加强飞思卡尔传统eTPU的基础上，增加更多的定时器系统种类，以满足不同用户的需求。另外，除了MCU之外，针对一些先进的控制技术，飞思卡尔也会有相应的智能模拟器件和传感器不断推出，比如用于汽油机直喷系统的控制芯片等。在安全性方面，基于77GHz雷达的主动安全系统及基于汽车以太网技术的ADAS系统（如前视、后视及360度环视系统等）将逐渐为汽车电子业界带来更先进的汽车安全性能，再加上与其配套的32位多核Mcu，可以极大地提高主动安全系统的稳定性和准确性。在车身电子方面，分布式控制的进一步发展会提升整车的舒适性能，当然网络节点的增加也势必要求集成化程度更高的产品和网络处理能力更高的MCU。

英飞凌微处理器在全球汽车动力总成的应用中应用极为广泛，英飞凌科技（中国）有限公司汽车电子，中国区市场部总监杜曦介绍，应对未来市场对发动机控制系统的严格要求，对于微处理器的运算能力、实时能力、存储空间及功能安全都提出了新的挑战。主动安全无疑汽车安全的发展主流方向，其中会包含如图像，雷达波信号输入及处理，从2D或3D等等，诸如此类的技术层次不穷，百花斗艳。从半导体和电子系统来看，要进一步提升主动安全系统的稳定性和准确性，首先要有高性能的微处理器，包括多核架构微处理器。比如一个核处理系统正常运作，一个核处理图像或雷达扫描的信号，还得有一个核随时监控系统状态等。英飞凌新一代的32位多核架构微处理器，为客户的汽车电子应用包括发动机的准确，精确和安全控制提供必要率器件上也会推出功能强大的系统芯片、电机预驱芯片等一系列产品以满足市场的应用需求。

ADI公司汽车电子行业中国区市场经理许智斌则总结，在主动安全领域，侧翻与稳定性控制（ESC）是对当今主流安全系统的全新改进。需要MEMS加速度传感器和角速度传感器来感测车身姿态。同时，由于这样的传感器往往安装在振动比较恶劣的位置，所以需要传感器具有很高的振动冲击抵御性。这是对MEMS传感器的一个挑战。高级驾驶辅助系统（ADAS）的核心，是通过视觉或者雷达技术检测车辆周围的环境信息，经DSP处理，然后采取相应的预警或干预措施。由于主动安全的核心是信号的采集和处理，所以这对半导体厂商在模拟技术、高频技术以及数字处理方面有很高的要求。ADI可以提供基于视觉的的基础部件支持。配合动力总成的应用，在功智能辅助驾驶方案，这一方案采用了我们的DSP、视频转换器、视频放大器等芯片。

IHS Automotive资深分析师刘凌青认为，与安全与信息娱乐系统相关的汽车电子领域会有最大的增长潜力，比如先进驾驶员辅助系统，导航，车载智能显示等。这主要是因为两方面的原因。第一，消费者和车厂现在都越来越关注这些方面。第二，随着技术进步和持续扩大的生产规模，产品的成本也在稳步下降。许多先进驾驶员辅助系统（ADAS）都会用到摄像头，比如主动定速巡航系统，远近光灯自动切换系统，车道偏离警示系统，360度全景倒车系统等。这些系统都会在中国市场上获得快速的发展。此外，行车记录仪在后装市场上也正变得越来越受欢迎。

展望未来，汽车制造商正在高度关注MPG数据。为实现此目标，需要强调改进或尝试新的动力传动技术，比如混合动力、涡轮增压、直接喷射。为了达到这个目标，爱特梅尔汽车电子亚太区市场总监吴彦翔表示，必须同时进行电子控制和机械改进，因而需要更大的微控制器处理能力，并且部署大量的电子传感器。关键的挑战就是要使用较少的功耗来实现此目标，而这正是汽车OEM厂商和一级供应商开始考虑用于汽车的更好、更新的半导体解决方案的时候。爱特梅尔作为一家汽车半导体供应商，一直在寻找减少我们解决方案的功耗，同时增加功能数目的方法。例如，我们拥有瞄准无刷直流马达驱动的独特解决方案，由于具备更高的效率，因此其使用将会增加。

传感器的舞台

相比于前面的传统技术，传感器的应用则是汽车电子众多革命性创新的最大动力所在，借助各种传感器，电子技术将汽车从简单的交通工具变成了真正的智能化移动交通工具。汽车的动力，安全及车身应用功能越来越全面和深入，对传感器的需求量及功能也越来越多，应用领域越来越广。比如在动力总成方面的速度、压力、空气流量温度等信号检测，车身应用里的光线、压力、空气质量、温度等，在安全应用领域就更多中要求了，包括用于胎压检测，高敏感度压力传感器去触发气囊，车体状态的惯性，角度检测，用于测距的超声波，雷达及图像检测等。对传感器的要求将会越来越智能，功能越集成，接线少，可靠安全。

IHS Electronics&Media微机电&传感器首席分析师Richard Dixon介绍，MEMS压力感应器在20世纪80年代开始被运用于汽车进行引擎管理，随后许多硅器件被相继采用，最著名的也许是安全气囊感应器。现在在高端汽车中有多达50个MEMS感应器（4种主要型号，总共至少10种类型）。至少18种应用是为压力传感器，还有多种其他，如用于夜视系统的微测辐射热计型微机电系统，探测空气质量的气体传感器，和用于防碰撞感应的声音传感器等。IHS认为在未来的5～10年中，传感器应用不会有任何放缓的趋向，特别是传感器和电子器件将延伸至成熟市场中的低价车辆，或是新兴市场中那些电子器件数量低于平均水平的汽车中。

在前面提及的汽车主动安全方面，需要更多的MEMS加速度传感器和角速度传感器来感测碰撞的不同部位以及车身姿态。同时，多种传感器的融合，来降低系统复杂度和系统成本。由于这样的传感器往往安装在振动比较恶劣的位置，所以需要传感器具有很高的振动冲击抵御性。对于发动机和动力总成的应用，需要诸多传感器，以及传感器后端的接口和信号调理芯片。以满足对压力，电流，位置，速度，液位，和温度的参数的精确传感和信号处理。

作为承担信息捕获的元器件，传感器是车内很多获取外部信息功能的关键。Aptina公司汽车、工业和医疗（AIM）事业部高级策略市场经理Narayan Purohit介绍，由于汽车的功能要求增加，从基本的后视摄像头到行人360度视角检测和交通信号识别等多项其它功能，每辆汽车中基于CMOS传感器的摄像头数目有望增加。这可能加快融合摄像头系统的发展，在这样系统中，单一传感器将不仅仅是发挥类似机器视觉的作用，如车道偏离报警、碰撞报警等，还能够实现后视摄像头、360度视角摄像头或其它观测功能。第二个主要发展趋势是“车室内”应用，比如驾驶员监控，乘客监控和/或带有手势识别功能的信息娱乐控制。此类要求可能加快如“全局快门”传感器和手势识别等相关技术的部署和应用。第三，主动安全性应用增多可能推动符合ISO26262标准，以及未来与ASIL B和ASIL C系统的符合。

安森美半导体全球汽车电子方案总监贺宝康（Herve Branquart）谈及关于电子稳定程序（ESP）及避免碰撞功能，认为半导体技术的挑战就是掌控汽车中的信号。这些系统透过长线缆连接并将信号传输回至互连的计算单元。然后中央控制器将设定要激活的致动器优先顺序。该技术挑战之一就是转向采用微机电系统（MEMS）传感器，用于这些陀螺仪应用。市场上将出现能够在单芯片中集成MEMS与智能电路的半导体技术，带动更大的半导体需求。半导体公司面临的挑战就是与传感器公司竞争，取得他们的原有客户。且专门技能须下传移到供应链。

另一方面，视频采集应用将带来大量的应用机会，因为CMOS图像传感器的大小受分辨率主导，而非最小技术设计特征主导。半导体公司将设计更大裸片尺寸的CMOS图像传感器。另一方面，必须片上处理图像传感信息，以简化及加速决策过程。因此，结合CMOs图像传感器及智能电路的技术将获从视频采集应用获益众多。当今的雷达、超声、激光雷达等都是与CMOS图像传感器竞争的技术。但成本仍然是个问题。

电动与混动的障碍

电动与混合动力汽车代表着汽车节能技术的未来，但两种新动力的汽车虽然前景被一致看好，实际的市场接受速度却并不快，英飞凌科技（中国）有限公司汽车电子中国区市场部总监杜曦认为，主要还是要针对目前的用户体验上，如何使用户从驾驶内燃机汽车到混动或电动的体验无缝衔接。首先当前面临的主要问题比如续航里程短的问题，对电池及电池管理技术等会有很高的期待。另外从实现的技术路线及系统拓扑结构上，也要考虑系统的性价比，如何要能被市场所接受及容易推广，例如欧洲近两年来所提倡的48V启停（微混）系统，就以其较高的性价比得到全球许多车厂的支持，在现有内燃机基础上，最少的部件改动和添加，就能达到较高的能源节省目标，并且不会减低用户的驾驶体验。

新的EV和HEV汽车需要两项基本的技术：大容量蓄电池和高效的电动马达。这些技术需要使用高于到目前为止汽车一直使用的标准12V电压，现在汽车中具有48V或120V，或288V甚至更高的电压。这推动业界开发经优化在这些电压下工作的功率半导体器件。飞兆半导体全球汽车销售及应用副总裁Joseph Notaro认为该公司拥有应对这一挑战的有利条件，提供最广泛、最全面的功率产品组合（功率MOSFET、IGBT和功率二极管），涵盖从30v直到1200V的整个电压范围。功率半导体和封装技术的新发展可以减少功耗和重量，从而推动减少CO2排放，并且提升燃料经济效益。功率半导体技术的新发展是电动马达使用增加的核心（不仅驱动辅助负载，并且驱动主要的牵引逆变器）。

同时，成本也需要进一步降低。特别是电池成本很重要，关乎行驶距离问题。如今缺少的是良好的电池充电基础设施。安森美半导体全球汽车电子方案总监贺宝康（Herve Branquart）看到，行业转向新能源汽车的发展过程也不会太顺利，因为政府征收传统汽车的燃油税，如果想令电动汽车获更广泛的使用，还须顾及如何转报成电力/费的问题。混合动力汽车的未来则更明朗，尤其是在微混合技术方面，将会使用更小的电池、更小的电动发动机及热动发动机来为电池充电。电能的本地化生产也很重要。混合动力也是非常适合于市区驾驶的技术。如果电池与交流主电源之间有低阻抗连接，而且使用相对慢的充电过程，那么插电式混合动力及纯电动汽车的能效就能提升至最高。如果摒弃这两项主要限制条件，能效将始终降低。高能效的感应充电方案及快速电池充电技术的改进还需做更多的工作，但这些汽车中的功率电子电路的能效并非主要障碍。通过汽车行业合格认证的大功率电子的供应商数量未来几年将需扩大，新的进展将以更低的成本提供同样提高的能效。在电池监测方面，相当多的竞争硅方案几乎无法配合系统要求的不断变化。IC供应商与广泛的客户群需要有效的关乎安全的设计衔接沟通。最后，电池组的能效与其系统成本将会靠主动式平衡等技术获改进。

由串联、高能量密度、高峰值功率锂聚合物或锂铁磷酸（LiFeP04）电池组成的大型电池组被普遍用于全电动（EV或BEV）和混合燃气/电动汽车（HEV和插电式混合电动汽车或PHEV）、储能系统（ESS）等各种应用。据预测，电动汽车市场对大规模串联/并联电池组将有很强的需求。PEV和EV销售在2012～2020年度的复合增长率（CAGR）将达到37.4%。凌力尔特公司电源产品市场总监TonyArmstrong看到，对大容量电池的需求越来越强烈，而电池价格一直非常高，是EV或PHEV价格最高的组件。对于能行驶几十公里范围的电池，其价格通常就要超过10，000美元。高成本可以通过使用低成本/翻新电池来减轻成本压力，但这类电池会有较大的容量不匹配问题，这会缩短可使用时间和一次充电后的行驶距离。即使是成本较高、质量较好的电池也会老化，不断重复使用会导致电池失配。要提高不匹配电池的电池组容量，可以通过两种方式来实现：开始时采用较大的电池，但这样做非常不符合成本效益：或采用主动平衡技术，这一新技术能够恢复电池组的电池容量，有快速上升的势头。

当一个电池组中的每节电池具备相同的电荷状态（soc）时，这些电池就是“平衡”的。SOC指的是每一电池随着它的充电和放电，相对于其最大容量的剩余容量。在电动型汽车和电网存储系统中，这些数值是典型的SOC限制，电动型汽车和电网存储系统使用非常大和非常昂贵的电池，更换费用极高。电池管理系统（BMS）的主要作用是，仔细监视电池组中的所有电池，确保每一节电池的充电或放电都不超出该应用充电状态限制的最小值和最大值。

测试的挑战

汽车电子测试系统越来越需要突破性的解决方案，来降低测试成本，为厂商提供更强的竞争优势。汽车电子的系统及部件也越来越多，竞争也越来越大，最为突出的就是成本的降低。汽车电子作为智能嵌入，式系统的典型应用，是当前汽车设计中新的推动力量。每秒做出数千个决策的各种复杂嵌入式设备的采用，使最新的安全和效率技术成为可能。不管是设计简单地调节镜子的系统，还是设计监控并行混合动力装置的系统，都离不开嵌入式系统技术。嵌入式设备的使用及在整个车辆中传送关键信息，使得设计、调试和检验汽车的这些设计所需的测试过程的复杂程度都提高了。而更低成本的嵌入式系统测量测试技术来使汽车生产商获得更多竞争优势，并使其获得更加广泛的应用。

泛华恒兴ATE方向技术主管阚宏伟介绍，为了减少开发周期、降低测试成本，仿测一体技术将得到更广泛和深入的应用，尤其在汽车发动机电控单元开发过程中。通过这种技术，在设计阶段就可以通过各种模型仿真实际汽车使用工况，测试硬件输出状态，使问题暴露在设计开发阶段。对汽车电子零部件来说，复杂性越来越高，例如汽车点火线圈越来越多的采用多点点火技术，即在一个气缸做功行程，多次点火使油气混合物能够更充分的燃烧，提高发动机效率并能有效的降低排放。点火线圈测试中点火波形参数是非常重要的判据，点火波形频率的提高对测量系统波形的捕获能力和计算分析能力提出了更高的要求，采用泛华PXI总线设备，保证硬件高速采集，然后通过软件对波形分析处理能够很好的解决这个问题。

汽车传感器是汽车的鼻子、耳朵和眼睛，是汽车智能化和电子化的基础，有着广泛的应用前景。汽车传感器测试最大的挑战是物理环境的创建，比如氧传感器测试需要有不同配比的气体介质模拟汽车尾气成分，爆震传感器需要提供振动源模拟汽车发动机体的振动状态……并且汽车上的电磁环境、温度环境是多样和复杂的，这些往往都需要在测试系统中能够模拟，进行复合测试。泛华汽车传感器验证平台针对整车厂家和零部件厂的应用需求，可以对汽车上常用的传感器，如轮速、曲轴、凸轮轴、压力、温度、油位等，进行胜能测试和高低温环境下的耐久性测试，且可以达到汽车上极限使用状态，如模拟发动机转速到10000RPM，使用环境温度-40℃。

随着混合动力汽车的发展，更高效的逆变技术、传动系统和电动转向（EPS）等技术的应用，越来越需要完善的测试工具，以迅速简便地对动力进行系统测试。这将对汽车电子的测量项目提出新的挑战，例如：功率器件、磁性器件的能耗、效率、安全工作条件及系统对负荷变化和RF瞬态信号的响应，当然这只是其中一小部分。所以完善的系统、器件分析测试工具是解决这些挑战的方案之一。泰克公司中国区行业渠道电力电子开发经理王跃伟认为，该公司的汽车电子测试方案如示波器、高压/电流探头、功率测量软件和参数测试以及最新的功率分析仪可以很好地应对这方面的测试挑战。

电机是新能源汽车的主要动力来源，其在新能源汽车中的应用也为嵌入式控制系统开发人员和测试工程师带来了新的挑战，速度便是其一。电子驱动引擎控制单元（ECU）控制算法的运行速度必须远快于内部燃烧引擎的动力传达ECU。更快的速度需求使得传统的HIL测试不足以支持测试电机ECU。而电机的仿真必须具备高仿真精度，HIL测试系统则必须在1us的时间内执行仿真模型，以充分显示电机的实际操作。之前，高精度仿真和高速度运行似乎不可能并存，许多测试工程师不得不因此采用更为昂贵的测功器或现场测试来验证他们的嵌入式软件。

TSOL公司与NI合作开发了用于NI VeriStand的JMAG附加软件模块，JSOL是JMAG机电设计和开发仿真软件的缔造者。该附加软件模块使用由FEA生成的电感与反电动势（EMF）数据，进行电机模型的实时仿真。由于电机结构的不对称性会产生非正弦通量和电流，经典的D-Q模型就不再适用，这时就需要采用FEA技术。混合动力汽车制造商采用了高速电机，这对于优化生产空间和成本来说十分重要。