消費(fèi)者對(duì)需求的日益增長(zhǎng)牽引著汽車(chē)電子的增長(zhǎng)

受到全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的緊迫壓力，汽車(chē)OEM們處于一個(gè)對(duì)可靠性、成本效益、以及安全性需求越來(lái)越高的環(huán)境中，而且這種需求正持續(xù)不斷地挑戰(zhàn)著整個(gè)汽車(chē)電子領(lǐng)域。消費(fèi)者對(duì)能夠增強(qiáng)舒適度和安全性的功能需求日益增長(zhǎng)，這進(jìn)一步牽引著汽車(chē)中電子部分的增長(zhǎng)。

考慮到汽車(chē)市場(chǎng)固有的成本壓力，未來(lái)勢(shì)必將引入更多的中國(guó)本土汽車(chē)制造商。而隨著中國(guó)汽車(chē)電子的擴(kuò)展和成熟，我們預(yù)計(jì)中國(guó)本土制造商的需求將會(huì)大幅增長(zhǎng)。

功率器件將有較大發(fā)展機(jī)會(huì)，但仍須謹(jǐn)慎評(píng)估電氣和熱性能

汽車(chē)對(duì)功率產(chǎn)品的需求正在全方位擴(kuò)展。幾年前，汽車(chē)中的功率器件大多數(shù)都是55V到60V的MOSFET，主要用于汽車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)?，F(xiàn)在的汽車(chē)則采用20V到600V的功率器件。對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)向及制動(dòng)這類應(yīng)用，開(kāi)發(fā)工程師正在尋找具有低導(dǎo)通阻抗的高性能低壓溝道型MOSFET，以降低汽車(chē)的功耗。壓電噴射或高強(qiáng)度照明等其它應(yīng)用需要100V到200V的功率器件和驅(qū)動(dòng)器。而點(diǎn)火IGBT和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)在使用300V到1000V以上的IGBT。

電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向讓汽車(chē)設(shè)計(jì)人員能夠改變駕駛者對(duì)車(chē)輛的感覺(jué)。由于提供軟件的不同，相同的系統(tǒng)通過(guò)控制可以感覺(jué)起來(lái)像大型的豪華轎車(chē)或緊湊敏捷的跑車(chē)。這就要求將幾年前的完全液壓式控制系統(tǒng)改為低阻抗的電機(jī)控制系統(tǒng)。在線圈上開(kāi)關(guān)點(diǎn)火應(yīng)用中，汽車(chē)的每個(gè)汽缸都有專用的點(diǎn)火線圈，每個(gè)線圈帶有高壓點(diǎn)火IGBT。這樣，汽車(chē)就不再需要既昂貴又頻生可靠性問(wèn)題的高壓點(diǎn)火線了。通過(guò)改變點(diǎn)火系統(tǒng)的架構(gòu)，并在線圈中采用電子產(chǎn)品，引擎控制模塊可以獲得更多的關(guān)于點(diǎn)火質(zhì)量和時(shí)序的實(shí)時(shí)信息。

從功率半導(dǎo)體供應(yīng)商的角度來(lái)看，車(chē)用電子產(chǎn)品行業(yè)最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是處理汽車(chē)日益增長(zhǎng)的功率需求。而隨著汽車(chē)中的電子產(chǎn)品越來(lái)越多，熱量已經(jīng)成為一個(gè)令人頭痛的問(wèn)題。與此同時(shí)，系統(tǒng)日趨小型化，而良好的散熱能力越來(lái)越難實(shí)現(xiàn)。

以上述的點(diǎn)火線圈為例，點(diǎn)火IGBT位于塑料線圈中，沒(méi)有機(jī)械散熱器可用。這樣，線圈就被直接安置在靠近排氣管的汽缸上面。這些IGBT的額定工作溫度為175度。相關(guān)挑戰(zhàn)在于額定熱量一般與功率半導(dǎo)體器件的大小有關(guān)。因此，先進(jìn)的技術(shù)可以生產(chǎn)出尺寸更小的芯片，這些器件的熱阻會(huì)更高，芯片尺寸縮小，瞬態(tài)功率處理能力降低。于是，不同于采用了最新最小IC技術(shù)的復(fù)雜控制芯片，功率器件的電氣和熱性能必須不斷地被評(píng)估。

飛兆認(rèn)為，對(duì)中國(guó)而言，本土汽車(chē)市場(chǎng)潛力巨大，尤其是在功率產(chǎn)品方面。推動(dòng)這一領(lǐng)域發(fā)展的是座椅、車(chē)窗、車(chē)鏡和方向盤(pán)調(diào)節(jié)等電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的高速增長(zhǎng)。以座椅為例，電動(dòng)座椅可有多達(dá)12個(gè)電機(jī)，每個(gè)都需要1個(gè)H橋（即4個(gè)晶體管）來(lái)控制。加上在寒冷的冬季為座椅加熱用的電子產(chǎn)品，這的確相當(dāng)吸引功率半導(dǎo)體供應(yīng)商。汽車(chē)中采用電機(jī)控制或螺旋管驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用在大幅增長(zhǎng)，比如汽車(chē)頂篷、抬頭顯示器（heads up display）、行李箱和油箱蓋開(kāi)關(guān)、可伸縮天線、車(chē)鏡、車(chē)鎖、頭燈定位、雨刷等等，可以列出一長(zhǎng)串。因此，從短期來(lái)看，車(chē)身電子將是汽車(chē)功率產(chǎn)品領(lǐng)域一個(gè)急速發(fā)展的方向。

除了車(chē)身電子外，下一個(gè)熱門(mén)應(yīng)用領(lǐng)域預(yù)計(jì)是旨在節(jié)能的代用燃料系統(tǒng)，比如電動(dòng)或混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)。盡管這些代用燃料和混合動(dòng)力車(chē)輛與日俱增，但仍然只占總體汽車(chē)市場(chǎng)的一小部分。故而，即使具有增長(zhǎng)潛力，但要讓大多數(shù)汽車(chē)都采用電力牽引控制尚需一段時(shí)日。

所以就目前而言，近期內(nèi)增長(zhǎng)的車(chē)用功率電子產(chǎn)品將是電機(jī)、螺線管驅(qū)動(dòng)器和控制器。

尋求與應(yīng)用匹配的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，進(jìn)一步推進(jìn)汽車(chē)性能

汽車(chē)電子架構(gòu)師所面臨的最重大挑戰(zhàn)之一是，如何能使汽車(chē)中日益增多且種類繁多的電子控制模塊（ECM）以有成本效益的方案連接起來(lái)。

車(chē)身電子改善了汽車(chē)乘客的舒適性和安全性。為了讓汽車(chē)制造商生產(chǎn)出使人們更愉快駕駛的更為智能、可靠和安全的交通工具，推進(jìn)車(chē)身控制電子的發(fā)展是至關(guān)重要的。通過(guò)簡(jiǎn)化其操作并且把駕駛員從分心的“一心二用”行為中解放出來(lái)，車(chē)身電子改進(jìn)了汽車(chē)的安全性因素。

單一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不能滿足整個(gè)汽車(chē)寬范圍的應(yīng)用要求。汽車(chē)電氣系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)在于：在目標(biāo)預(yù)算內(nèi)定義合適的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以實(shí)現(xiàn)所渴望的性能。因此，所選擇的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須與合適的應(yīng)用匹配，在此，對(duì)價(jià)格/性能的各種要求要進(jìn)行調(diào)整。汽車(chē)架構(gòu)師一旦完成定義，向維持在成本預(yù)算內(nèi)挑戰(zhàn)就是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師必須滿足的要求。

CAN提供多個(gè)主控層，以支持對(duì)智能冗余系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。在這種類型的網(wǎng)絡(luò)中，如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)有缺陷，那么，網(wǎng)絡(luò)仍然能夠發(fā)揮作用。消息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)廣播，然后所有的節(jié)點(diǎn)都接收到該消息，并能夠讀該消息，以確定這個(gè)消息是否與它們有關(guān)且是否要采取任何行動(dòng)。在這種環(huán)境中必須確保數(shù)據(jù)完整性，因?yàn)橄到y(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)都采用相同的信息。數(shù)據(jù)完整性還通過(guò)誤碼檢測(cè)機(jī)制以及有缺陷消息的重發(fā)機(jī)制獲得支持。

LIN協(xié)議是一種用于較小汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的整體通信概念。其規(guī)范覆蓋了對(duì)協(xié)議和物理層的定義、以及對(duì)用于開(kāi)發(fā)工具和應(yīng)用軟件的接口的定義。在車(chē)輛的開(kāi)關(guān)、智能傳感器和傳動(dòng)裝置等應(yīng)用中，無(wú)需CAN的帶寬和通用性，LIN就能夠提供有成本效益的通信網(wǎng)絡(luò)。這種通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是基于SCI（UART）數(shù)據(jù)格式，采用一主/多從的概念，各個(gè)節(jié)點(diǎn)采用單線12V總線和時(shí)鐘同步，不需要穩(wěn)定的時(shí)基。