汽車電子趨勢(shì)分析及創(chuàng)新方案

汽車電子大趨勢(shì)

汽車中電子成分不斷升高，啟停交流電機(jī)、雙離合器、燃料電池及無級(jí)變速箱等新特性及新能源汽車，得以大力發(fā)展，以減少油耗及排放。安全意識(shí)的不斷提高及地方政府法規(guī)的推動(dòng)，促進(jìn)汽車由過去的被動(dòng)安全轉(zhuǎn)向主動(dòng)安全，即實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)并采取措施避免事故，加之人們對(duì)自動(dòng)駕駛的興趣和關(guān)注，將推動(dòng)視覺和先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的爆發(fā)式增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年，每輛豪華車將配備多達(dá)20臺(tái)攝像機(jī)。汽車互通互聯(lián)迅猛發(fā)展，表現(xiàn)為USB、藍(lán)牙、線控、HDMI、車內(nèi)通信等特性的增強(qiáng)。而通過汽車前燈、尾燈、內(nèi)外部照明實(shí)現(xiàn)汽車個(gè)性、安全和節(jié)能將日趨普及。

安森美半導(dǎo)體汽車策略及優(yōu)勢(shì)

安森美半導(dǎo)體是全球汽車半導(dǎo)體領(lǐng)袖，2015年源自汽車細(xì)分市場(chǎng)的收入達(dá)11.53億美元(占公司收入的33%)，全面的產(chǎn)品陣容包括電源管理、傳感器、模擬和標(biāo)準(zhǔn)器件(圖1)，用于動(dòng)力總成、主動(dòng)安全、電源、車身及內(nèi)部、車載網(wǎng)絡(luò)及照明等應(yīng)用，以配合汽車電子發(fā)展趨勢(shì)。

圖1：安森美半導(dǎo)體汽車策略及產(chǎn)品和方案陣容

安森美半導(dǎo)體設(shè)有專門的全球汽車設(shè)計(jì)中心，具備豐富的汽車設(shè)計(jì)歷史和優(yōu)化的系統(tǒng)架構(gòu)，專有的汽車質(zhì)量組織致力于超越客戶對(duì)品質(zhì)的期望，而現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用組織為客戶提供全面的支援。公司還于慕尼黑、東京、上海、韓國、底特律配備汽車解決方案工程中心，預(yù)測(cè)汽車系統(tǒng)的復(fù)雜性，并運(yùn)用汽車應(yīng)用專知，與一線廠商和OEM合作開發(fā)完整的應(yīng)用方案，幫助汽車客戶解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

安森美半導(dǎo)體針對(duì)汽車功能電子化趨勢(shì)的方案

據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年，每輛豪華車將多達(dá)120臺(tái)電機(jī)。降低汽車內(nèi)電子電路成本、減小尺寸及重量，和實(shí)現(xiàn)更高可靠性的要求日益增加。為此，安森美半導(dǎo)體開發(fā)出高度集成的IPM，無需電路板和外部微控制器，較當(dāng)前分立方案更小、更輕、成本更低，用于驅(qū)動(dòng)汽車滑動(dòng)門、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(EPS)單元、泵、雨刮、暖通空調(diào)(HVAC)和散熱風(fēng)扇，提供更高可靠性。

人機(jī)交互控制是現(xiàn)代汽車智能化的一種趨勢(shì)。安森美半導(dǎo)體的14通道觸摸傳感器LC71F7001PVB，采用首創(chuàng)的差分電容監(jiān)測(cè)，提供極佳的噪聲抑制和極高靈敏度，可檢測(cè)手指甚至是人造指甲或戴著手套的操作。

安森美半導(dǎo)體還推出世界首款無電池無源傳感器，省去用于當(dāng)今汽車油箱里的敏感電子和機(jī)械裝置，實(shí)現(xiàn)射頻識(shí)別(RFID)的突破性傳感器技術(shù)，將多個(gè)傳感功能集成到單個(gè)芯片上，無需激勵(lì)探測(cè)器或微控制器，只需一個(gè)接收終端，就能無線感測(cè)溫度、濕度、壓力和距離，用于汽車胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)、座椅占位檢測(cè)系統(tǒng)、整車質(zhì)量控制漏水檢測(cè)及液位檢測(cè)等應(yīng)用，可降低成本，無需維護(hù)，并具備極高可擴(kuò)展性，克服當(dāng)前市面上的無線傳感器需要收發(fā)器、額外的外圍元件、激勵(lì)探測(cè)器及微控制器等多個(gè)IC、由電池供電、不可擴(kuò)展、需要后期維護(hù)、成本較高、目標(biāo)市場(chǎng)有限等缺點(diǎn)。

圖2：一個(gè)接收終端，無限的應(yīng)用–安森美半導(dǎo)體的無電池?zé)o源傳感器

圖像傳感器趨勢(shì)及安森美半導(dǎo)體優(yōu)勢(shì)

如今，成像系統(tǒng)廣泛用于汽車、掃描、機(jī)器視覺、智能交通系統(tǒng) (ITS)、安防/監(jiān)控以及特定市場(chǎng)如醫(yī)療、科學(xué)、國防和微光成像(EMCCD)等領(lǐng)域。CCD和CMOS是兩種主要的圖像傳感器技術(shù)，相對(duì)而言，CCD傳感器提供最佳的圖像均勻度、高線性動(dòng)態(tài)范圍、高光靈敏度、大光學(xué)格式，而CMOS傳感器讀取更靈活、功耗更低、幀率和集成度更高，設(shè)計(jì)人員需根據(jù)應(yīng)用需求匹配最適合的技術(shù)。例如，移動(dòng)/消費(fèi)電子設(shè)計(jì)需更注重功耗和尺寸的考量，汽車設(shè)計(jì)力求達(dá)到低功耗、小尺寸和高動(dòng)態(tài)范圍(HDR)，衛(wèi)星設(shè)計(jì)則對(duì)圖像質(zhì)量、光靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍有更高要求。

安森美半導(dǎo)體傳承40多年的成像技術(shù)積累，先后收購CYPRESS、TRUESENSE、Aptina，現(xiàn)在公司擁有2000多項(xiàng)成像專利，具備寬廣的技術(shù)基礎(chǔ)(包含CCD和CMOS設(shè)計(jì))和多元化的產(chǎn)品組合，像素大小從1.1 µm 至 24 µm，分辨率從VGA至超過5000萬像素，并擁有最廣泛的市場(chǎng)和應(yīng)用，能根據(jù)不同應(yīng)用的需求匹配最適合的技術(shù)。

1.圖像傳感器用于汽車主動(dòng)安全

主動(dòng)安全特性帶動(dòng)汽車圖像傳感器的爆發(fā)式增長(zhǎng)，圖像傳感器是自動(dòng)駕駛的核心，預(yù)測(cè)顯示每輛自動(dòng)汽車可多達(dá)19顆CMOS圖像傳感器， 2014-2018年間汽車CMOS傳感器市場(chǎng)的收入年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)將達(dá)到28%。

自推出全球首款汽車專用CMOS圖像傳感器以來，安森美半導(dǎo)體為汽車行業(yè)提供專用成像方案已有10多年經(jīng)驗(yàn)，迄今付運(yùn)量超過1.5億顆，以46%的市場(chǎng)份額全球稱冠，是領(lǐng)先的ADAS供應(yīng)商(市占70%)、第一大視覺CMOS圖像傳感器供應(yīng)商，并不斷創(chuàng)新和投資開發(fā)下一代汽車方案，包括突破性減少LED閃爍(LFM)技術(shù)、堆疊晶圓技術(shù)、全局快門、背照式(BSI)，及支持汽車安全完整性等級(jí)(ASIL：符合自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵要求)等等。

如公司首款支持ASIL、采用LFM技術(shù)的圖像傳感器AR0231AT，消除高頻LED閃爍，支持交通信號(hào)閱讀功能，和LED前大燈/尾燈檢測(cè)，為ADAS應(yīng)用確立了一個(gè)新基準(zhǔn)，最新的3.0微米BSI像素及專有的DR-Pix™技術(shù)提供高靈敏度和低暗電流以實(shí)現(xiàn)出色的微光性能，先進(jìn)的HDR捕獲圖像超過120 dB，可多達(dá)4重曝光，用于ADAS、ADAS 視覺融合、HDR成像和車鏡取代等。

又如行業(yè)首款全局快門傳感器AR0135，較前代產(chǎn)品低10倍的暗電流和高4倍的快門效能，用于具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用如駕駛員監(jiān)控和高速條碼掃描等等。

2.圖像傳感器用于工業(yè)應(yīng)用

1).機(jī)器視覺和ITS

機(jī)器視覺和ITS應(yīng)用要求成像系統(tǒng)提供高質(zhì)量圖像用于準(zhǔn)確的分析，如能捕獲超過5000萬像素的圖像細(xì)節(jié)。

安森美半導(dǎo)體高性能的CCD和CMOS圖像傳感器系列，幀率達(dá)800 fps 以上，分辨率從VGA至4700萬像素。如最新的PYTHON CMOS全系列9款器件，分辨率從VGA至2500萬像素，相關(guān)雙采樣(CDS)提供低噪聲，全局快門捕獲移動(dòng)目標(biāo)圖像而無偽影，提供高幀率以匹配現(xiàn)代接口，僅需兩塊PCB就能實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展的硬件產(chǎn)品系列，大幅減省開發(fā)工作。其中， PYTHON 1300和PYTHON 5000還提供低功耗配置，通過降低幀率優(yōu)化功耗，同時(shí)保留PYTHON系列的高光學(xué)性能。

表1：安森美半導(dǎo)體的PYTHON系列低功耗配置

又如世界最高分辨率的4700萬像素Interline Transfer CCD器件KAI-47051圖像傳感器，提供極佳圖像均勻度、高動(dòng)態(tài)范圍和高分辨率，是平板檢測(cè)和空中監(jiān)測(cè)等具有嚴(yán)格成像要求應(yīng)用的首選。

2).安防/監(jiān)控

由于市場(chǎng)需要更高分辨率，1080p安防攝像機(jī)增速驚人，這類應(yīng)用要求圖像傳感器尺寸小、功耗低、提供卓越的微光成像(包括對(duì)可見光和近紅外光的高靈敏度)、HDR及高清分辨率。

作為領(lǐng)先的監(jiān)控圖像傳感器供應(yīng)商，安森美半導(dǎo)體主要針對(duì)200萬至500萬像素的中高端監(jiān)控設(shè)備，提供高性能的CMOS圖像傳感器，利用Clarity 和RGB-IR技術(shù)提供高靈敏度成像，并具備同類最佳的微光靈敏度。

如1/2.7英寸光學(xué)格式3.0 µm像素CMOS圖像傳感器AR0237，能以60 fps的幀率捕獲1080p的視頻數(shù)據(jù)，通過芯片外圖像信號(hào)處理(ISP)支持HDR，較當(dāng)前AR0230降低50%的功耗和增加50%的近紅外靈敏度，幫助安防攝像機(jī)制造商升級(jí)現(xiàn)有設(shè)計(jì)。

總結(jié)

汽車和工業(yè)/安防為半導(dǎo)體市場(chǎng)新的增長(zhǎng)動(dòng)力，安森美半導(dǎo)體具有顯著優(yōu)勢(shì)，提供陣容廣博的高能效創(chuàng)新方案及技術(shù)，行業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富，具備專有的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)架構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師組織，同時(shí)配備專有的解決方案工程中心，并運(yùn)營可靠和世界一流的供應(yīng)鏈和品質(zhì)項(xiàng)目，未來將持續(xù)注重中國市場(chǎng)，運(yùn)用全球?qū)嵙?，發(fā)揮本地專知專長(zhǎng)和服務(wù)，幫助客戶解決他們獨(dú)特的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，助力汽車和工業(yè)市場(chǎng)的創(chuàng)新和發(fā)展。