汽車用基礎(chǔ)電子元器件發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

傳感器、控制器、執(zhí)行器作為汽車電子的基礎(chǔ)，對(duì)整個(gè)汽車系統(tǒng)起著重要的支撐作用，這些技術(shù)的發(fā)展也隨著汽車的發(fā)展不斷前進(jìn)?，F(xiàn)代汽車已經(jīng)越來越接近于“自動(dòng)車”、“智能車”，汽車用基礎(chǔ)電子元器件也已經(jīng)成為這些先進(jìn)系統(tǒng)的“神經(jīng)末梢”或“控制神經(jīng)”。當(dāng)今只要有新的汽車電子應(yīng)用系統(tǒng)出現(xiàn)，都將催生新的汽車用基礎(chǔ)電子元器件與之配套。 

汽車用基礎(chǔ)電子元器件發(fā)展現(xiàn)狀 

1．國外汽車用基礎(chǔ)電子元器件發(fā)展現(xiàn)狀


（1）傳感器 

汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息“捕獲者”，是其關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。世界各國對(duì)車用傳感器的研究開發(fā)、提高性價(jià)比都非常重視?！皼]有傳感器技術(shù)就沒有現(xiàn)代汽車”的觀點(diǎn)已被世界所公認(rèn)。汽車電子化越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器依賴性就越大。 

目前，一輛普通家用轎車上大約安裝幾十只傳感器，而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達(dá)200余只。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)StrategyAnalytics2006年初的報(bào)告，2005年全球汽車傳感器市場已達(dá)到90.5億美元，在2006年達(dá)到101億美元，預(yù)計(jì)到2012年汽車傳感器銷售額達(dá)158億美元。傳感器在汽車上主要應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)和車身控制系統(tǒng)。主要有溫度 

傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、加速度傳感器、距離傳感器、陀螺儀和車速傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器等。 

加速度、振動(dòng)、速度傳感器是汽車運(yùn)動(dòng)測量中的三種主要傳感器，自2000年來一直保持穩(wěn)定而強(qiáng)勁的增長勢(shì)頭。目前，世界生產(chǎn)這三種傳感器的大型企業(yè)有30幾家，其中前5名公司占據(jù)了31.3%的市場份額。例如Endevco占13.6%，WilcoxaResearch占9.1%，摩托羅拉占4.2%，IMI占3.0%，AnalogDevices占1.4%。 

西方發(fā)達(dá)國家排放法規(guī)對(duì)尾氣排放量日益嚴(yán)格的要求，推動(dòng)了汽車用氧傳感器的開發(fā)與生產(chǎn)。目前，已實(shí)用的汽車氧傳感器有氧化鍺氧傳感器、二氧化鈦氧傳感器等幾種。 

智能傳感器的迅速發(fā)展將汽車的安全性能提高到一個(gè)前所未有的高度。從目前發(fā)展來看，正在逐漸開始被導(dǎo)入高檔轎車的智能傳感器系統(tǒng)有以下 

幾種：酒精檢測MEMS系統(tǒng)，如意法半導(dǎo)體的新型信號(hào)處理電路集成酒精傳感器，自動(dòng)雨刷系統(tǒng)，電子式自動(dòng)照明系統(tǒng)，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，安全氣囊觸發(fā)系統(tǒng)，如飛思卡爾推出的衛(wèi)星加速度傳感器。 

（2）控制器（ECU） 

車用控制器以微控制器（MCU）為核心，還包括前置的A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)緩沖器以及放大器等。當(dāng)前ECU的發(fā)展總趨勢(shì)是從單系統(tǒng)向多系統(tǒng)集中控制過渡。 

隨著通信、連接、計(jì)算機(jī)技術(shù)與汽車的日益融合，MCU在汽車中應(yīng)用的數(shù)量越來越多。過去幾年里，平均一部汽車大約會(huì)用到20個(gè)MCU，而現(xiàn)在汽車中使用的MCU數(shù)量已達(dá)40～60個(gè)，部分高檔轎車MCU數(shù)量已經(jīng)達(dá)到上百個(gè)。

2004年，全球汽車半導(dǎo)體的收入是160億美元，其中汽車MCU的銷售收入就占到34%，數(shù)年內(nèi)這一比例繼續(xù)保持。 
MCU是汽車電子中的核心部件， 

由于它在汽車電子中實(shí)現(xiàn)的功能呈現(xiàn)多樣性，從簡單的車燈控制到復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)控制、汽車遠(yuǎn)程通信等，因此高、中、低端MCU在汽車中都可以發(fā)揮作用，可以共存于一個(gè)系統(tǒng)中。 

通過各類MCU銷售收入所占百分比的變化可以看出，未來幾年高、中、低端MCU在汽車中的應(yīng)用格局與現(xiàn)在差別不大?？傮w上呈現(xiàn)出中檔MCU所占份額有所下降，而高、低端MCU不斷對(duì)中檔MCU進(jìn)行擠壓。在應(yīng)用方面來看，未來8位MCU的應(yīng)用集中在中、低端，32位MCU的應(yīng)用集中在高端。 

（3）執(zhí)行器 

執(zhí)行器是用來精確無誤地執(zhí)行電子控制器發(fā)出的命令信號(hào)。目前汽車用機(jī)電式執(zhí)行器類型很多，如電磁閥、壓電元件、點(diǎn)火電子組件、繼電器、熱電耦等。其中繼電器的發(fā)展最為活躍。它是僅次于傳感器在汽車上應(yīng)用最多的汽車電子元器件之一。 

汽車?yán)^電器主要有機(jī)電式電磁繼電器、電子混合式繼電器、熱保護(hù)繼電器、延時(shí)繼電器等幾大類。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2006年全球繼電器銷售額為42.2億美元，其中汽車?yán)^電器銷售額為8.5億美元，占20.1%。預(yù)計(jì)2007年全球繼電器銷售額將達(dá)44億美元，其中汽車?yán)^電器銷售額為8.9億美元，增幅4.71%。當(dāng)前國外汽車?yán)^電器的生產(chǎn)量以泰科為龍頭，接下來有OMRON、松下、安電、富士通等公司。 

2．國內(nèi)汽車用基礎(chǔ)電子元器件發(fā)展現(xiàn)狀 

（1）傳感器 

和國外傳感器產(chǎn)業(yè)相比，國內(nèi)汽車傳感器尚未形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，自20世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)及與之相配套的傳感器生產(chǎn)技術(shù)，基本滿足了國內(nèi)小批量、低水平車型的配套需求。目前國內(nèi)現(xiàn)有最高水平的汽車傳感器產(chǎn)品比國外同類產(chǎn)品落后10多年，每年要進(jìn)口50萬套以上的高性能汽車傳感器。 

總體上講，國內(nèi)汽車傳感器行業(yè)有以下特點(diǎn)：品種少，生產(chǎn)廠家分散，各廠產(chǎn)品品種單一，不配套；性能較落后，基本上還是采用國外60～70年代的技術(shù)；抗干擾性差；缺少核心傳感器等。國內(nèi)部分企業(yè)采用與國外進(jìn)行合資經(jīng)營的方式，消化吸收國外先進(jìn)的傳感器技術(shù)，使產(chǎn)品升級(jí)換代，逐步發(fā)展壯大，但絕大多數(shù)企業(yè)還只是處于配套生產(chǎn)的狀態(tài)，利潤薄、產(chǎn)品單一、產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平低下。 

（2）控制器 

我國近年來在車身控制器方面取得了很大的發(fā)展，中國車身控制系統(tǒng)的增幅僅次于車載信息通信系統(tǒng)的增幅。但是，由于我國缺乏高端MCU應(yīng)用（如汽車動(dòng)力和ABS等方面）的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)且中國汽車電子應(yīng)用多受成本抑制，導(dǎo)致中國汽車電子市場低端MCU占據(jù)主導(dǎo)地位。 

（3）執(zhí)行器 

在眾多執(zhí)行器產(chǎn)品中，汽車?yán)^電器在我國也得到了迅猛發(fā)展。目前我國境內(nèi)有293家繼電器生產(chǎn)企業(yè)，其中約有一半生產(chǎn)汽車?yán)^電器。中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)控制繼電器分會(huì)（CCRIA）公布的數(shù)據(jù)顯示，2005年我國汽車?yán)^電器總產(chǎn)量為4.5億個(gè)，2006年增長到5.4億個(gè)，而到2007年則會(huì)升至6.48億個(gè)。

國內(nèi)汽車?yán)^電器在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平上與國外廠商相當(dāng)，但在材料應(yīng)用及工藝技術(shù)水平上存在較大差距。國外汽車?yán)^電器基本上是自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)，而國內(nèi)除廈門宏發(fā)等極少數(shù)幾家能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化生產(chǎn)以外，其余大多為手工操作，處在多品種、小批量、質(zhì)量難以控制的生產(chǎn)狀況。 
目前我國已成為世界第三大汽車生產(chǎn)國，全球主要汽車廠商均已在我國投資建廠。迫于成本壓力，大多數(shù)汽車廠商正在逐步推進(jìn)進(jìn)口零部件的國產(chǎn)化，這給我國汽車?yán)^電器企業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的機(jī)遇，但同時(shí)也使得競爭形勢(shì)變得日益嚴(yán)峻。 

首先，整車廠采購成本的日益降低使得繼電器廠商利潤空間越來越少。由于整車銷售利潤率的不斷降低及持續(xù)的價(jià)格戰(zhàn)，降低成本，特別是降低采購成本成為國內(nèi)所有汽車廠家的首要選擇。目前國內(nèi)眾多汽車廠商已在盡全力降低成本，并計(jì)劃逐步替換進(jìn)口汽車?yán)^電器產(chǎn)品。這給國內(nèi)汽車?yán)^電器生產(chǎn)商帶來機(jī)會(huì)的同時(shí)，也使得國內(nèi)市場競爭變得更為激烈。 

其次，國際汽車?yán)^電器廠商來中國爭取市場和利潤，使得競爭日趨激烈。目前眾多跨國汽車?yán)^電器廠商看中我國巨大的市場前景，紛紛在中國投資建廠，通過壓縮生產(chǎn)成本來降低市場價(jià)格，同時(shí)他們還將國外運(yùn)作成熟、技術(shù)先進(jìn)的配套體系帶到了中國。以“國際品牌”加“中國價(jià)格”來應(yīng)對(duì)國內(nèi)繼電器廠家。這些都給國內(nèi)汽車?yán)^電器市場帶來了無形的壓力。 

全球特別是中國汽車?yán)^電器市場容量非?？捎^，發(fā)展前景巨大，這些都給我國民族汽車?yán)^電器企業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的機(jī)遇。但與此同時(shí)，汽車國產(chǎn)化趨勢(shì)以及日益增加的內(nèi)外競爭壓力也使得激烈的市場競爭變得不可避免。因此，我國民族汽車?yán)^電器企業(yè)迫切需要加大高新技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)力度，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低間接成本，迅速積累和提高在汽車行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，不斷提升自身的品牌價(jià)值，在新的形勢(shì)下創(chuàng)建汽車?yán)^電器行業(yè)的民族品牌。 

汽車用基礎(chǔ)電子元器件發(fā)展趨勢(shì) 

1．傳感器 

未來的汽車傳感器技術(shù)將朝著微型化、多功能化、集成化和智能化方向發(fā)展。20世紀(jì)末期，MEMS技術(shù)的發(fā)展已使微型傳感器提高到了一個(gè)新的水平。由于MEMS微型傳感器在降低汽車電子系統(tǒng)成本及提高其性能方面的優(yōu)勢(shì)，它們已開始逐步取代基于傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)的傳感器。MEMS傳感器將成為世界汽車電子的重要構(gòu)成部分，采用MEMS傳感器代替部分傳統(tǒng)汽車傳感器和電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)正向更廣范圍發(fā)展。 

多功能化是指一個(gè)傳感器可實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同種類多個(gè)參數(shù)的檢測；集成化是指利用IC制造技術(shù)和精細(xì)加工技術(shù)制作IC式傳感器；智能化是指傳感器與大規(guī)模集成電路相結(jié)合，帶有CPU，具有智能作用，以減少ECU的復(fù)雜程度，減少其體積，并降低成本。 

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和電子控制系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用迅速增加，汽車傳感器市場需求將保持高速增長，以MEMS技術(shù)為基礎(chǔ)的微型化、多功能化、集成化和智能化的傳感器將逐步取代傳統(tǒng)的傳感器，成為汽車傳感器的主流。 

2．控制器 

未來控制器的發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步的集成化，這一趨勢(shì)在控制器的本身及其核心MCU上得到了充分的體現(xiàn)，具體而言有以下3個(gè)方面： 

（1）控制器與車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的集成和結(jié)合度將進(jìn)一步提高。

例如將MCU、功率驅(qū)動(dòng)、電壓調(diào)節(jié)和LIN物理層接口集成為一體構(gòu)成單芯片LIN子節(jié)點(diǎn)是目前車身電子控制器的主要發(fā)展趨勢(shì)。 
（2）MCU的集成度進(jìn)一步提高。 

（3）FlashMCU將成為汽車MCU的主流。 

3．執(zhí)行器 

由于汽車電子品種越來越多，功能越復(fù)雜化，對(duì)汽車執(zhí)行器的要求也就越高。從汽車執(zhí)行器的發(fā)展來講，總體上向小型化、大電流、低功耗、高靈敏、高可靠、功能化、低成本、輕量化的方向發(fā)展。 

就執(zhí)行器中最重要的一個(gè)門類繼電器而言，它的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面： 

（1）智能化組合繼電器日漸流行 

組合式繼電器將傳統(tǒng)的開關(guān)繼電器與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)相結(jié)合，成為汽車?yán)^電器的最新研發(fā)方向之一。在汽車故障診斷系統(tǒng)、自動(dòng)檢測系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)中都會(huì)用到不同功能的組合繼電器。 

（2）42V汽車?yán)^電器發(fā)展迅速 

鑒于14V汽車電源系統(tǒng)已經(jīng)不適應(yīng)汽車向操縱自動(dòng)化、電氣化方向發(fā)展，迫切要求把系統(tǒng)電壓提高到42V。42V系統(tǒng)可以使汽車線束采用更小尺寸，可以給予電子驅(qū)動(dòng)的起動(dòng)器-交流發(fā)動(dòng)機(jī)、交流壓縮機(jī)等系統(tǒng)大功率的支持。據(jù)測算，采用42V電源，將使負(fù)載和布線重量減少1/3，損耗降低1/9。 

（3）對(duì)靜音及電磁兼容等性能指標(biāo)要求更嚴(yán)格 

目前汽車廠商以及消費(fèi)者對(duì)繼電器的靜音指標(biāo)的要求越來越嚴(yán)格，同時(shí)隨著汽車電子設(shè)備使用數(shù)量的不斷增加，要求汽車?yán)^電器具備電磁兼容的性能。一方面繼電器要能夠承受、抵抗其他電子器件的電磁干擾，保持正常工作；另一方面要求繼電器本身的電磁干擾系數(shù)要盡可能小，不會(huì)對(duì)其他電子產(chǎn)品產(chǎn)生干擾。