在亞洲市場驅(qū)動下 車用半導體加速創(chuàng)新

時間:2013-09-23

來源:網(wǎng)絡轉載

導語:而汽車半導體供應商要掌握此一商機,須推出滿足客戶需求的創(chuàng)新方案,且也要維持成本及高品質(zhì),并在兩者之間取得平衡,以維持市場競爭力。

近幾年來,汽車產(chǎn)業(yè)在亞洲各地都有驚人的成長,主要來自于消費者行為及各國政府法規(guī)的轉變,使得汽車電子市場快速發(fā)展;而汽車半導體供應商要掌握此一商機,須推出滿足客戶需求的創(chuàng)新方案,且也要維持成本及高品質(zhì),并在兩者之間取得平衡,以維持市場競爭力。

搶攻中國與印度市場車用元件商摩拳擦掌

各國政府法規(guī)正深深影響汽車消費者的行為模式,例如廢氣排放法和行車安全法規(guī);另外,市場需求也會隨負擔能力、個人地位、移動性、環(huán)境意識、安全性、舒適性及其他許多因素,而有所不同。

從車廠的布局狀況看來,現(xiàn)階段韓國汽車廠商是目前在亞洲僅次于日本的汽車制造商。過去韓國廠商積極經(jīng)營較不重視品質(zhì)的海外低階汽車市場,但近年來則改弦易轍,加強品質(zhì)并創(chuàng)新設計,這才終于打開海外市場。為因應全球市場需求,韓國當?shù)仄噺S商須強化技術,才能滿足客戶的期望,因此與系統(tǒng)和半導體供應商建立的夥伴關系愈顯重要。

從消費者行為的角度觀察,半導體業(yè)者未來將聚焦在印度及中國大陸兩大市場。近年來,中國大陸的汽車市場已超越美國,成為全球最大的汽車消費市場,不過,中國大陸市場并不像美國那樣具有高度同質(zhì)性,例如北京、上海等一線城市的消費者尋求的是品質(zhì),較不像二、三線城市的消費者,通常比較在意價格。此外,消費者除要求大空間外,對燃油經(jīng)濟性的要求也較高。

相較于中國大陸市場,印度市場的差異性則較小,但消費者的價值意識極高,雖然印度市場也追求頂尖技術,但卻不愿意掏出大筆金錢添購汽車。印度和中國大陸的汽車廠商,因國內(nèi)消費者的龐大需求仍亟待滿足,因此短期內(nèi)不急于投入海外市場。整體而言,半導體業(yè)者在亞太地區(qū)車用電子元件市場須同時兼顧成本與效能,才能在激烈的競爭中脫穎而出。

另一方面,2013年汽車市場的汽車研發(fā)將朝降低環(huán)境沖擊、安全性及經(jīng)濟性等三個方向前進。在環(huán)境保護方面,汽車產(chǎn)業(yè)有責任開發(fā)更具節(jié)能效率的車輛,以緩解全球暖化及能源資源耗盡的問題。事實上,碳排放稅及罰金在西方國家早已行之有年,而亞洲各國政府也開始采取類似的措施。

兼顧環(huán)境保護與成本車用半導體設計挑戰(zhàn)遽增

亞洲的汽車制造商若有意投入海外市場,就勢必得面對環(huán)境保護的議題。光是推出油電混合引擎,無法解決燃油消耗及二氧化碳排放的問題,對各個電子控制單元的耗電量進行分析也同樣重要;對車廠來說,現(xiàn)在最為重要的工作,就是設法降低各電子控制單元的耗電量。

經(jīng)實驗證明,每高出100瓦(W)電力或每多50公斤重量,將使100公里的里程多消耗0.1公升的燃油,而燃燒1公升汽油的碳排放量為23.6gCO2/km。另外,參照對汽車制造商設立的二氧化碳排放罰則(歐洲議會2008年12月立法決議),每超出標準1gCO2/km,須支付0.05歐元罰款,顯見環(huán)境保護對于汽車產(chǎn)業(yè)而言不只是口號而已。

此外,在成本方面,汽車制造商必須平衡成本結構,同時避免觸犯法規(guī)。上從汽車制造商,下至半導體供應商,系統(tǒng)設計的研發(fā)工作必須明智從一級(Tier1)供應鏈著手,而半導體供應商則須投入晶片技術研發(fā),推出高創(chuàng)新性的解決方案,降低系統(tǒng)成本。

取代機械式元件車用半導體出頭天

根據(jù)市調(diào)機構StrategyAnalytics最新分析報告指出,2014年汽車半導體預計將成長至290億美元,自2012年算起,成長率為11.5%。印度和中國大陸等新興國家為成長幅度最大國家,2012∼2014年的成長率推測分別為10%及12%,但印度和中國大陸汽車產(chǎn)業(yè)至今仍使用價值相對較低的半導體元件。其中,印度汽車產(chǎn)業(yè)的半導體總產(chǎn)值約169億美元,而韓國則幾乎是印度的兩倍以上。因此,我們可預見這些地區(qū)仍有很大的成長空間,而未來的趨勢則是半導體將大量取代機械裝置,如此不只降低耗電量,也連帶提高半導體元件的價值。

以機械式繼電器改換為半導體繼電器為例,傳統(tǒng)的電子控制單元(ECU)保護,是在機械式繼電器設計的切換功能中加入保險絲,以提供保護功能,而在高階技術解決方案中,則是以智慧型開關取代保險絲,在繼電器中同時發(fā)揮保護及切換的作用。

藉由半導體技術實現(xiàn)的解決方案優(yōu)于傳統(tǒng)解決方案的好處,包括可使用脈沖寬度調(diào)變(PWM)進行負載的電路控制,藉此延長電感負載驅(qū)動的使用壽命,進一步改善耗電量、電磁干擾(EMI)效能,并提供更穩(wěn)定的嵌入式保護與診斷功能,此外,體積也比傳統(tǒng)繼電器更加精巧。

在比較智慧型裝置與繼電器時,系統(tǒng)成本分析也是考量的部分,不過從汽車制造商到ECU都有共識,系統(tǒng)更換結果將使整個汽車供應鏈獲益,不單只是省下單一元件的成本。

提升行車安全可靠度車用安全系統(tǒng)日益普及

根據(jù)世界衛(wèi)生組織指出,1998年全球因汽車相關事故造成的死亡人數(shù)為一百二十萬人。1990年汽車相關事故成為全球死因排名榜的第九名,但預計還會持續(xù)上升,至2020年將變成全球人口第三大死因。

為抑止車禍死亡人數(shù)上升,全球政府正持續(xù)推動許多行車安全政策。不過,在亞洲市場中,消費者是安全需求的主要推動力量,而西方國家則是透過政府立法。例如,先進駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)能提高駕駛對潛在危險的意識,進而加快駕駛的反應,目前市場對于車道偏離警告系統(tǒng)、昏睡偵測及夜視等各種功能的需求不斷提升。相較于被動式安全系統(tǒng)只能在發(fā)生意外時降低受傷的嚴重程度,主動式安全系統(tǒng)的重要性更受到消費者重視。

目前高階車款已開始配置ADAS,隨著技術成熟并普及到大眾車款之后,量產(chǎn)將能帶來可觀的成本經(jīng)濟。目前,被動式安全系統(tǒng)已逐漸成為標準配備,而亞洲主要的汽車制造商也正將ADAS向下滲透至中低階車款,以準備滿足日后消費者的需求,同時藉由重要的產(chǎn)品差異化提升自身的優(yōu)勢。

ADAS設計趨勢改變的立即效應,就是市場對于高效能和即時處理器的需求增加,如全新的多核心架構32位元微控制器(MCU),將可滿足最高安全需求,同時大幅提升效能。

緊跟歐美行車安全法規(guī)亞洲國家加速立法進度

另一方面,胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)在美國已立法強制采用,亞洲多數(shù)地區(qū)仍未采用,而歐洲則預計于2014年正式上路。歐洲將透過燃油效率的優(yōu)點和二氧化碳排放減量,來促進TPMS的立法。相較下,亞太地區(qū)的南韓并未立法強制采用TPMS,市場滲透率仍很低。

目前市場推出的胎壓部署技術選項包括直接式或間接式TPMS技術,其中間接式TPMS只能透過汽車的ABS進行修改,而間接式TPMS系統(tǒng)由于存在技術上的限制,因此難以符合美國國家公路交通安全局(NHTSA)的法規(guī)。直接式系統(tǒng)使用胎壓感測器直接裝設在各條輪胎上,直接測量胎壓,資訊則是透過射頻發(fā)射器傳送到中央接收器。直接式測量系統(tǒng)最低可測到7Kpa的精度,符合NHSTA的要求。

事實上亞洲的TPMS制造商已經(jīng)開始注意到此一市場的變化,現(xiàn)正嘗試把握這股浪潮。半導體供應商的挑戰(zhàn)在于,如何透過創(chuàng)新解決方案來審視產(chǎn)品,讓自己勝過競爭對手,為此,無不積極推出高耐用性的解決方案,如整合耐用的胎壓監(jiān)控及溫度補償功能,還有加速度感測器,具備喚醒功能,可延長運作使用壽命。

隨著汽車ECU解決方案的需求不斷上升,加上其又比消費型ECU解決方案更能帶來利潤,因此許多消費電子系統(tǒng)供應商開始轉而投入了汽車相關業(yè)務。這些新進廠商為積極打入市場,競相推出更具競爭力的解決方案,力圖與全球一線廠商一較高下;但另一方面,新進業(yè)者仍欠缺相關領域的專業(yè)知識,可能使自己身陷危機之中,因此,半導體供應商便扮演關鍵的角色,供應商必須告知及提醒這些客戶,改換低成本元件,將導致元件可靠性降低,并帶來極大風險。此外,半導體供應商也能成為重要推手,實作電路設計復雜度較低的高整合解決方案,協(xié)助ECU制造商在不減損可靠度的情況下,降低整體成本。

另一方面,在亞洲許多地區(qū)中,運用摩托車通勤相當普遍,且也是最經(jīng)濟的交通方式。但是,傳統(tǒng)化油器摩托車對二氧化碳排放的威脅,遠高于一般的汽車。為了符合益加嚴苛的摩托車廢氣排放及燃油效率規(guī)定,小型內(nèi)燃引擎必須采用高度整合且具成本效益的電子燃油噴射系統(tǒng)。藉由先進的整合式引擎管理IC,能夠協(xié)助摩托車車廠改善四行程小型內(nèi)燃引擎的二氧化碳排放及燃油效率。先進的引擎管理IC可為單汽缸內(nèi)燃引擎中先進電子燃油噴射(EFI)提供所需的功能,且能讓ECU電路板的面積比目前的獨立式解決方案減少三分之二。

總結而言,如何在可靠性與成本之間取得平衡,是ECU制造商的一大挑戰(zhàn)。重要的是,汽車制造商必須與元件供應商建立良好的合作關系,才能取得關鍵的技術,并透過改善成本與可靠性,藉此實現(xiàn)汽車產(chǎn)品的創(chuàng)新。

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