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汽車半導體迎來令人興奮的時代

作者:王瑩時間:2018-11-29來源:電子產品世界收藏
編者按:近二三十年來,無論全球還是中國,汽車業都發生了驚人的變化。美國汽車業曾在20世紀90年代末飛速成長,之后又下滑;中國這幾年快速成長,尤其最近的2018年甚至2017年末開始,汽車業進入了一個非常特殊的階段。這對于汽車電子從業者來說,是一個非常激動人心的時代,也是一個充滿挑戰的時代。

作者 / 王瑩 《電子產品世界》編輯

本文引用地址:http://www.ghlhk.icu/article/201811/395025.htm

編者按:近二三十年來,無論全球還是中國,汽車業都發生了驚人的變化。美國汽車業曾在20世紀90年代末飛速成長,之后又下滑;中國這幾年快速成長,尤其最近的2018年甚至2017年末開始,汽車業進入了一個非常特殊的階段。這對于汽車電子從業者來說,是一個非常激動人心的時代,也是一個充滿挑戰的時代。

對汽車行業未來發展的核心觀點

  如今汽車主要圍繞四大主流趨勢創新:節能減排,ADAS高級駕駛員輔助系統和將來的自動駕駛,車聯網,信息安全。為此,對汽車行業未來發展有三個核心觀點。

  1.“零排放”一定會實現。在未來一定有一天,不再會有傳統的燃油車,一定是全部由新能源/電動汽車來實現“零排放”。

  2.現在的駕駛員未來一定會變成乘客。即自動駕駛將來一定會實現。

  3.盡管車會發生劇變,但是車還會是車。這不是指車一定還是現在這種外形或內飾的設計,而是車本身的功能還是真正從A點把乘客帶到B點,而且是以安全為基礎的。另外,車內現在所有這些基礎的功能,諸如控制器、車窗和一些基礎構造還是會存在的。

英飛凌.jpg

  為此,有三個應用案例。

  在“零排放一定會實現”方面,和“蔚來汽車”合作,在蔚來汽車的電控系統里,用到了英飛凌兩款核心器件:型號為HP-Drive的 IGBT模塊和驅動器,此外,還有AURIX系列32位單片機等。英飛凌幫助蔚來汽車實現了“雙電機”系統,整車可以達到480千瓦的動力。

  第二個案例是針對“自動駕駛一定會實現,駕駛員最終會變成乘客”,英飛凌與百度阿波羅進行了合作。主要有兩個層面:第一,英飛凌與百度團隊一起探討對汽車整個架構和自動駕駛系統的理解。因為百度過去是非汽車行業的專家,盡管對軟件開發、包括對智能交通體系和架構的搭建非常熟悉,但是對汽車并不一定非常了解。英飛凌在汽車方面有40多年的經驗。因此雙方可以分享經驗和見解,了解到相互不是很熟悉的領域。第二,從產品和設計方面,百度阿波羅軟件的底層用到了英飛凌核心的AURIX 32位單片機,使百度阿波羅的設計從硬件到軟件的配合可以達到好的效果,能夠有更好、更快、更強的運算能力。

  第三個例子是針對“車還會是車”。英飛凌與聯合電子合作研發了變速箱方案。這里也用到了為客戶定制的集成芯片。值得一提的是,英飛凌也是首次幫助國內客戶達到了非常高的功能安全——ASIL C,并且在某種程度上達到ASIL D級,這在系統設計方面是非常領先的,因為在整個行業內,尤其是在中國甚至在國際上,真正能夠達到ASIL D的變速箱也是數量非常少的。

用多核架構實現功能安全

  在2018“英飛凌汽車電子開發者大會(IADC)”期間,英飛凌問世了32位多核單片機AURIX家族的第二代產品——AURIX 2G系列。有些友商采用Arm架構,相比之下,AURIX的優勢是什么?

  首先,英飛凌是汽車電子行業內唯一一家產品覆蓋各種不同類型半導體的公司。半導體主要分為三類:微處理器和單片機,例如AURIX單片機,是做計算和控制的,是大腦;第二類是傳感系統,包括:壓力、速度、角度、雷達芯片等;第三類是執行器,例如功率器件,大型的如IGBT模塊,小的如小型的開關電源芯片等。英飛凌最大的優勢在于并不是從半導體某一個產品角度來看汽車市場的發展,需要去平衡考慮。例如,如果競爭對手只做某一個器件,可能只關心這個器件怎么發展。但是對于系統,最終是希望整車的性能更高、性價比更高。

  其次,根據英飛凌對于汽車的發展動向,包括根據英飛凌自己的一些評估和判斷,認為汽車將來最需要的功能安全和信息安全的架構,一定是由微處理器來做最大的貢獻。所以從這個角度,英飛凌在最早決定要推出AURIX產品時,就定義為多核控制,這對于將來汽車的需求,無論是從運算功能還是真正去處理功能安全的角度來看,都是在汽車里必須要去實現的,也是最終、最高效或者性價比最高的方案。

  功能安全的概念就是冗余的概念。如何實現功能安全?如果永遠是一套系統,無非就是怎么保證這個系統的安全性最高,但是這肯定不是100%安全的。例如現在認為具有最高功能安全等級的應用是航空航天。實際上,航空航天的核心系統都是有很多冗余的,可能有兩三套系統同時工作,在第一套主系統工作時,備用的第二套輔助系統在幫助做檢查和備份,以備萬一第一套系統出現了故障,第二套系統就會立刻去承接第一套系統的工作。在汽車里,也可以用這種概念來實現,但是代價是消費者愿意花雙倍的價錢來買同樣一輛汽車嗎?相信一般消費者是難以接受的。因此,為了讓汽車更安全,英飛凌推出多核架構,即在AURIX單片機里可以在同一個芯片來實現相互檢查和相互備份。例如現在這一代單片機是有三個核的,下一代會有更強的功能。這三個核之間是可以分別去排序工作、相互檢查的。

新能源的崛起引爆功率半導體業

  大約從2017年年底開始,人們期待的整個新能源行業的崛起終于來到了!新能源行業以新能源汽車為首,包括可再生能源,都在高速發展。但是可能這個幸福來得有點突然,整個行業還沒有準備好。因為以汽車為例,業內每年一直在期盼新能源汽車能夠更快、更高速地發展,尤其是乘用車。可能每一年,大家都相對有一點點失望,甚至在2017年新能源汽車/電動汽車在中國的增速有點下降了。從2018年到今天,業界真正看到了迅速的發展。

  但是為什么說“幸福來得太突然”呢?因為所有產業是需要一定時間去準備的,我們并沒有準備好,因為這個信號太突然了。所以2018年出現了很多狀況,整個行業只要是牽涉到功率半導體的廠商,產能和規劃并不能這么快速地去反映。英飛凌2018年也是在5月宣布在奧地利工廠的基礎上會投資一個新的晶圓工廠。可見從英飛凌的角度,已確認或認為將來功率半導體的發展是會按照這個趨勢去發展的,也認為將來需求的增長是能夠支撐英飛凌去做這么大的投資的。

與本土企業競合

  比亞迪也在自主研發IGBT等功率器件,英飛凌如何看待國內新能源整車廠和本土企業自主研發IGBT?

  英飛凌歡迎良性競爭。有良性競爭,才能為客戶提供更好的服務。所以不管是車廠還是Tier 1(一級供應商),他們希望自己有這方面研發投入或生產投入,英飛凌一定是歡迎的。其實英飛凌與比亞迪的合作也很久了,包括現在比亞迪自己生產的模塊,也是由英飛凌提供的晶圓。所以英飛凌一直是在支持比亞迪新能源電動插電汽車研發和生產的。但是在同時,這也是對英飛凌的壓力和動力,讓英飛凌能把自己的產品設計得性價比更高,得到更多客戶的認可,這樣才能創造更多的價值。

  盡管IGBT在功率器件中起到一個非常重要的位置,但是其實不只是IGBT,還需要其他的功率器件,市場潛力很大。以汽車為例,如果將來電動汽車真正實現 “零排放”,可能車用半導體的量會是現有用量的1倍以上。所以英飛凌對功率器件方面的準備是非常重視的,包括在全球做了很多產能儲備和規劃,不管是前道還是后道工廠的投入,包括雙工廠相互備份的生產模式,都能給客戶提供良好的供貨保障。

造車新勢力帶來活力

  為什么汽車業現在是屬于非常激動人心的時刻呢?

  因為傳統上,汽車是一個比較按部就班的行業。例如研發周期,車廠正常的可能是三年半。中國車廠可能想更快,認為是兩年,這就是我們中國的速度。但是不管怎樣,其實這個流程是比較固化的。

  但是現在我們所說的“顛覆者”,不管是新勢力造車,還是以美國加州車廠為代表的自動駕駛團隊,他們的理念是不一樣的,因為他們不是從傳統的汽車行業來思考這個問題的,而可能會從另外一個角度來考慮這個問題。例如,他們會覺得為什么一定要兩年才可以做成這件事呢?我們是不是可以用不同的思維模式來考慮這個問題?所以他們會對我們之前認為不可以改變的一些思維模式和方式提出挑戰。這對于我們傳統汽車行業的人來講是一件好事,會讓我們去思考,也許原來我們做了這么多年的東西是可以提高改善的。

車市新常態促使我們思考“穩中求勝”

  今年車市的增長并不好,有種說法認為這不是一個偶然現象,可能是一種新常態。副總認為這是一件好事。其實任何一個行業,包括汽車行業在內不可能一二十年都是以10%以上的幅度在增長,這是不太現實的。副總個人經歷過美國汽車在上世紀90年代末的飛速成長和十年后突然陷入“低谷”,那是因為大家在好的時候沒有“居安思危”,大家都認為明年會更好,從來沒有人想過這個行業不可能一二十年都快速增長。

  應該在2015年左右,國內曾經有人預測,認為汽車行業不可能再高速增長了。當然,政府有一些激勵措施,讓行業又回到了5%~10%的增長。

  但較低的增長速率是汽車行業必須要經歷的,因為如果我們再以高速度增長,可能會產生像美國突然下滑的這種現象,這反而會有更負面的影響。所以這種低增長新常態是正常的,應該說對汽車行業有好的影響。這樣會給我們一個緩沖的機會,讓我們重新考慮汽車行業到底應該去怎么發展,汽車行業應該如何“穩中求勝”。例如,中國汽車的質量如何提升?中國如何真正向歐美出口車型?為什么不可以呢?是因為我們可能質量還沒有足夠過硬。包括智能駕駛這些新興的IT(信息技術)企業對思維的沖擊影響,也許過幾年對中國汽車業是非常好的機會。



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