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在汽車技術的革新中，70%來自汽車電子，而汽車電子產品在汽車中所占的比重已達到四分之一以上，為了滿足安全、舒適、節能以及智能化等創新需求，汽車搭載半導體組件的比例正在逐年增加。全球每年汽車總產量已超過6500億輛，以半導體組件的需求為例，根據Strategy Analystics的統計，2004年全球車用半導體的市場規模達133億美元，較2003年的122億美元成長了9%，隨著汽車電子的迅速普及，機械式組件已經慢慢被半導體組件所取代，半導體技術將為汽車提供更為智能化以及安全的駕駛環境，預計2008年全球車用半導體的市場規模將突破180億美元。因而，汽車電子被喻為引領半導體產業發展的新方向。 車用微控制器需求持續成長 根據Strategy Analytics的分類，動力傳動系統（發動機控制、動力轉向）、底盤控制系統(制動、循跡防滑控制系 統、方向控制、懸掛系統)、 安全系統(安全氣囊、ABS/穩定性、線控安全等)、車身控制系統 (開關控制、電動車窗控制、車門控制、前照燈控制)、保安系統(遙控車鎖、入侵警報、無源遙控開鎖)、信息娛樂系統（娛樂、服務、移動通信、信息處理、GPS導航系統等）六大項，當中使用到的半導體組件包括微控制器、微處理器、傳感器、模擬及邏輯組件、電源、顯示器等等，而在這些琳瑯滿目的汽車電子組件中，微控制器扮演著最核心的角色。 目前一部中檔汽車采用的MCU數量大約是40至50片，而高檔車型可達到80甚至100片之多。在產值部分，根據IC-Insights統計， 2004年全球車用微控制器市場約為44.7億美元，估計到2008年將達到66.2億美元，年復合平均成長率為13%。表1所示為目前車用微控制器的主要應用領域，8位和16位MCU因其成本優勢占據著車用微控制器市場的主導地位，而32位MCU多用于高檔車型。可以看出，隨著汽車電子系統的功能需求日趨復雜，車用微控制器也一路從低端向高端演進。 8位微控制器應用領域: 車內空調系統；電動窗；電動座椅；電動照后鏡 16位微控制器應用領域: 防滑煞車系統；車身穩定控制；安全氣囊系統；引擎控制單元；車速控制；個人化座椅、照后鏡記憶控制；個人化廣播電臺記憶；智能遙控車門開關 32位微控制器應用領域:駕駛者信息系統；多媒體系統；娛樂系統 64位微控制器應用領域:車用藍牙無線傳輸；車用802.11無線傳輸 資料來源：工研院IEK-ITIS計劃(2005/02) 目前16位MCU正取代8位MCU成為車用MCU中增長最快的器件，16位MCU也完全可以支持已經被認可的CAN/LIN車內網絡總線協議。例如，飛思卡爾新推出的16位MC9S12X MCU，基于該公司的HCS12架構，面向CAN總線網絡和車身控制等汽車多路應用、儀表板、車門和底盤節點。據飛思卡爾稱，該芯片具有32位MCU的性能，同時又保留了現有16位MC9S12 MCU系列產品的低成本、低功耗、低EMC和高代碼尺寸效率等優點。 還有瑞薩增加了24款符合汽車和工業設備市場需求的16位R8C/Tiny系列閃存MCU，分為六大系列_48 引腳的R8C/20、R8C/21、R8C/22和R8C/23，以及，52引腳的R8C/24和R8C/25。其中R8C/22和R8C/23系列提供了CAN接口，且所有系列都提供LIN接口的功能。Maxim推出了16位MAXQ20 車用MCU，Maxim汽車業務部的業務管理執行總監Kent Robinett介紹說，MAXQ20采用了基于RISC的MAXQ內核，僅在電路需要時鐘信號的瞬間提供時鐘信號，降低功耗的同時也最大程度的減少了時鐘噪聲對敏感的模擬電路的影響。這款芯片集成了12位的ADC和DAC以及128kB閃存，使用CAN2.0B接口和4線SPI接口訪問汽車外設。 高性能32位MCU在汽車電子領域的應用也在迅速擴展，今后會成為汽車動力系統、安全控制、多媒體信息娛樂的主角。除了基于Power PC的MPC系列以外，飛思卡爾發布了首個基于ARM架構的MAC7100 32位微控制器MCU系列，其需求重點是車身、底盤和安全性能。 飛思卡爾強調采用ARM架構的好處是可以充分利用現有的標準工具來縮短設計周期， 32位MAC7100 MCU系列支持多種汽車電子系統的復雜設計需求，包括溫控系統、氣囊以及電動輔助轉向器。瑞薩也發布了集成CAN總線接口和1.5MB大容量閃存的32位微控制器SH7059，此芯片可實現引擎控制的精確操作，是目前瑞薩高性能閃存MCU產品線上的主力產品。 另一方面，DSP也在越來越多地進入汽車領域。TI (上海)有限公司的安慧濤表示，面向汽車信號處理應用的DSP應具備很寬的性能指標，比如TI的TMS320C2000x系列DSP具有類似MCU的外設集成，同時也可以在汽車級別的-40到+120℃的環境中工作，適合制動、防盜、安全氣囊以及電子助力轉向等應用， 而TMS320C5000x系列可以滿足高性能密集計算，例如車載免提音頻系統。 車內網絡總線不斷擴展 車內網絡系統用于連接汽車中的各個電子控制單元，總線是其關鍵所在。已經被廣泛認可的CAN/LIN總線正在得到有效部署。在今天的汽車中，車身和動力傳送系統都連接到CAN總線上，并借助LIN進行外圍子系統的控制。遠程信息處理和多媒體音視頻傳輸，這些都可由基于光纖的MOST協議來實現。如今另一種新興的總線FlexRay已經引起業界的廣泛關注。 FlexRay通信技術不但為汽車應用提供了高速（10Mbps）且可靠的數據傳輸，而且可實現容錯分布式系統。該技術在汽車中的部署和應用主要依賴于具有成本效益的合適的半導體產品。目前，飛利浦、英飛凌、瑞薩等公司都已經加入FlexRay聯盟，而且這些廠商正在積極推出支持FlexRay總線的產品。飛思卡爾發布了可與其16位和32位MCU無縫接口的FlexRay協議控制器 MFR4200。而飛利浦推出了首個車用10Mbps FlexRay總線驅動器—TJA1080，可同時支持總線和星形網絡。飛思卡爾將在其MPC55xx 和MAC7x00等系列汽車電子產品中集成FlexRay協議引擎。而飛利浦也將在其ARM7 SJA20xx和ARM9 SJA25xx等汽車微控制器解決方案中集成FlexRay功能。兩家公司還宣布將共享FlexRay協議引擎設計和基于系統C語言的軟件模型，以保證各自的FlexRay器件產品的兼容性。 瑞薩將在其車用MCU中使用Robert Bosch公司的FlexRay通信控制器IP，目標是在一個封裝中實現完整的FlexRay系統解決方案。瑞薩半導體管理（中國）有限公司汽車電子行銷中心總經理崛田慎吉表示，對于車內網絡，瑞薩的閃存MCU大多提供CAN和LIN接口，對于線控安全和FlexRay，瑞薩亦積極推進汽車標準的制訂以及標準的實用化。瑞薩在2004年加入了汽車開放系統架構（AUTOSAR）組織以及日本汽車軟件平臺和架構（JasPar）組織，這兩個組織致力于為汽車控制系統制訂標準化的軟件和模塊接口。 車載信息娛樂市場興起 汽車電子領域最具吸引力且成長最快的部分為車載信息娛樂系統（ Car Infotainment System），目前北美是CIS最主要的市場，根據Frost Sullivan統計，2004年北美地區娛樂及導航系統的營收達26.43億美元，較2003年成長四成左右。歐洲和亞太地區發展雖然相對較慢，但市場成長潛力也不容小覷。消費者對車內信息溝通與影音娛樂的需求是驅動這一產業快速成長的重要因素。信息娛樂系統將占有汽車電子市場的最大份額。 以DVD為基礎的多聲道環繞立體聲后座娛樂系統、免提無線電話、駕駛員信息系統（路況信息、交通信息）、衛星導航、高品質音頻播放系統等等均逐漸被應用在汽車內。具備上述這些功能的車載信息娛樂系統也成為汽車半導體提供商競爭的焦點所在。 飛思卡爾攜手IBM等公司開發了基于其760MIPS MPC5200處理器的MobileGT Total5200設計平臺，該平臺定位于遠程信息處理和駕駛員信息系統應用，其上可以集成語音識別、無線通信、導航、遠程信息處理、廣播和因特網連接等技術。Metrowerks也推出了MobileGT Total5200的Linux板支持包(BSP)，支持從板組裝、Linux內核級調試到應用生成及測試的全開發過程。并且提供Linux BSP的免費下載。面向下一代的車載信息終端產品，瑞薩引入了3D圖形引擎CPU和特殊視覺效果功能，推出了針對汽車3D圖形導航應用、3D遠程信息處理接口以及3D娛樂系統平臺方案。 汽車音頻娛樂產品比重占到車載信息娛樂市場的一半以上，在這一領域內飛利浦半導體擁有相當高的市場分額，飛利浦半導體全球汽車市場銷售副總裁Drue Freeman表示，目前全球每三部汽車中就有一部采用了飛利浦半導體的汽車無線電芯片。飛利浦的TEF690x系列單片模擬汽車無線電解決方案提供了完整的前端調諧和模擬信號處理功能，比雙芯片解決方案的系統成本低出20%到30%。采用大容量閃存和硬盤驅動（HDD）構成的車載音頻播放器方案也值得關注，例如飛利浦半導體的Nexperia系列的最新音頻處理器PNX0106，以及瑞薩的SH7760 MCU，兩者都可實現MP3播放功能。 OLED進入車用顯示領域 隨著衛星導航以及車載影音娛樂需求的興起，汽車安裝顯示器的比例正在明顯提升。2004年全球約有16%的汽車擁有顯示器，即達到1080萬臺，比上年增長了33%。預計未來3-5年車用顯示器出貨量仍可維持19%的年增長率。 車用顯示器主要用途為行車導航以及影音娛樂兩大類。目前所使用的顯示器高達90%是TFT-LCD，STN-LCD僅占5%，且比重仍在下滑中。車用顯示器皆強調對諸如溫度、濕度、振動、強光等外界環境因素的適應能力，此外對亮度、視角、反應速度等方面要求也更高，而不同顯示技術在性能表現上各有其優缺點。例如TFT-LCD的壽命、分辨率優于有機發光二極管(OLED)和真空熒光管顯示器（VFD），然而在視角、反應速度及薄型化方面，OLED表現更勝一籌。因此車用顯示器將朝向多元化發展，而非僅局限于TFT-LCD。 OLED進入汽車市場的步伐才剛剛邁開，其應用仍主要集中在汽車音響以及儀表盤照明系統，對比度高及無視角限制是OLED的最有利之處，大規模量產化將推動OLED成本明顯降低，從而搶占TFT-LCD的市場份額。例如，悠景（Univision）開發了一種獨特的僅需要1"2個驅動器的PMOLED面板，與大部分需要多個驅動器外加一個控制器的解決方案相比，成本得到了有效節省。 圖1 車內網絡總線系統構成 圖2 飛利浦TEF690x系列單片模擬汽車無線電解決方案 圖3 悠景開發出汽車音響用3.12" 或2.80" 單色PMOLED以及空調狀態顯示用2.23" 單色PMOLED |
