汽車半導(dǎo)體迎來令人興奮的時(shí)代

作者 / 王瑩 《電子產(chǎn)品世界》編輯

編者按：近二三十年來，無論全球還是中國，汽車業(yè)都發(fā)生了驚人的變化。美國汽車業(yè)曾在20世紀(jì)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(yè)進(jìn)入了一個(gè)非常特殊的階段。這對于汽車電子從業(yè)者來說，是一個(gè)非常激動人心的時(shí)代，也是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的時(shí)代。

對汽車行業(yè)未來發(fā)展的核心觀點(diǎn)

　　如今汽車主要圍繞四大主流趨勢創(chuàng)新：節(jié)能減排，ADAS高級駕駛員輔助系統(tǒng)和將來的自動駕駛，車聯(lián)網(wǎng)，信息安全。為此，英飛凌對汽車行業(yè)未來發(fā)展有三個(gè)核心觀點(diǎn)。

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

　　2.現(xiàn)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(shí)現(xiàn)。

　　3.盡管車會發(fā)生劇變，但是車還會是車。這不是指車一定還是現(xiàn)在這種外形或內(nèi)飾的設(shè)計(jì)，而是車本身的功能還是真正從A點(diǎn)把乘客帶到B點(diǎn)，而且是以安全為基礎(chǔ)的。另外，車內(nèi)現(xiàn)在所有這些基礎(chǔ)的功能，諸如控制器、車窗和一些基礎(chǔ)構(gòu)造還是會存在的。

　　為此，英飛凌有三個(gè)應(yīng)用案例。

　　在“零排放一定會實(shí)現(xiàn)”方面，英飛凌和“蔚來汽車”合作，在蔚來汽車的電控系統(tǒng)里，用到了英飛凌兩款核心器件：型號為HP-Drive的 IGBT模塊和驅(qū)動器，此外，還有AURIX系列32位單片機(jī)等。英飛凌幫助蔚來汽車實(shí)現(xiàn)了“雙電機(jī)”系統(tǒng)，整車可以達(dá)到480千瓦的動力。

　　第二個(gè)案例是針對“自動駕駛一定會實(shí)現(xiàn)，駕駛員最終會變成乘客”，英飛凌與百度阿波羅進(jìn)行了合作。主要有兩個(gè)層面：第一，英飛凌與百度團(tuán)隊(duì)一起探討對汽車整個(gè)架構(gòu)和自動駕駛系統(tǒng)的理解。因?yàn)榘俣冗^去是非汽車行業(yè)的專家，盡管對軟件開發(fā)、包括對智能交通體系和架構(gòu)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(jīng)驗(yàn)。因此雙方可以分享經(jīng)驗(yàn)和見解，了解到相互不是很熟悉的領(lǐng)域。第二，從產(chǎn)品和設(shè)計(jì)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(jī)，使百度阿波羅的設(shè)計(jì)從硬件到軟件的配合可以達(dá)到好的效果，能夠有更好、更快、更強(qiáng)的運(yùn)算能力。

　　第三個(gè)例子是針對“車還會是車”。英飛凌與聯(lián)合電子合作研發(fā)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(nèi)客戶達(dá)到了非常高的功能安全——ASIL C，并且在某種程度上達(dá)到ASIL D級，這在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面是非常領(lǐng)先的，因?yàn)樵谡麄€(gè)行業(yè)內(nèi)，尤其是在中國甚至在國際上，真正能夠達(dá)到ASIL D的變速箱也是數(shù)量非常少的。

用多核架構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能安全

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

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

　　其次，根據(jù)英飛凌對于汽車的發(fā)展動向，包括根據(jù)英飛凌自己的一些評估和判斷，認(rèn)為汽車將來最需要的功能安全和信息安全的架構(gòu)，一定是由微處理器來做最大的貢獻(xiàn)。所以從這個(gè)角度，英飛凌在最早決定要推出AURIX產(chǎn)品時(shí)，就定義為多核控制，這對于將來汽車的需求，無論是從運(yùn)算功能還是真正去處理功能安全的角度來看，都是在汽車?yán)锉仨氁?shí)現(xiàn)的，也是最終、最高效或者性價(jià)比最高的方案。

　　功能安全的概念就是冗余的概念。如何實(shí)現(xiàn)功能安全?如果永遠(yuǎn)是一套系統(tǒng)，無非就是怎么保證這個(gè)系統(tǒng)的安全性最高，但是這肯定不是100%安全的。例如現(xiàn)在認(rèn)為具有最高功能安全等級的應(yīng)用是航空航天。實(shí)際上，航空航天的核心系統(tǒng)都是有很多冗余的，可能有兩三套系統(tǒng)同時(shí)工作，在第一套主系統(tǒng)工作時(shí)，備用的第二套輔助系統(tǒng)在幫助做檢查和備份，以備萬一第一套系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，第二套系統(tǒng)就會立刻去承接第一套系統(tǒng)的工作。在汽車?yán)铮部梢杂眠@種概念來實(shí)現(xiàn)，但是代價(jià)是消費(fèi)者愿意花雙倍的價(jià)錢來買同樣一輛汽車嗎?相信一般消費(fèi)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(gòu)，即在AURIX單片機(jī)里可以在同一個(gè)芯片來實(shí)現(xiàn)相互檢查和相互備份。例如現(xiàn)在這一代單片機(jī)是有三個(gè)核的，下一代會有更強(qiáng)的功能。這三個(gè)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(dǎo)體業(yè)

　　大約從2017年年底開始，人們期待的整個(gè)新能源行業(yè)的崛起終于來到了!新能源行業(yè)以新能源汽車為首，包括可再生能源，都在高速發(fā)展。但是可能這個(gè)幸福來得有點(diǎn)突然，整個(gè)行業(yè)還沒有準(zhǔn)備好。因?yàn)橐云嚍槔?，業(yè)內(nèi)每年一直在期盼新能源汽車能夠更快、更高速地發(fā)展，尤其是乘用車?？赡苊恳荒辏蠹叶枷鄬τ幸稽c(diǎn)點(diǎn)失望，甚至在2017年新能源汽車/電動汽車在中國的增速有點(diǎn)下降了。從2018年到今天，業(yè)界真正看到了迅速的發(fā)展。

　　但是為什么說“幸福來得太突然”呢?因?yàn)樗挟a(chǎn)業(yè)是需要一定時(shí)間去準(zhǔn)備的，我們并沒有準(zhǔn)備好，因?yàn)檫@個(gè)信號太突然了。所以2018年出現(xiàn)了很多狀況，整個(gè)行業(yè)只要是牽涉到功率半導(dǎo)體的廠商，產(chǎn)能和規(guī)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(chǔ)上會投資一個(gè)新的晶圓工廠?？梢姀挠w凌的角度，已確認(rèn)或認(rèn)為將來功率半導(dǎo)體的發(fā)展是會按照這個(gè)趨勢去發(fā)展的，也認(rèn)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(yè)競合

　　比亞迪也在自主研發(fā)IGBT等功率器件，英飛凌如何看待國內(nèi)新能源整車廠和本土企業(yè)自主研發(fā)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(wù)。所以不管是車廠還是Tier 1(一級供應(yīng)商)，他們希望自己有這方面研發(fā)投入或生產(chǎn)投入，英飛凌一定是歡迎的。其實(shí)英飛凌與比亞迪的合作也很久了，包括現(xiàn)在比亞迪自己生產(chǎn)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(fā)和生產(chǎn)的。但是在同時(shí)，這也是對英飛凌的壓力和動力，讓英飛凌能把自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)得性價(jià)比更高，得到更多客戶的認(rèn)可，這樣才能創(chuàng)造更多的價(jià)值。

　　盡管IGBT在功率器件中起到一個(gè)非常重要的位置，但是其實(shí)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(shí)現(xiàn) “零排放”，可能車用半導(dǎo)體的量會是現(xiàn)有用量的1倍以上。所以英飛凌對功率器件方面的準(zhǔn)備是非常重視的，包括在全球做了很多產(chǎn)能儲備和規(guī)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(chǎn)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(yè)現(xiàn)在是屬于非常激動人心的時(shí)刻呢?

　　因?yàn)閭鹘y(tǒng)上，汽車是一個(gè)比較按部就班的行業(yè)。例如研發(fā)周期，車廠正常的可能是三年半。中國車廠可能想更快，認(rèn)為是兩年，這就是我們中國的速度。但是不管怎樣，其實(shí)這個(gè)流程是比較固化的。

　　但是現(xiàn)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(tuán)隊(duì)，他們的理念是不一樣的，因?yàn)樗麄儾皇菑膫鹘y(tǒng)的汽車行業(yè)來思考這個(gè)問題的，而可能會從另外一個(gè)角度來考慮這個(gè)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(gè)問題?所以他們會對我們之前認(rèn)為不可以改變的一些思維模式和方式提出挑戰(zhàn)。這對于我們傳統(tǒng)汽車行業(yè)的人來講是一件好事，會讓我們?nèi)ニ伎?，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(tài)促使我們思考“穩(wěn)中求勝”

　　今年車市的增長并不好，有種說法認(rèn)為這不是一個(gè)偶然現(xiàn)象，可能是一種新常態(tài)。徐輝副總認(rèn)為這是一件好事。其實(shí)任何一個(gè)行業(yè)，包括汽車行業(yè)在內(nèi)不可能一二十年都是以10%以上的幅度在增長，這是不太現(xiàn)實(shí)的。徐輝副總個(gè)人經(jīng)歷過美國汽車在上世紀(jì)90年代末的飛速成長和十年后突然陷入“低谷”，那是因?yàn)榇蠹以诤玫臅r(shí)候沒有“居安思?！?，大家都認(rèn)為明年會更好，從來沒有人想過這個(gè)行業(yè)不可能一二十年都快速增長。

　　應(yīng)該在2015年左右，國內(nèi)曾經(jīng)有人預(yù)測，認(rèn)為汽車行業(yè)不可能再高速增長了。當(dāng)然，政府有一些激勵(lì)措施，讓行業(yè)又回到了5%~10%的增長。

　　但較低的增長速率是汽車行業(yè)必須要經(jīng)歷的，因?yàn)槿绻覀冊僖愿咚俣仍鲩L，可能會產(chǎn)生像美國突然下滑的這種現(xiàn)象，這反而會有更負(fù)面的影響。所以這種低增長新常態(tài)是正常的，應(yīng)該說對汽車行業(yè)有好的影響。這樣會給我們一個(gè)緩沖的機(jī)會，讓我們重新考慮汽車行業(yè)到底應(yīng)該去怎么發(fā)展，汽車行業(yè)應(yīng)該如何“穩(wěn)中求勝”。例如，中國汽車的質(zhì)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?yàn)槲覀兛赡苜|(zhì)量還沒有足夠過硬。包括智能駕駛這些新興的IT(信息技術(shù))企業(yè)對思維的沖擊影響，也許過幾年對中國汽車業(yè)是非常好的機(jī)會。