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汽车用基础电子元器件发展现状与趋势

传感器、控制器、执行器作为汽车电子的基础，对整个汽车系统起着重要的支撑 作用，这些技术的发展也随着汽车的发展不断前进。现代汽车已经越来越接近于“自 动车”、“智能车”，汽车用基础电子元器件也已经成为这些先进系统的“神经末梢 ”或“控制神经”。当今只要有新的汽车电子应用系统出现，都将催生新的汽车用基 础电子元器件与之配套。 　　汽车用基础电子元器件发展现状 　　１．国外汽车用基础电子元器件发展现状 　　（１）传感器 　　汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息“捕获者”，是其关键部件，也是汽车 电子技术领域研究的核心内容之一。世界各国对车用传感器的研究开发、提高性价比 都非常重视。“没有传感器技术就没有现代汽车”的观点已被世界所公认。汽车电子 化越发达，自动化程度越高，对传感器依赖性就越大。 　　目前，一辆普通家用轿车上大约安装几十只传感器，而豪华轿车上的传感器数量 可多达２００余只。据市场研究机构ＳｔｒａｔｅｇｙＡｎａｌｙｔｉｃｓ２００６ 年初的报告，２００５年全球汽车传感器市场已达到９０．５亿美元，在２００６年 达到１０１亿美元，预计到２０１２年汽车传感器销售额达１５８亿美元。传感器在 汽车上主要应用在发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统。主要有温度 　　传感器、压力传感器、位置和转速传感器、加速度传感器、距离传感器、陀螺仪 和车速传感器、方向盘转角传感器等。 　　加速度、振动、速度传感器是汽车运动测量中的三种主要传感器，自２０００年 来一直保持稳定而强劲的增长势头。目前，世界生产这三种传感器的大型企业有３０ 几家，其中前５名公司占据了３１．３％的市场份额。例如Ｅｎｄｅｖｃｏ占１３． ６％，ＷｉｌｃｏｘａＲｅｓｅａｒｃｈ占９．１％，摩托罗拉占４．２％，ＩＭＩ 占３．０％，ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓ占１．４％。 　　西方发达国家排放法规对尾气排放量日益严格的要求，推动了汽车用氧传感器的 开发与生产。目前，已实用的汽车氧传感器有氧化锗氧传感器、二氧化钛氧传感器等 几种。 　　智能传感器的迅速发展将汽车的安全性能提高到一个前所未有的高度。从目前发 展来看，正在逐渐开始被导入高档轿车的智能传感器系统有以下 　　几种：酒精检测ＭＥＭＳ系统，如意法半导体的新型信号处理电路集成酒精传感 器，自动雨刷系统，电子式自动照明系统，胎压监测系统，安全气囊触发系统，如飞 思卡尔推出的卫星加速度传感器。 　　（２）控制器（ＥＣＵ） 　　车用控制器以微控制器（ＭＣＵ）为核心，还包括前置的Ａ／Ｄ转换器、数字信 号缓冲器以及放大器等。当前ＥＣＵ的发展总趋势是从单系统向多系统集中控制过渡。 　　随着通信、连接、计算机技术与汽车的日益融合，ＭＣＵ在汽车中应用的数量越 来越多。过去几年里，平均一部汽车大约会用到２０个ＭＣＵ，而现在汽车中使用的 ＭＣＵ数量已达４０～６０个，部分高档轿车ＭＣＵ数量已经达到上百个。 　　２００４年，全球汽车半导体的收入是１６０亿美元，其中汽车ＭＣＵ的销售收 入就占到３４％，数年内这一比例继续保持。 　　ＭＣＵ是汽车电子中的核心部件，由于它在汽车电子中实现的功能呈现多样性， 从简单的车灯控制到复杂的发动机控制、汽车远程通信等，因此高、中、低端ＭＣＵ 在汽车中都可以发挥作用，可以共存于一个系统中。 　　通过各类ＭＣＵ销售收入所占百分比的变化可以看出，未来几年高、中、低端Ｍ ＣＵ在汽车中的应用格局与现在差别不大。总体上呈现出中档ＭＣＵ所占份额有所下 降，而高、低端ＭＣＵ不断对中档ＭＣＵ进行挤压。在应用方面来看，未来８位ＭＣ Ｕ的应用集中在中、低端，３２位ＭＣＵ的应用集中在高端。 　　（３）执行器 　　执行器是用来精确无误地执行电子控制器发出的命令信号。目前汽车用机电式执 行器类型很多，如电磁阀、压电元件、点火电子组件、继电器、热电耦等。其中继电 器的发展最为活跃。它是仅次于传感器在汽车上应用最多的汽车电子元器件之一。 　汽车继电器主要有机电式电磁继电器、电子混合式继电器、热保护继电器、延时继 电器等几大类。统计数据显示，２００６年全球继电器销售额为４２．２亿美元，其 中汽车继电器销售额为８．５亿美元，占２０．１％。预计２００７年全球继电器销 售额将达４４亿美元，其中汽车继电器销售额为８．９亿美元，增幅４．７１％。当 前国外汽车继电器的生产量以泰科为龙头，接下来有ＯＭＲＯＮ、松下、安电、富士 通等公司。 　　２．国内汽车用基础电子元器件发展现状 　　（１）传感器 　　和国外传感器产业相比，国内汽车传感器尚未形成独立的产业，自２０世纪８０ 年代以来，国内汽车行业引进国外的先进技术及与之相配套的传感器生产技术，基本 满足了国内小批量、低水平车型的配套需求。目前国内现有最高水平的汽车传感器产 品比国外同类产品落后１０多年，每年要进口５０万套以上的高性能汽车传感器。 　 总体上讲，国内汽车传感器行业有以下特点：品种少，生产厂家分散，各厂产品 品种单一，不配套；性能较落后，基本上还是采用国外６０～７０年代的技术；抗干 扰性差；缺少核心传感器等。国内部分企业采用与国外进行合资经营的方式，消化吸 收国外先进的传感器技术，使产品升级换代，逐步发展壮大，但绝大多数企业还只是 处于配套生产的状态，利润薄、产品单一、产品质量和技术水平低下。 　　（２）控制器 　　我国近年来在车身控制器方面取得了很大的发展，中国车身控制系统的增幅仅次 于车载信息通信系统的增幅。但是，由于我国缺乏高端ＭＣＵ应用（如汽车动力和Ａ ＢＳ等方面）的开发经验且中国汽车电子应用多受成本抑制，导致中国汽车电子市场 低端ＭＣＵ占据主导地位。 　　（３）执行器 　　在众多执行器产品中，汽车继电器在我国也得到了迅猛发展。目前我国境内有２ ９３家继电器生产企业，其中约有一半生产汽车继电器。中国电子元件行业协会控制 继电器分会（ＣＣＲＩＡ）公布的数据显示，２００５年我国汽车继电器总产量为４ ．５亿个，２００６年增长到５．４亿个，而到２００７年则会升至６．４８亿个。 　　国内汽车继电器在产品的设计水平上与国外厂商相当，但在材料应用及工艺技术 水平上存在较大差距。国外汽车继电器基本上是自动化或半自动化生产线生产，而国 内除厦门宏发等极少数几家能够实现自动化或半自动化生产以外，其余大多为手工操 作，处在多品种、小批量、质量难以控制的生产状况。 　　目前我国已成为世界第三大汽车生产国，全球主要汽车厂商均已在我国投资建厂 。迫于成本压力，大多数汽车厂商正在逐步推进进口零部件的国产化，这给我国汽车 继电器企业的发展带来了巨大的机遇，但同时也使得竞争形势变得日益严峻。 　　首先，整车厂采购成本的日益降低使得继电器厂商利润空间越来越少。由于整车 销售利润率的不断降低及持续的价格战，降低成本，特别是降低采购成本成为国内所 有汽车厂家的首要选择。目前国内众多汽车厂商已在尽全力降低成本，并计划逐步替 换进口汽车继电器产品。这给国内汽车继电器生产商带来机会的同时，也使得国内市 场竞争变得更为激烈。 　　其次，国际汽车继电器厂商来中国争取市场和利润，使得竞争日趋激烈。目前众 多跨国汽车继电器厂商看中我国巨大的市场前景，纷纷在中国投资建厂，通过压缩生 产成本来降低市场价格，同时他们还将国外运作成熟、技术先进的配套体系带到了中 国。以“国际品牌”加“中国价格”来应对国内继电器厂家。这些都给国内汽车继电 器市场带来了无形的压力。 　　全球特别是中国汽车继电器市场容量非常可观，发展前景巨大，这些都给我国民 族汽车继电器企业的发展带来了巨大的机遇。但与此同时，汽车国产化趋势以及日益 增加的内外竞争压力也使得激烈的市场竞争变得不可避免。因此，我国民族汽车继电 器企业迫切需要加大高新技术产品的开发力度，提升产品质量，降低间接成本，迅速 积累和提高在汽车行业的经验，不断提升自身的品牌价值，在新的形势下创建汽车继 电器行业的民族品牌。 　　汽车用基础电子元器件发展趋势 　　１．传感器 　　未来的汽车传感器技术将朝着微型化、多功能化、集成化和智能化方向发展。２ ０世纪末期，ＭＥＭＳ技术的发展已使微型传感器提高到了一个新的水平。由于ＭＥ ＭＳ微型传感器在降低汽车电子系统成本及提高其性能方面的优势，它们已开始逐步 取代基于传统机电技术的传感器。ＭＥＭＳ传感器将成为世界汽车电子的重要构成部 分，采用ＭＥＭＳ传感器代替部分传统汽车传感器和电子系统的发展趋势正向更广范 围发展。 　　多功能化是指一个传感器可实现多个不同种类多个参数的检测；集成化是指利用 ＩＣ制造技术和精细加工技术制作ＩＣ式传感器；智能化是指传感器与大规模集成电 路相结合，带有ＣＰＵ，具有智能作用，以减少ＥＣＵ的复杂程度，减少其体积，并 降低成本。 　　随着微电子技术的发展和电子控制系统在汽车上的应用迅速增加，汽车传感器市 场需求将保持高速增长，以ＭＥＭＳ技术为基础的微型化、多功能化、集成化和智能 化的传感器将逐步取代传统的传感器，成为汽车传感器的主流。 　　２．控制器 　　未来控制器的发展趋势将是进一步的集成化，这一趋势在控制器的本身及其核心 ＭＣＵ上得到了充分的体现，具体而言有以下３个方面： 　　（１）控制器与车内网络的集成和结合度将进一步提高。例如将ＭＣＵ、功率驱 动、电压调节和ＬＩＮ物理层接口集成为一体构成单芯片ＬＩＮ子节点是目前车身电 子控制器的主要发展趋势。 　　（２）ＭＣＵ的集成度进一步提高。 　　（３）ＦｌａｓｈＭＣＵ将成为汽车ＭＣＵ的主流。 　　３．执行器 　　由于汽车电子品种越来越多，功能越复杂化，对汽车执行器的要求也就越高。从 汽车执行器的发展来讲，总体上向小型化、大电流、低功耗、高灵敏、高可靠、功能 化、低成本、轻量化的方向发展。 　　就执行器中最重要的一个门类继电器而言，它的技术发展趋势主要体现在以下三 个方面： 　　（１）智能化组合继电器日渐流行 　　组合式继电器将传统的开关继电器与微电子技术、计算机技术、信息技术相结合 ，成为汽车继电器的最新研发方向之一。在汽车故障诊断系统、自动检测系统、报警 系统中都会用到不同功能的组合继电器。 　　（２）４２Ｖ汽车继电器发展迅速 　　鉴于１４Ｖ汽车电源系统已经不适应汽车向操纵自动化、电气化方向发展，迫切 要求把系统电压提高到４２Ｖ。４２Ｖ系统可以使汽车线束采用更小尺寸，可以给予 电子驱动的起动器－交流发动机、交流压缩机等系统大功率的支持。据测算，采用４ ２Ｖ电源，将使负载和布线重量减少１／３，损耗降低１／９。 　　（３）对静音及电磁兼容等性能指标要求更严格 　　目前汽车厂商以及消费者对继电器的静音指标的要求越来越严格，同时随着汽车 电子设备使用数量的不断增加，要求汽车继电器具备电磁兼容的性能。一方面继电器 要能够承受、抵抗其他电子器件的电磁干扰，保持正常工作；另一方面要求继电器本 身的电磁干扰系数要尽可能小，不会对其他电子产品产生干扰。

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