亚洲市场驱动 车用半导体加速创新

英飞凌汽车半导体亚太区副总裁蔡志雄
近几年来，汽车产业在亚洲各地都有惊人的成长，主要来自于消费者行为及各国政府法规的转变，使得汽车电子市场快速发展；而汽车半导体供应商要掌握此一商机，须推出满足客户需求的创新方案，且也要维持成本及高品质，并在两者之间取得平衡，以维持市场竞争力。  

抢攻中国与印度市场　车用元件商摩拳擦掌

各国政府法规正深深影响汽车消费者的行为模式，例如废气排放法和行车安全法规；另外，市场需求也会随负担能力、个人地位、移动性、环境意识、安全性、舒适性及其他许多因素，而有所不同。  

从车厂的布局状况看来，现阶段韩国汽车厂商是目前在亚洲仅次于日本的汽车制造商。过去韩国厂商积极经营较不重视品质的海外低阶汽车市场，但近年来则改弦易辙，加强品质并创新设计，这才终于打开海外市场。为因应全球市场需求，韩国当地汽车厂商须强化技术，才能满足客户的期望，因此与系统和半导体供应商建立的夥伴关系愈显重要。  

从消费者行为的角度观察，半导体业者未来将聚焦在印度及中国大陆两大市场。近年来，中国大陆的汽车市场已超越美国，成为全球最大的汽车消费市场，不过，中国大陆市场并不像美国那样具有高度同质性，例如北京、上海等一线城市的消费者寻求的是品质，较不像二、三线城市的消费者，通常比较在意价格。此外，消费者除要求大空间外，对燃油经济性的要求也较高。  

相较于中国大陆市场，印度市场的差异性则较小，但消费者的价值意识极高，虽然印度市场也追求顶尖技术，但却不愿意掏出大笔金钱添购汽车。印度和中国大陆的汽车厂商，因国内消费者的庞大需求仍亟待满足，因此短期内不急于投入海外市场。整体而言，半导体业者在亚太地区车用电子元件市场须同时兼顾成本与效能，才能在激烈的竞争中脱颖而出。  

另一方面，2013年汽车市场的汽车研发将朝降低环境冲击、安全性及经济性等三个方向前进。在环境保护方面，汽车产业有责任开发更具节能效率的车辆，以缓解全球暖化及能源资源耗尽的问题。事实上，碳排放税及罚金在西方国家早已行之有年，而亚洲各国政府也开始采取类似的措施。  

兼顾环境保护与成本　车用半导体设计挑战遽增

亚洲的汽车制造商若有意投入海外市场，就势必得面对环境保护的议题。光是推出油电混合引擎，无法解决燃油消耗及二氧化碳排放的问题，对各个电子控制单元的耗电量进行分析也同样重要；对车厂来说，现在最为重要的工作，就是设法降低各电子控制单元的耗电量。  

经实验证明，每高出100瓦(W)电力或每多50公斤重量，将使100公里的里程多消耗0.1公升的燃油，而燃烧1公升汽油的碳排放量为23.6g CO2/km。另外，参照对汽车制造商设立的二氧化碳排放罚则(欧洲议会2008年12月立法决议)，每超出标准1g CO2/km，须支付0.05欧元罚款，显见环境保护对于汽车产业而言不只是口号而已。  

此外，在成本方面，汽车制造商必须平衡成本结构，同时避免触犯法规。上从汽车制造商，下至半导体供应商，系统设计的研发工作必须明智从一级(Tier1)供应链着手，而半导体供应商则须投入晶片技术研发，推出高创新性的解决方案，降低系统成本。  

取代机械式元件　车用半导体出头天

根据市调机构Strategy Analytics最新分析报告指出，2014年汽车半导体预计将成长至290亿美元，自2012年算起，成长率为11.5%。印度和中国大陆等新兴国家为成长幅度最大国家，2012∼2014年的成长率推测分别为10%及12%，但印度和中国大陆汽车产业至今仍使用价值相对较低的半导体元件。其中，印度汽车产业的半导体总产值约169亿美元，而韩国则几乎是印度的两倍以上。因此，我们可预见这些地区仍有很大的成长空间，而未来的趋势则是半导体将大量取代机械装置，如此不只降低耗电量，也连带提高半导体元件的价值。  

以机械式继电器改换为半导体继电器为例，传统的电子控制单元(ECU)保护，是在机械式继电器设计的切换功能中加入保险丝，以提供保护功能，而在高阶技术解决方案中，则是以智慧型开关取代保险丝，在继电器中同时发挥保护及切换的作用。  

藉由半导体技术实现的解决方案优于传统解决方案的好处，包括可使用脉冲宽度调变(PWM)进行负载的电路控制，藉此延长电感负载驱动的使用寿命，进一步改善耗电量、电磁干扰(EMI)效能，并提供更稳定的嵌入式保护与诊断功能，此外，体积也比传统继电器更加精巧。  

在比较智慧型装置与继电器时，系统成本分析也是考量的部分，不过从汽车制造商到ECU都有共识，系统更换结果将使整个汽车供应链获益，不单只是省下单一元件的成本。

 提升行车安全可靠度　车用安全系统日益普及 

根据世界卫生组织指出，1998年全球因汽车相关事故造成的死亡人数为一百二十万人。1990年汽车相关事故成为全球死因排名榜的第九名，但预计还会持续上升，至2020年将变成全球人口第三大死因。 

为抑止车祸死亡人数上升，全球政府正持续推动许多行车安全政策。不过，在亚洲市场中，消费者是安全需求的主要推动力量，而西方国家则是透过政府立法。例如，先进驾驶辅助系统(ADAS)能提高驾驶对潜在危险的意识，进而加快驾驶的反应，目前市场对于车道偏离警告系统、昏睡侦测及夜视等各种功能的需求不断提升。相较于被动式安全系统只能在发生意外时降低受伤的严重程度，主动式安全系统的重要性更受到消费者重视。 

目前高阶车款已开始配置ADAS，随着技术成熟并普及到大众车款之后，量产将能带来可观的成本经济。目前，被动式安全系统已逐渐成为标准配备，而亚洲主要的汽车制造商也正将ADAS向下渗透至中低阶车款，以准备满足日后消费者的需求，同时藉由重要的产品差异化提升自身的优势。 

ADAS设计趋势改变的立即效应，就是市场对于高效能和即时处理器的需求增加，如全新的多核心架构32位元微控制器(MCU)，将可满足最高安全需求，同时大幅提升效能。 

紧跟欧美行车安全法规　亚洲国家加速立法进度 

另一方面，胎压监测系统(TPMS)在美国已立法强制采用，亚洲多数地区仍未采用，而欧洲则预计于2014年正式上路。欧洲将透过燃油效率的优点和二氧化碳排放减量，来促进TPMS的立法。相较下，亚太地区的南韩并未立法强制采用TPMS，市场渗透率仍很低。 

目前市场推出的胎压部署技术选项包括直接式或间接式TPMS技术，其中间接式TPMS只能透过汽车的ABS进行修改，而间接式TPMS系统由于存在技术上的限制，因此难以符合美国国家公路交通安全局(NHTSA)的法规。直接式系统使用胎压感测器直接装设在各条轮胎上，直接测量胎压，资讯则是透过射频发射器传送到中央接收器。直接式测量系统最低可测到7Kpa的精度，符合NHSTA的要求。 

事实上亚洲的TPMS制造商已经开始注意到此一市场的变化，现正尝试把握这股浪潮。半导体供应商的挑战在于，如何透过创新解决方案来审视产品，让自己胜过竞争对手，为此，无不积极推出高耐用性的解决方案，如整合耐用的胎压监控及温度补偿功能，还有加速度感测器，具备唤醒功能，可延长运作使用寿命。 

随着汽车ECU解决方案的需求不断上升，加上其又比消费型ECU解决方案更能带来利润，因此许多消费电子系统供应商开始转而投入了汽车相关业务。这些新进厂商为积极打入市场，竞相推出更具竞争力的解决方案，力图与全球一线厂商一较高下；但另一方面，新进业者仍欠缺相关领域的专业知识，可能使自己身陷危机之中，因此，半导体供应商便扮演关键的角色，供应商必须告知及提醒这些客户，改换低成本元件，将导致元件可靠性降低，并带来极大风险。此外，半导体供应商也能成为重要推手，实作电路设计复杂度较低的高整合解决方案，协助ECU制造商在不减损可靠度的情况下，降低整体成本。 

另一方面，在亚洲许多地区中，运用摩托车通勤相当普遍，且也是最经济的交通方式。但是，传统化油器摩托车对二氧化碳排放的威胁，远高于一般的汽车。为了符合益加严苛的摩托车废气排放及燃油效率规定，小型内燃引擎必须采用高度整合且具成本效益的电子燃油喷射系统。藉由先进的整合式引擎管理IC，能够协助摩托车车厂改善四行程小型内燃引擎的二氧化碳排放及燃油效率。先进的引擎管理IC可为单汽缸内燃引擎中先进电子燃油喷射(EFI)提供所需的功能，且能让ECU电路板的面积比目前的独立式解决方案减少三分之二。 

总结而言，如何在可靠性与成本之间取得平衡，是ECU制造商的一大挑战。重要的是，汽车制造商必须与元件供应商建立良好的合作关系，才能取得关键的技术，并透过改善成本与可靠性，藉此实现汽车产品的创新。