汽車電子技術(shù)與應(yīng)用

王濤

摘要：隨著世界經(jīng)濟(jì)水平的提高，越來(lái)越多的人開(kāi)始擁有私家車，與此同時(shí)，人們對(duì)于私家車的技術(shù)含量要求越來(lái)越高。近年來(lái)，半導(dǎo)體技術(shù)開(kāi)始不斷的應(yīng)用于汽車電子技術(shù)中，汽車電子產(chǎn)業(yè)正在逐步的從汽車產(chǎn)業(yè)的附屬部分變成汽車技術(shù)創(chuàng)新的主導(dǎo)領(lǐng)域。全球汽車市場(chǎng)對(duì)于汽車的發(fā)展要求是更加靈活、更加安全、更加清潔和互聯(lián)過(guò)程更加方便。為了應(yīng)對(duì)這些需求，車用半導(dǎo)體技術(shù)在這樣的需求下更是迎來(lái)的新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文將針對(duì)車用半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展需求來(lái)討論其以后的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：汽車電子技術(shù)；車用半導(dǎo)體技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的不斷進(jìn)步，全球范圍內(nèi)的車用半導(dǎo)體技術(shù)越來(lái)越成熟。過(guò)去，汽車上采用的半導(dǎo)體技術(shù)僅僅是旁枝末節(jié)，但是近年來(lái)很多重要的汽車原件開(kāi)始應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)。從目前的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀來(lái)看，汽車主體已經(jīng)由原來(lái)的機(jī)械系統(tǒng)為主要結(jié)構(gòu)，電器系統(tǒng)為輔助結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框架改變成了由電子系統(tǒng)為主的汽車專屬機(jī)電整合架構(gòu)及電控系統(tǒng)。由此一來(lái)，汽車制造廠對(duì)于半導(dǎo)體材料的應(yīng)用就越來(lái)越多，汽車的生產(chǎn)過(guò)程離不開(kāi)半導(dǎo)體原件，半導(dǎo)體廠的發(fā)展也得到了幫助，兩者的共同發(fā)展成功的開(kāi)拓出來(lái)汽車工業(yè)的新大門。如來(lái)一來(lái)，該發(fā)展趨勢(shì)不僅促進(jìn)汽車市場(chǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)車電產(chǎn)品強(qiáng)大需求，還可以有效的降低汽車生產(chǎn)的成本。

1 半導(dǎo)體廠商與汽車工業(yè)的融合現(xiàn)狀

過(guò)去，汽車生產(chǎn)行業(yè)對(duì)于汽車電子系統(tǒng)的注意程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)電器系統(tǒng)的重視程度。由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，在半導(dǎo)體商的推廣下，汽車的生產(chǎn)過(guò)程開(kāi)始逐漸的考慮智能化的“矽”解決方案。就像是汽車的照明燈，原來(lái)的汽車生產(chǎn)商會(huì)考慮到用繼電器、熔斷器以及電源開(kāi)關(guān)作為照明燈的生產(chǎn)模式，可是現(xiàn)在卻用半導(dǎo)體物件作為新的生產(chǎn)模式。當(dāng)工業(yè)化汽車生產(chǎn)模式進(jìn)入汽車設(shè)計(jì)時(shí)代以后，汽車生產(chǎn)出了顧及電器生產(chǎn)，與機(jī)械生產(chǎn)相互配合才符合現(xiàn)代科技的發(fā)展。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)在汽車生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用程度不斷增高，相關(guān)的半導(dǎo)體生產(chǎn)商如何在保證成本和不斷創(chuàng)新的基礎(chǔ)上滿足汽車生產(chǎn)商對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品的需求是當(dāng)下半導(dǎo)體廠商應(yīng)該重點(diǎn)注意的問(wèn)題。除此之外，我們都知道半導(dǎo)體技術(shù)可以降低汽車生產(chǎn)的成本并提高汽車的優(yōu)越性，但是如何可以把優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最好，這是需要半導(dǎo)體生產(chǎn)商和汽車生產(chǎn)商之間的溝通的。半導(dǎo)體廠商和相關(guān)汽車機(jī)電產(chǎn)業(yè)之間的配合度越高，生產(chǎn)出來(lái)的汽車零件就越好。

很多半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商擁有幾項(xiàng)專有的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝，由此推動(dòng)整個(gè)半導(dǎo)體生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)往更好的方向發(fā)展。當(dāng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不斷的應(yīng)用到汽車的生產(chǎn)過(guò)程中去的時(shí)候，不僅降低了生產(chǎn)成本，也優(yōu)化了汽車的功能，這其中的好處將會(huì)透過(guò)汽車生廠商和一級(jí)零件供應(yīng)商間接的反映到消費(fèi)者的身上。根據(jù)目前的市場(chǎng)調(diào)查可以看到，目前很多奔馳品牌的中等或者經(jīng)濟(jì)型價(jià)位的小型私家車的內(nèi)裝電子系統(tǒng)上應(yīng)用了智能化的設(shè)備，由此可見(jiàn)，新開(kāi)發(fā)中的汽車總成本其結(jié)構(gòu)組成將與半導(dǎo)體設(shè)備成本，逐漸構(gòu)成了密不可分的關(guān)系。

2 車用半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展

2.1矽技術(shù)在汽車元件生產(chǎn)技術(shù)上的應(yīng)用要突破

自從自晶體管被發(fā)明以后，在很短的時(shí)間內(nèi)被廣泛的應(yīng)用于電子電路學(xué)中，成為了核心原件。自晶體管是應(yīng)用于電流開(kāi)關(guān)中的應(yīng)用，它的優(yōu)勢(shì)有很多，其中最被認(rèn)可的就是它的靈敏性。自晶體管其以利用電流大小訊號(hào)來(lái)加以控制，所以它切換開(kāi)關(guān)的速度很快，這就給電子電路學(xué)的發(fā)展帶來(lái)了很大的進(jìn)步，解決了長(zhǎng)久以來(lái)開(kāi)關(guān)切換速度低的問(wèn)題。隨著科技的不斷發(fā)展，自晶體管的生產(chǎn)材料被矽取代后，它的工作效果變得更好，但是由于矽資源在開(kāi)采生產(chǎn)的過(guò)程中存在著生產(chǎn)成本高、開(kāi)采難度大的問(wèn)題，導(dǎo)致在生產(chǎn)自晶體管的過(guò)程中無(wú)法滿足市場(chǎng)的需求。如何可以降低矽的價(jià)格以及滿足社會(huì)對(duì)于矽的需求是當(dāng)下社會(huì)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)解決的問(wèn)題。如果沒(méi)有辦法找到更好的替代材料或者無(wú)法找到降低矽成本的方法，久而久之，傳統(tǒng)的機(jī)電型繼電器將繼續(xù)以低效率的形式應(yīng)用于汽車的生產(chǎn)制造過(guò)程中。

在半導(dǎo)體發(fā)展的過(guò)程中，矽技術(shù)正在不斷的顛覆傳統(tǒng)觀念被應(yīng)用于更多的產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。相關(guān)的半導(dǎo)體生產(chǎn)商也在致力于生產(chǎn)芯片的大小以及規(guī)格上，以及探索更加智能化的半導(dǎo)體設(shè)備。不過(guò)，要如何在單一又具獨(dú)立性半導(dǎo)體元件中建構(gòu)出嵌入式系統(tǒng)功能的矽技術(shù)是非常重要的，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)必須要能整合控制電路與場(chǎng)效應(yīng)MOS驅(qū)動(dòng)器，再搭配車上其它半導(dǎo)體元件來(lái)加以運(yùn)用，才可以更好的發(fā)揮矽原件的作用，讓自晶體管的工作能力更顯著，形成一項(xiàng)完善系統(tǒng)解決方案。由此可見(jiàn)，矽技術(shù)正在與半導(dǎo)體設(shè)備結(jié)合，已經(jīng)有越來(lái)越多的學(xué)者致力于開(kāi)發(fā)出性質(zhì)更好、成本更低的半導(dǎo)體產(chǎn)品，相信未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)也必然是朝著更好的方向發(fā)展的。

2.2非矽元件將誕生于汽車工業(yè)的應(yīng)用中

隨著相關(guān)學(xué)者的研究，已經(jīng)證實(shí)了碳化硅應(yīng)用于半導(dǎo)體原件的質(zhì)量高于矽原件。碳化硅的獲取能力比矽高，生產(chǎn)碳化硅的成本也比較低，但是存在的問(wèn)題是生產(chǎn)碳化硅芯片的技術(shù)太低，這就使碳化硅芯片的生產(chǎn)效率降低，同時(shí)也增加了生產(chǎn)成本。但是結(jié)合碳化硅的優(yōu)勢(shì)，在汽車市場(chǎng)正發(fā)展的如火如荼的今天，碳化硅在半導(dǎo)體技術(shù)上的應(yīng)用很有可能得到發(fā)展。碳化硅元件在半導(dǎo)體作用下，閾值焊接溫度可以達(dá)到400度以上，所以碳化硅原件在汽車的高溫環(huán)境下也可以維持正常的使用，不需要在額外的安裝價(jià)格高昂的散熱裝置，它的優(yōu)勢(shì)要明顯的高于當(dāng)前所有的汽車原件。

但是嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，目前全球研究碳化硅芯片的技術(shù)不高，生產(chǎn)芯片的成本要比矽原件高出來(lái)好多倍，再加之市場(chǎng)普及率過(guò)低，所以碳化硅應(yīng)用于半導(dǎo)體原件的生產(chǎn)過(guò)程中的時(shí)間可能還要很久。如何提高生產(chǎn)碳化硅芯片的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本將會(huì)是一個(gè)重點(diǎn)面臨的問(wèn)題。相信未來(lái)隨著車載碳化硅芯片的應(yīng)用，將會(huì)引領(lǐng)出半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。

2.3汽車半導(dǎo)體定位在高尖端科技

隨著LSI和FPD元件技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，計(jì)算機(jī)、通訊產(chǎn)品、無(wú)線設(shè)備逐漸被人們關(guān)注到。而到如今，汽車領(lǐng)域開(kāi)始逐漸的被半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)商注意到，汽車已經(jīng)開(kāi)始擺脫僅有機(jī)械技術(shù)而沒(méi)有尖端技術(shù)的尷尬局面。當(dāng)前越來(lái)越多消費(fèi)者開(kāi)始注意駕駛安全的問(wèn)題，如何更好的保障駕駛員以及乘客的安全成了當(dāng)下生產(chǎn)者和消費(fèi)者共同致力的問(wèn)題，在提高私家車的安全性的同時(shí)勢(shì)必要更多的應(yīng)用到半導(dǎo)體技術(shù)，所以汽車對(duì)于尖端技術(shù)的要求將會(huì)越來(lái)越高。

日本的豐田汽車計(jì)劃在十五年之內(nèi)減少百分之五十的汽車事故，他們計(jì)劃利用覆蓋全車的傳感器來(lái)偵測(cè)汽車上各個(gè)零件的信息，通過(guò)這種方式對(duì)汽車零件進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，一旦有零件出現(xiàn)故障就立刻開(kāi)啟報(bào)警裝置，通過(guò)這種嚴(yán)格的把控來(lái)降低汽車事故的發(fā)生概率。因此，必須要有各類型傳感器、可快速處理來(lái)自傳感器的大量信息的處理器、驅(qū)動(dòng)電控系統(tǒng)的高耐壓LSI，以及能夠?qū)SI的可靠性提高到跟飛機(jī)元件互相媲美程度。

結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展以及人們對(duì)于私家車的需求量不斷增多，相應(yīng)的汽車生產(chǎn)商的壓力越來(lái)越大，如何將半導(dǎo)體原件更好的與汽車原件的生產(chǎn)更好的結(jié)合是半導(dǎo)體供應(yīng)商與汽車生產(chǎn)商都需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題。半導(dǎo)體原件的應(yīng)用不進(jìn)可以提高汽車的質(zhì)量，還可以降低汽車的生產(chǎn)成本，所以將半導(dǎo)體原件應(yīng)用于汽車生產(chǎn)的過(guò)程中是很有必要的，是有利于汽車生產(chǎn)商也有利于消費(fèi)者的。相信隨著相關(guān)企業(yè)的共同努力，我國(guó)的汽車生產(chǎn)業(yè)會(huì)得到很大程度的發(fā)展，汽車生產(chǎn)過(guò)程中半導(dǎo)體的應(yīng)用技術(shù)也會(huì)越來(lái)越成熟，車用半導(dǎo)體技術(shù)一定會(huì)朝向越來(lái)越好的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] Increased Hemoglobin A. in Obese Pregnant Women after Exclusion of Gestational Diabetes Clinical Chemistry [J]. 2012（3）：13-16.

[2] Altering the Landscape for Women in Clinical Chemistry：Perspectives from Multigenerational Leaders Clinical Chemistry [J].2012（5）：25-26.

[3]半導(dǎo)體照明技術(shù)與應(yīng)用論文[J]. 中國(guó)科技財(cái)富2012（3）：12-13.

[4]我國(guó)車用半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖[J].中國(guó)科技財(cái)富2013（7）：38-39.

[5]文尚勝，張劍平，文斐，莫文貞.中國(guó)半導(dǎo)體照明技術(shù)專利態(tài)勢(shì)分析[J] .2012（1）：28-30.

（作者單位：恩智浦半導(dǎo)體（中國(guó)）有限公司）