2018 汽车电子突破值得关注的三大维度

2017下半年，伴随业界关注已久的《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》(简称“双积分办法”)正式发布，众多中外车企都面临了更为迫切的减排压力，也在无形中加速了新能源车的落地普及。由于燃油车在很长一段时间内都将存在于市场，而电气化技术在燃油车、混动车的节能减排等方面发挥了越来越重要的作用，也导致了其电气化比例在逐渐提升，进一步刺激汽车电子产品，乃至功率器件等电子元器件的出货量。

根据IHS的数据统计，2016年全球汽车电子的市场规模为1160亿美元，预计2022年将达到1602亿美元。市场这样快速成长，在笔者看来汽车电子高端配置向低端产品渗透就是其中一大推动力。由于汽车电子领域的安全控制系统对汽车行车安全性至关重要，因此安全控制系统领域的电子稳定控制系统、胎压监测系统TPMS等高端配置有望成为乘用车标配。而在高端配置向低端产品渗透的过程中，为了打造先进的汽车电子产品，高可靠性、高性能电子元器件的作用更为凸显。

安全刚需引发高端配置向下渗透，“指标派”获机遇

电子产品在汽车中的普及导致电子元器件的性能受到整车厂商的关注，更高性能的“指标派”器件获得青睐。在不久前落幕的ELEXCON 2017深圳国际电子展上，富士通半导体展示了车规级FRAM产品就是其中的代表——可在高达摄氏125度的高温环境下运作的FRAM，符合严苛的汽车行业AEC Q100标准规范，写入次数高达1013，150ns级别的超快写入速度，以及150nJ（写入一个字节时）的超低功耗！

据展位工作人员介绍，此前因超高的存储性能指标而在水电气表、RFID、医疗电子等应用中走俏的FRAM，随着指标进一步提升推出车规级产品后再次在汽车应用领域“攻城略地”大受欢迎，包括在TPMS轮胎、气囊、信息娱乐系统、ADAS、电池管理系统（BMS）等全面获得普及。



图1：富士通在ELEXCON上展示高性能FRAM产品

从用途来看，汽车电子可以分为四大类：动力控制系统、安全控制系统、通讯娱乐系统与车身电子系统。其中，安全控制系统又分为主动安全与被动安全，胎压监测系统TPMS与安全气囊Airbag正是对应这两类的典型应用。安全控制系统要求必须实时和持续地存储当前状态信息进行实时监控、记录、分析或处理，具备非易失性、高速写入以及超高读写耐久性的FRAM存储器很好的满足了市场的严苛规范需求。

以TPMS应用为例。一方面，轮胎内置的电池在出厂后是难以更换的，因此FRAM低功耗的特点能发挥优势；另一方面，为了确保足够的安全性，胎压数据必须频繁地写入与记录，按一秒钟写入一次计算，使用10年则累计写入3.2亿次。而FRAM的高读写耐久性使之支持写入次数达10万亿次，性能远高于价格亲民的EEPROM，成为安全控制系统的非易失性存储器首选。




图2：富士通FRAM产品在Airbag中广泛采用

此外，高端配置向下渗透的另一个体现是：FRAM在Airbag中已经广泛应用。据悉，德国主要的几家汽车Tier 1企业均在安全气囊中采用FRAM存储器。事实上，Airbag需要准确记录气囊是否正确、完全地开启，进而协助判定事故法律责任的归属，这对Airbag中存储器的高速写入能力与低功耗特性提出了需求。同时Airbag中存储器也需要频繁且短时间间隔地记录座椅承重的数据，从而帮助MCU判断当下状态是否应该开启气囊。这样的应用场景对存储器的高读写耐久性也是显而易见的考验，而FRAM的高读写耐久性(支持写入10万亿次)正是其备受青睐的关键所在。

汽车座舱仪表“大”势所趋：数字化与功能中枢并行

调查指出，2016年全球汽车仪表市场规模大约77亿美元，比2015年增长9%，预计到2020年汽车仪表市场规模达95亿美元。经过多年发展，虚拟仪表已经用屏幕取代了传统的指针、数字等现有仪表盘上最具代表性的部分，其优点是可以灵活定义仪器系统，以满足不同的要求，并且功能更加强大，更容易跟网络、外设及其他应用相连接，有望成为数字化座舱的中枢节点。同时，虚拟仪表已经从高端车型普及到平民车型，标志着市场开始进入成熟期。

虚拟仪表的大势所趋更在于屏幕尺寸的不断突破。根据2017年上海车展151款主流汽车仪表尺寸的数据统计，10”~12”的全液晶仪表占有31%的份额，可见大屏虚拟仪表的市场吸引力。更有甚者如一贯被贴上“变革者”标签的特斯拉，在Model 3系列车型中更是取消了仪表盘和中控按键，所有行车信息、空调系统和娱乐功能都通过15”触控屏显示和操作。



图3：富士通推出3D全虚拟仪表解决方案

顺应市场潮流，富士通已推出最新12.3” ,3D全虚拟仪表解决方案。其中主芯片Triton-C是富士通代理产品线——索喜旗下的全虚拟仪表专用图形处理器，其搭载全球独有的强大2D引擎。该方案拥有多达8层的多层显示和6路视频输入，3路独立输出，并具有专为仪表设计的图形安全功能，能够符合ISO26262 ASILB安全认证。据悉，该虚拟仪表解决方案已经被欧洲主流整车厂如宝马公司等采用量产。

此外，伴随自动驾驶与新能源车的崛起，虚拟仪表正进一步成为座舱功能的中枢。如上述提及的特斯拉Model 3案例，所有行车信息都在虚拟仪表屏上显示，更不用说ADAS功能的相关接口和联网功能的以太网、WiFi、蓝牙等接口汇总其中。这是传统座舱方案难以触及的领域。

在虚拟仪表的基础上，富士通将360度3D全景系统方案将辅助驾驶功能结合：采用3D建模和独特图形合成算法，围绕车身四周可构建多个虚拟三维立体视角，结合车身CAN总线做到自动视角动画的缩放和切换。通过摄像头和传感器的结合，方案实现了图像识别辅助和接近目标检测，应用领域主要有360度三维立体全景辅助、可视停车辅助、驾驶盲区监控、安全开车门以及车行驶方向周围的障碍物和行人的识别。

隐藏的走量高手，汽车保护电路元器件稳中有涨

毫无疑问，汽车已然成为一个庞大的移动电子系统，强大安全的控制系统与视觉炫酷的座舱方案往往是消费者关注的重点。而在从业者看来，先进汽车电子大行其道的背后，不可或缺的是汽车电路元器件的保驾护航。这些被动元器件可谓真正的走量高手，从燃油车到新能源车无处不见其身影，且其重要性也变得越来越高。

比如新能源汽车兴起的今天，汽车动力板块中的高效率直流马达和锂电池应用越来越广泛，继续使用传统的AC用保险丝已经无法可靠地对直流电路进行保护，于是DC用保险丝成为了选择。富士通代理产品线——广泛应用于许多国际大厂如丰田、本田等的Daito旗下各种车载型电路保护专用保险丝正是覆盖了这一市场需求，并能以具有竞争优势的成本提供定制化产品。这些车载型电路保险丝主要应用在汽车接线盒、充电器/转换器、电池单元等功能板块中，对于实现系统小型化、高可靠性至关重要。




图4：富士通代理产品线囊括质量可靠的车载型电路保险丝

无独有偶，富士通推出ISO/TS16949认证的车用继电器也是出货量的佼佼者。实际上，继电器已经成为除传感器以外汽车中应用最多的器件，从过去的35个增加到45个甚至更多，广泛应用于控制汽车空调、灯光、防盗、音响、导航和安全气囊等。伴随汽车电子的市场增长，车用保险丝与继电器等元器件的出货量将进一步攀升，在汽车电子的市场份额中将不可忽视。 



图5：富士通高可靠性继电器在汽车电子应用中大放异彩