汽車電子技術與應用

王濤

摘要：隨著世界經濟水平的提高，越來越多的人開始擁有私家車，與此同時，人們對于私家車的技術含量要求越來越高。近年來，半導體技術開始不斷的應用于汽車電子技術中，汽車電子產業正在逐步的從汽車產業的附屬部分變成汽車技術創新的主導領域。全球汽車市場對于汽車的發展要求是更加靈活、更加安全、更加清潔和互聯過程更加方便。為了應對這些需求，車用半導體技術在這樣的需求下更是迎來的新的機遇和挑戰。本文將針對車用半導體技術的發展現狀以及發展需求來討論其以后的發展趨勢。

關鍵詞：汽車電子技術；車用半導體技術；發展趨勢

隨著科技的不斷進步，全球范圍內的車用半導體技術越來越成熟。過去，汽車上采用的半導體技術僅僅是旁枝末節，但是近年來很多重要的汽車原件開始應用半導體技術。從目前的發現現狀來看，汽車主體已經由原來的機械系統為主要結構，電器系統為輔助結構的結構框架改變成了由電子系統為主的汽車專屬機電整合架構及電控系統。由此一來，汽車制造廠對于半導體材料的應用就越來越多，汽車的生產過程離不開半導體原件，半導體廠的發展也得到了幫助，兩者的共同發展成功的開拓出來汽車工業的新大門。如來一來，該發展趨勢不僅促進汽車市場對優質車電產品強大需求，還可以有效的降低汽車生產的成本。

1 半導體廠商與汽車工業的融合現狀

過去，汽車生產行業對于汽車電子系統的注意程度遠遠高于對電器系統的重視程度。由于半導體技術的發展，在半導體商的推廣下，汽車的生產過程開始逐漸的考慮智能化的“矽”解決方案。就像是汽車的照明燈，原來的汽車生產商會考慮到用繼電器、熔斷器以及電源開關作為照明燈的生產模式，可是現在卻用半導體物件作為新的生產模式。當工業化汽車生產模式進入汽車設計時代以后，汽車生產出了顧及電器生產，與機械生產相互配合才符合現代科技的發展。

隨著半導體技術在汽車生產過程中的應用程度不斷增高，相關的半導體生產商如何在保證成本和不斷創新的基礎上滿足汽車生產商對半導體產品的需求是當下半導體廠商應該重點注意的問題。除此之外，我們都知道半導體技術可以降低汽車生產的成本并提高汽車的優越性，但是如何可以把優勢發揮到最好，這是需要半導體生產商和汽車生產商之間的溝通的。半導體廠商和相關汽車機電產業之間的配合度越高，生產出來的汽車零件就越好。

很多半導體生產廠商擁有幾項專有的半導體生產工藝，由此推動整個半導體生產產業往更好的方向發展。當半導體產業不斷的應用到汽車的生產過程中去的時候，不僅降低了生產成本，也優化了汽車的功能，這其中的好處將會透過汽車生廠商和一級零件供應商間接的反映到消費者的身上。根據目前的市場調查可以看到，目前很多奔馳品牌的中等或者經濟型價位的小型私家車的內裝電子系統上應用了智能化的設備，由此可見，新開發中的汽車總成本其結構組成將與半導體設備成本，逐漸構成了密不可分的關系。

2 車用半導體技術的發展

2.1矽技術在汽車元件生產技術上的應用要突破

自從自晶體管被發明以后，在很短的時間內被廣泛的應用于電子電路學中，成為了核心原件。自晶體管是應用于電流開關中的應用，它的優勢有很多，其中最被認可的就是它的靈敏性。自晶體管其以利用電流大小訊號來加以控制，所以它切換開關的速度很快，這就給電子電路學的發展帶來了很大的進步，解決了長久以來開關切換速度低的問題。隨著科技的不斷發展，自晶體管的生產材料被矽取代后，它的工作效果變得更好，但是由于矽資源在開采生產的過程中存在著生產成本高、開采難度大的問題，導致在生產自晶體管的過程中無法滿足市場的需求。如何可以降低矽的價格以及滿足社會對于矽的需求是當下社會應當重點解決的問題。如果沒有辦法找到更好的替代材料或者無法找到降低矽成本的方法，久而久之，傳統的機電型繼電器將繼續以低效率的形式應用于汽車的生產制造過程中。

在半導體發展的過程中，矽技術正在不斷的顛覆傳統觀念被應用于更多的產業當中。相關的半導體生產商也在致力于生產芯片的大小以及規格上，以及探索更加智能化的半導體設備。不過，要如何在單一又具獨立性半導體元件中建構出嵌入式系統功能的矽技術是非常重要的，因為這項技術必須要能整合控制電路與場效應MOS驅動器，再搭配車上其它半導體元件來加以運用，才可以更好的發揮矽原件的作用，讓自晶體管的工作能力更顯著，形成一項完善系統解決方案。由此可見，矽技術正在與半導體設備結合，已經有越來越多的學者致力于開發出性質更好、成本更低的半導體產品，相信未來的發展趨勢也必然是朝著更好的方向發展的。

2.2非矽元件將誕生于汽車工業的應用中

隨著相關學者的研究，已經證實了碳化硅應用于半導體原件的質量高于矽原件。碳化硅的獲取能力比矽高，生產碳化硅的成本也比較低，但是存在的問題是生產碳化硅芯片的技術太低，這就使碳化硅芯片的生產效率降低，同時也增加了生產成本。但是結合碳化硅的優勢，在汽車市場正發展的如火如荼的今天，碳化硅在半導體技術上的應用很有可能得到發展。碳化硅元件在半導體作用下，閾值焊接溫度可以達到400度以上，所以碳化硅原件在汽車的高溫環境下也可以維持正常的使用，不需要在額外的安裝價格高昂的散熱裝置，它的優勢要明顯的高于當前所有的汽車原件。

但是嚴格來說，目前全球研究碳化硅芯片的技術不高，生產芯片的成本要比矽原件高出來好多倍，再加之市場普及率過低，所以碳化硅應用于半導體原件的生產過程中的時間可能還要很久。如何提高生產碳化硅芯片的質量，降低生產成本將會是一個重點面臨的問題。相信未來隨著車載碳化硅芯片的應用，將會引領出半導體產業發展的新趨勢。

2.3汽車半導體定位在高尖端科技

隨著LSI和FPD元件技術的發展和應用，計算機、通訊產品、無線設備逐漸被人們關注到。而到如今，汽車領域開始逐漸的被半導體開發商注意到，汽車已經開始擺脫僅有機械技術而沒有尖端技術的尷尬局面。當前越來越多消費者開始注意駕駛安全的問題，如何更好的保障駕駛員以及乘客的安全成了當下生產者和消費者共同致力的問題，在提高私家車的安全性的同時勢必要更多的應用到半導體技術，所以汽車對于尖端技術的要求將會越來越高。

日本的豐田汽車計劃在十五年之內減少百分之五十的汽車事故，他們計劃利用覆蓋全車的傳感器來偵測汽車上各個零件的信息，通過這種方式對汽車零件進行實時的監測，一旦有零件出現故障就立刻開啟報警裝置，通過這種嚴格的把控來降低汽車事故的發生概率。因此，必須要有各類型傳感器、可快速處理來自傳感器的大量信息的處理器、驅動電控系統的高耐壓LSI，以及能夠將LSI的可靠性提高到跟飛機元件互相媲美程度。

結語

隨著時代的不斷發展以及人們對于私家車的需求量不斷增多，相應的汽車生產商的壓力越來越大，如何將半導體原件更好的與汽車原件的生產更好的結合是半導體供應商與汽車生產商都需要認真考慮的問題。半導體原件的應用不進可以提高汽車的質量，還可以降低汽車的生產成本，所以將半導體原件應用于汽車生產的過程中是很有必要的，是有利于汽車生產商也有利于消費者的。相信隨著相關企業的共同努力，我國的汽車生產業會得到很大程度的發展，汽車生產過程中半導體的應用技術也會越來越成熟，車用半導體技術一定會朝向越來越好的方向發展。

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（作者單位：恩智浦半導體（中國）有限公司）