汽车车身电子装置是在汽车环境中独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系，以节约能源、改善乘坐舒适性、提高汽车档次、增加享受型功能等为目的，多属辅助性功能。车身电子包括电子控制安全带、安全气囊、主动式膝垫、车内气候控制、电子防盗系统、遥控门锁、电动座椅、电动后视镜、电子仪表板、灯光控制、轮胎压力监测、车载防撞雷达控制等。近年，随着人们对汽车舒适性等要求的提高，车身电子装置控制的重要性日益突出，越来越多的汽车开始装备高性能的汽车车身控制系统。汽车车身电子系统对电子技术的大量采用，离不开半导体技术所起到的推动作用，而车身电子巨大的市场潜力与应用成长空间，使其成为了半导体厂商博弈的热点领域之一。

车身电子市场潜力巨大   功能演变拉升半导体器件需求

      据中国电子元件协会相关市场报告数据显示，在当前的汽车电子市场中，车身电子系统市场份额已超过15％，并将保持7％的年复合增长率，2010年全球车身电子市场将达61亿美元。在2008年爆发的金融危机中汽车产业受到了很大冲击，但是，人们对汽车舒适和安全的需求并不会改变，面对逆市，业界仍然相信车身电子拥有着巨大的市场潜力。
      天津电装电子有限公司技术部荣杰说：“尽管金融危机为车身电子市场带来了不小的影响，但汽车仪表今年整体的市场表现将会比去年好。在上半年，我司仪表的市场销售与去年同期是相平衡的，预计下半年会有一定幅度的上涨。”杭州智源科技有限公司研发部李明则认为，由于对当前经济形式的担忧，消费者对汽车舒适性的需求会明显下降，安全和经济就成为未来几年车身电子最为明显的发展方向，他说：“要取得市场优势，对于成本的控制在当前是尤显重要。”对于成本问题，辽宁能发伟业集团汽车仪表有限公司余先生也表示：“经过金融危机之后，消费者对于消费会变得更为理性，即便是在经济复苏之后，估计消费者对于成本的考虑还是会多一些。”
      “随着全球汽车产量的放缓，势必对汽车电子产生一定影响。但是，汽车产量的放缓并不能完全等同于汽车电子的放缓。因为对于每辆车而言，其汽车电子的含量势必越来越大。”飞思卡尔半导体汽车电子工程经理康晓敦如是表示，他说：“随着人们对汽车舒适度要求的提高，车身电子控制技术一定会越来越丰富，对半导体器件的需求量也越来越高。其未来是十分光明的，车身电子应用将使得半导体器件大有用武之地，因为汽车电子乃至车身电子的革新主要焦点都是对半导体器件的大量应用。” 

飞思卡尔半导体汽车电子工程经理 康晓敦

NEC电子中国 马乐博

车身电子功能不断增多  控制模块设计备受行业厂商关注

      随着车身电子功能的不断增多，汽车车身控制模块的设计变得越来越复杂。首当其冲的是车身控制技术应用的变化，目前车身控制方式有三种：分散式控制，即车身控制功能由几个分散独立的ECU实现，各个ECU之间相对独立，目前大部分国产车都是这种车身控制模式；二是集中式控制，即在一个BCM上采集所有控制所需的信号，根据相应的控制要求，经BCM判断、处理后驱动相应的设备，这是一种星型结构，经BCM为核心，连接所有的输入与输出，国外早期高级车都采用这种控制模式；三是分布式控制（又称总线式控制），根据用电设备在车上的布局，将BCM分解为几个ECU，由ECU就近驱动相应的设备，各ECU之间通过总线连接。随着功能模块数的增加，传统的线缆控制方式已经越来越难以满足车身控制的需求，车身控制方式将从分散式走向集成式和分布式。其中，集中式控制的优势是成本低、线束少，不足之处是控制功能有限，而且每个功能是独立工作的，要实现同步操作比较困难，目前主要用在小型/经济型汽车中。分布式控制的体系结构往往是依靠各种网络间的通信，优势是控制器接近功能点，只需要较短的电缆，取而代之的是更少更轻/更便宜的CAN和LIN网络电缆，从而实现了重用和减少电缆消耗；另外，分布式架构中功率控制信号和CAN/LIN的接口信号可以选择优化的位置来配置，这样就减少了对车辆中音频和视频系统的干扰；同时，分布式控制能对每个BCM进行待机控制，从而减少了功率的消耗；与集中式控制相比，分布式控制的缺点是控制系统价格昂贵（相对小型系统），车身结构设计更为复杂，同时还面临带宽的限制。所以，业界认为有两种汽车平台是最适用于采用分布式架构：一是对于需要提供很多可选模块的汽车平台非常适合；二是欲在同一架构下需要提供不同种类的汽车应用。换言之，分布式结构最有可能用在大型汽车平台和中高档汽车平台上。车身控制由分散式模块控制走向集成化、智能化模块控制，已成为汽车制造发展的必然趋势，总线技术的兴起使分散式控制逐渐退出应用“舞台”也成为必然。
      不同的车身控制方式的不同对半导体器件有着不同的要求：分散式控制大部分采用机械电器类，用到的半导体器件不多；集中式控制因功能比较简单、也没有总线，并不要求特别的半导体器件，主要还是要从成本方面考虑；而分布式控制既要求强功能的芯片，又要求相对便宜。因此，车身电子控制方式的发展变化，一直是业界厂商所关注的焦点之一。车身电子在不断地发展中将会分成前控制模块、后控制模块、四个门控模块、车顶控制模块等模块，这样有利于提升整车控制的智能化、人性化、安全性，简化整车线束，提高电气系统的可靠性，也因此，车身控制的选择将更加注重功能平衡的考虑。康晓敦说：“车身控制主要是根据不同的应用与性能而采用不同的控制方式，对于集中式控制和分布式控制，一定要根据汽车的实际要求来选择，比如你的控制相对简单，成本要求很低，这样的话采用集中式控制也能够完全满足要求，反而既使采用分布式控制，其现有性能也不会提高很多，但其成本却会提高不少，这样就不合适了；同样，如果性能要求已经复杂到一定程度，用集中式控制可能就需要有很多连线，甚至连线可能会多到很难实现的地步，这样不仅会增加生产制造的成本，而且可靠性也会降低，很显然就不如采用分布式控制了。”无独有偶，马乐博也表示：“我认为集中式控制和总线式控制两种方式各有特点，适用的领域也会有所不同，在实际应用中究竟‘谁能胜出’，则需要看客户对功能的要求和对成本的整体平衡。”他说：“在目前来说，集成式由于整体成本更容易控制，适用于紧凑型或小型车等成本较敏感的车型，因而市场前景较受关注。但同时，这种结构增加了车内线束并且对核心控制器要求较高，所以一些国外的车厂希望藉由集成式控制方案和软件的标准化使得执行器部件整体标准化，甚至成为LIN总线‘即插即用’设备，以标准化配件的方式缩减成本。”紧随车身电子功能仍会不断增加的发展态势，康晓敦另外也指出：“分布式控制系统是大势所趋。”    
      “相比来说，我们更加看好分布式车身控制架构。”丁洁早如是表示，他说：“分布式控制，不同的网关模块通过CAN总线连接在一起，可以做到‘即插即用’，大大降低了系统的复杂性，同时提高了系统的可靠性。”他指出：“分布式架构将BCM分解成几个电子控制单元，使得16位MCU完全可以胜任大多数网关控制功能，这势必减少了32位MCU的应用需求。”针对这一说法，马乐博却表示：“我认为不会影响MCU的使用类别，因为MCU的使用类别主要是由功能需求、性能需求以及成本需求等多种因素决定的。一个很简单的例子，为了实现诊断、在线升级以及最优的能效比等，一个简单的卤素大灯控制模块也会使用一颗64pin的32位MCU作为核心控制器。”
      除了控制方式会对车身电子中所应用的半导体器件带来影响，车身控制模块应用环境的苛刻也对器件提出了更高的要求。例如，车身控制模块设计重要的第一步是确定电源要求，以及选择合适的电源方案。一般而言，车身控制模块要求的输入电压在-0.5V至32V之间，输出电压为5V或3.3V，而随着需用电的功能模块越来越多，如果电池直接供电的设备静态电流不够低，而汽车连续停泊较长时间，车内蓄电池可能因为过度放电而使汽车无法重新启动，所以车身控制模块设计还需要考虑静态电流；此外，汽车应用中可能会常常面对高温环境，所以要求电源提供过温保护。当前，应用于车身控制模块中的电源包括线性电源（或称线性稳压器）和开关电源（或称开关稳压器），这两种电源各有优势，需要根据具体应用而进行选择。
      紧贴车身电子对半导体器件的应用需求，业界厂商纷纷推出各具优势特点的产品与解决方案。康晓敦说：“CAN、LIN网络在车身电子中经常是被一起使用，针对不同总线的应用，飞思卡尔分别推出了8位、16位和32位的不同种类的微控制器，也有很多的总线物理驱动器件，同时我们在软件开发环境、底层驱动方面也有着丰富的软件产品。”在CAN功能的MCU出货量方面飞思卡尔排在市场首位。而凭借丰富的产品线、优秀的软件兼容性、出群的品质和可靠性在车身控制领域享有盛誉的NEC，最新推出的36款内置多功能闪存的“78K”MCU产品更是备受业界所关注，据悉，此次所推出的36款MCU 产品应用于低端车身控制领域的电动车窗、后视镜、安全气囊等方面具有明显的优势。马乐博介绍指出：“这是一个非常优秀的产品系列，被称为78K0R/Fx3。这一系列产品的CPU类型是78K0R，即16位CPU。该系列产品的问世，一方面是为了提升原有的8位机产品线的CPU性能以应对目前软件标准化所带来的CPU负载提升问题，另一方面也是为LCC(Low Cost Car)市场上的中央车身控制器(BCM)提供了性价比更卓越的平台。16位78K0R处理器内核采用了3级流水线处理方式提供了强大的处理能力并且配备了高达1MB的完全线性寻址空间。同时，为了满足目前车内网络越来越大的数据交互量的处理需求，该系列产品中配备了最大4通道的DMA模块，以支持大数量的片内传递。从产品阵容角度，该系列保持着NEC电子的一贯产品线风格，即灵活多样。为了满足客户的平台化和可裁减化需求，该系列产品多达36款，且最大程度的保持了软硬件兼容性。”他表示：“最大24通道16位定时器，最大20通道AD转换，支持硬件自动波特率校验的LIN(UART)模块，广受好评的CAN控制器模块等等，都是这一系列的炙手之处。”

MCU与传感器需求量上涨 新功能还将拉升新器件需求增长

      车身控制MCU的需求量将是有增无减，因为更多功能的增加就意味着有更多的信息数据需要处理；同时，MCU也面临着越来越高的性能要求，因为车身功能控制应用复杂性将不断提高。随着车身电子功能的增加，车身电子网络化的发展，16位MCU和8位MCU结合使用已成为一种趋势，而随着网络节点的增加，控制单元的小型化和即插即用的要求也随之提出，这就要求MCU更小并集成更多的功能。MCU需要进一步集成的更多元器件包括：实现连接性(LIN、CAN)、小型化、多功能、快速上市（容易使用的开发工具以及参考设计）和低成本（集成更多的外设）。李明说：“汽车仪表正向‘综合信息系统’方向发展，其功能将不仅仅局限于现在的车速、里程、发动机转速、油量、水温等，还将会增添一些新功能，如带ECU的智能化汽车仪表、能指示安全系统运行状态等。具有多功能信息显示屏仪表对MCU的要求将主要是更快处理速度，而芯片内除了需要足够大的EEPROM，还需要足够大的RAM。”为满足车身控制MCU的性能需求，业界厂商正在从结构、工艺、封装上改进MCU，丁洁早表示：“应对车身电子对于MCU宽电压供电、内带多种安全保护机制、高速的处理数据以及低功耗等要求，富士通微电子的MCU系列，在设计上，采取3.0～5.5V宽电压供电，芯片内部包含5种安全保护机制，0.18微米的最新低漏电流工艺。”业界厂商面向车身电子控制应用都在开发低功耗、高性能、多功能的MCU以满足不断增加的市场需求。
      与MCU同为车身电子主流器件的传感器，随着车身控制的智能化、自动化的发展，其需求量必然也越来越多。除了当前车身控制主要使用的温度传感器、湿度传感器、加速度传感器、车速传感器等，随着更多的霍尔传感器和电机结合，一些特殊用途的传感器也越来越多，如雨量传感器、酒精传感器、光度传感器等。如在车门模块中，车门把手、车窗控制上使用了直流马达位置传感器，采用分布式门模块架构，并通过LIN总线相连接；变速箱通过使用2轴或3轴角度/线性传感器，能够满足不同的变速箱位置要求并节省成本，除此之外，被动安全装置包括座椅承重的检测、安全带打开/扣住的监测、座椅位置调节的检测（保证气囊系统的有效保护）等，这些控制的细节对汽车传感器的需求也十分可观。随着被更多的功能模块应用，传感器也面临着性能更灵敏、技术更先进等要求。
      随着越来越多的智能化功能出现在车身电子中，除了需要有更多、更强大的MCU及传感器配合外，还将带动LED、有机电致发光、专用化MCU、智能功率半导体等器件的使用需求和技术发展。丁洁早说：“我们非常看好智能传感器和LED在汽车市场的巨大需求，富士通微电子已经在规划一些新产品应对未来商机。现有产品方面，比如FlexRay控制器，可大大提高汽车的安全性和智能化。”马乐博则表示：“车身电子产品市场在不久的将来可能会迎来一轮功率器件的角逐。”由于功能的需要，汽车驱动向智能功率半导体器件驱动方向发展已经是必然，智能功率半导体器件的应用不但提高了整个系统的响应速度，而且由于其低电阻特性，因而功率损耗小；除此之外，智能功率半导体器件具有的过流、过压、过热保护功能以及强大的自诊断能力，提高了工作的可靠性。

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