國內(nèi)汽車電子技術(shù)困境和突圍之路

現(xiàn)在汽車技術(shù)的發(fā)展主要圍繞汽車安全性、節(jié)能減排和汽車性能/舒適便捷這三個方向進行。貫穿這三條主線的技術(shù)發(fā)展趨勢是汽車系統(tǒng)的電子化、一體化集成和智能化。尤其在“電子底盤”領(lǐng)域里的發(fā)展尤為突出。這一技術(shù)趨勢將成就汽車工業(yè)的未來。

日前在上海舉行的2013汽車電子暨半導體技術(shù)創(chuàng)新國際論壇上，上海航天汽車機電股份有限公司汽車電子技術(shù)中心總經(jīng)理潘定海就一些汽車關(guān)鍵電子系統(tǒng)領(lǐng)域的應用，以及關(guān)鍵核心技術(shù)進行了系統(tǒng)的描述，并就技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了詳細介紹，特別是汽車級芯片技術(shù)應用的發(fā)展趨勢和汽車電子對芯片的要求做了更進一步的闡述。同時他對國內(nèi)汽車電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的一些問題進行了探討，為今后試圖突破汽車電子技術(shù)瓶頸的發(fā)展之路和策略提出思考和建議。

汽車技術(shù)發(fā)展的三條主線

目前，汽車上的電子系統(tǒng)成本可能占汽車整車成本的25~30%左右，幾年將超過40%。2012年中國汽車電子市場規(guī)模預計已經(jīng)突破3000億元。另一方面新能源車的迅速發(fā)展也加速了電子控制系統(tǒng)在汽車上應用和發(fā)展的步伐。汽車電子控制技術(shù)已成為汽車技術(shù)發(fā)展和和市場競爭的主戰(zhàn)場。

從目前市場發(fā)展趨勢看，潘定海認為汽車電子技術(shù)的系統(tǒng)化、一體化集成和智能化是必然方向，三個趨勢沿著汽車安全性、節(jié)能減排和舒適便捷/增強性能三條主線發(fā)展。而貫穿這三條主線的技術(shù)主流則是汽車系統(tǒng)的電子化、系統(tǒng)化、集成化和智能化。

先說汽車安全性。潘定海指出，汽車安全性技術(shù)的市場和社會需求主要來源于三方面的因素：消費者對安全性的要求、最新安全法規(guī)的制定、駕駛員越來越分心。“調(diào)查發(fā)現(xiàn)57%的消費者認為，幫助他們防止偏離車道的駕駛員輔助系統(tǒng)或行車道導向系統(tǒng)時他們購買汽車時要考慮的十分重要的因素。為了降低汽車事故發(fā)生，很多國家已經(jīng)制定了各種法規(guī)對汽車的安全性做出具體要求。另一方面，智能手機、車內(nèi)娛樂系統(tǒng)和導航系統(tǒng)在車上的應用使駕駛員越來越分心，使用不當就很有可能引發(fā)交通事故。因此，政府法規(guī)和用戶要求決定了市場的發(fā)展規(guī)律，現(xiàn)代電子技術(shù)使避免事故和車禍成為可能，或能夠大大降低車禍的損失程度，推動安全性技術(shù)的發(fā)展。”

汽車安全性技術(shù)可分為主動安全性系統(tǒng)和被動安全性系統(tǒng)兩大類。主動安全系統(tǒng)指能夠預防事故發(fā)生的安全性技術(shù)如ABS/ESC，各種駕駛員輔助系統(tǒng)如碰撞報警、車道保持系統(tǒng)、盲點預警系統(tǒng)和車尾監(jiān)視系統(tǒng)，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)以及車身電子安全系統(tǒng)等;被動安全系統(tǒng)指用于事故發(fā)生后避免或降低傷亡程度的安全性技術(shù)如安全帶、安全氣囊、側(cè)翻乘客保護系統(tǒng)等。

汽車節(jié)能減排電子技術(shù)，對于傳統(tǒng)能源汽車來說，包括發(fā)動機電子控制和管理系統(tǒng)、電控自動變速器(ECAT)、電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和車輛啟動/停止系統(tǒng)等。而對于新能源車而言，汽車電子控制技術(shù)是實現(xiàn)新能源車的基本技術(shù)條件，反過來新能源車的發(fā)展給汽車電子帶來了更多新的機會，包括驅(qū)動電機和驅(qū)動控制系統(tǒng)、電池和電池管理系統(tǒng)(BMS)、整車電控系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、EPS或線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動能量回收系統(tǒng)等。

除了安全與節(jié)能，乘坐舒適、網(wǎng)絡(luò)信息化和系統(tǒng)性能改善也是汽車系統(tǒng)電子化的主要驅(qū)動力。為汽車提供舒適便捷/增強系統(tǒng)性能的電子技術(shù)包括車身控制模塊(BCM)-汽車內(nèi)部車身上的控制模塊的網(wǎng)絡(luò)化集成，車門、車窗、雨刮器、大燈、座椅控制、除霧/除霜等;車載信息系統(tǒng)(Telematics)即車聯(lián)網(wǎng)-汽車與外界網(wǎng)絡(luò)連接，電話、GPS導航、實時交通信息、上網(wǎng)、遠程故障診斷/防盜、娛樂、C2C通信等使汽車成為一臺“移動網(wǎng)絡(luò)終端”的各種電子模塊;智能導航/智能交通系統(tǒng)(ITS)，可實現(xiàn)目標監(jiān)控、調(diào)度以及道路交通信息服務、車輛輔助導航等。系統(tǒng)可獲取沿途天氣、前方道路車流量、交通事故、交通堵塞等信息，根據(jù)駕駛員提供的目標數(shù)據(jù)項其提供距離最短且能繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線，實現(xiàn)智能車輛輔助導航。其他還有自動空調(diào)控制系統(tǒng)、車內(nèi)主動噪聲消除技術(shù)等。

汽車電子技術(shù)的一體化集成、網(wǎng)絡(luò)化和智能化

汽車上的電控單元越來越多，嵌入式系統(tǒng)集成控制技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和成熟，使汽車電子控制系統(tǒng)的一體化集成、網(wǎng)絡(luò)化和智能化成為汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。潘定海指出，通過一體化集成，協(xié)調(diào)和加強汽車系統(tǒng)的安全性、燃油經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性、舒適性等性能，提高汽車的價值，降低總成本。當前最典型的兩個集成領(lǐng)域在于地盤和動力傳動系統(tǒng)的集成。

智能化。現(xiàn)代汽車技術(shù)正朝著更加主動智能化趨勢的方向發(fā)展，以達到“人-汽車-環(huán)境”的智能協(xié)調(diào)。智能系統(tǒng)的主要特點是以技術(shù)彌補認為因素的缺陷，使得即便在很復制的道路等環(huán)境情況下，能自動地更精確地操控汽車，使汽車更安全，更舒適，更節(jié)能，性能更好，汽車電子產(chǎn)品在整車中的價值和效能得到進一步的提高。智能化的特點是系統(tǒng)能夠主動協(xié)助駕駛員采取必要的動作，體現(xiàn)在系統(tǒng)必須具有三個方面的特征，即具有實時感知能力、判斷決策能力和操控執(zhí)行的能力。“實際上，目前正在開發(fā)的具有高度反應性的駕駛員輔助系統(tǒng)等(主動安全性系統(tǒng))都具有相當高的智能化程度，例如：車道偏離防止系統(tǒng)/車道保持系統(tǒng);主動碰撞避免系統(tǒng)等;自適應巡航控制系統(tǒng);智能導航/智能交通系統(tǒng);智能駕駛系統(tǒng)-無人駕駛汽車;智能化安全氣囊等。”

網(wǎng)絡(luò)化。數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及低成本是對汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、信息共享和各個系統(tǒng)間的功能協(xié)調(diào)和優(yōu)化?？偩€技術(shù)將汽車中各種電控單元、智能傳感器、智能儀表等連接起來，構(gòu)成汽車內(nèi)部局域網(wǎng)，通過協(xié)議進行相互通信，實現(xiàn)各系統(tǒng)間的信息等的共享。主要優(yōu)點包括：大大減少汽車線束的數(shù)量、連接點和種類，提高系統(tǒng)的可靠性和可維護性;采用通用傳感器，達到數(shù)據(jù)信息共享目的;改善系統(tǒng)的靈活性，即通過軟件可實現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化。

潘定海表示，國內(nèi)汽車電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與競爭力的提高，有賴于國內(nèi)上游半導體產(chǎn)品和集成模塊的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，芯片和核心拎部件技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的圖片是汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。而現(xiàn)在國內(nèi)這一領(lǐng)域基本被外企壟斷，基本靠進口，在此基礎(chǔ)上進行二次開發(fā)，在技術(shù)和成本上都不具有優(yōu)勢。

汽車電子系統(tǒng)的關(guān)鍵核心技術(shù)包括：

電控單元(ECU)：電控系統(tǒng)的核心。開發(fā)和制造性能強，耐久可靠，質(zhì)量高，成本低并能在復雜和惡劣環(huán)境下工作的汽車嵌入式電子芯片和PCB的能力，是汽車電控系統(tǒng)對電控單元的基本要求。

控制和軟件技術(shù)：控制算法和嵌入式軟件是汽車電子技術(shù)發(fā)展的最關(guān)鍵部分，也是最大的技術(shù)瓶頸，要實現(xiàn)核心的控制功能，故障診斷和故障安全保護，與其他系統(tǒng)和零部件的通信。

電控執(zhí)行機構(gòu)：是電控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。其工作精度、性能和可靠性直接決定了控制系統(tǒng)的性能和質(zhì)量。對執(zhí)行機構(gòu)的基本要求是精度高、反應快、功率密度高(體積小重量輕)，噪音低、耐久可靠，質(zhì)量高、成本低。

傳感器技術(shù)：所需的傳感器種類和數(shù)量不斷增加高精度、高可靠性、高質(zhì)量且低成本是系統(tǒng)應用的基本需求。未來傳感器技術(shù)也正朝著多功能化、集成化、智能化和微型化方向發(fā)展。

電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和整車集成：系統(tǒng)的性能和成本取決于零部件在系統(tǒng)中的優(yōu)化匹配。集成包括電控系統(tǒng)自身的系統(tǒng)或整車的，網(wǎng)絡(luò)通信的集成，必須具有機電集成的技術(shù)知識和經(jīng)驗，具有對系統(tǒng)知識的精深了解，甚至對整車動力學和有關(guān)系統(tǒng)的深入掌握。

汽車用關(guān)鍵電子元器件及主要供應商：

以MCU為例，英飛凌、飛思卡爾、NXP、瑞薩、TI等國際廠商占據(jù)了90%以上的市場，每臺車使用數(shù)量超過100個，一些高端車甚至達到250個以上，MCU占PCBA總成本1/4以上，外企和本土企業(yè)采購成本存在巨大差別。

又例如ASIC，目前國內(nèi)芯片制造商還沒有真正開始在汽車領(lǐng)域有大量應用芯片的案例，再加上基本所有專用芯片都有專利限制，因此，國內(nèi)零配件廠ASIC的購買主要是從一家在國際大廠超市應用或正在應用的簡化版，國內(nèi)零配件廠商基本沒有選擇余地，也喪失了議價能力。

他認為，掌握以上幾方面關(guān)鍵核心技術(shù)是具備汽車電控系統(tǒng)開發(fā)能力，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，制造出高性能、高質(zhì)量、低成本的高端電子技術(shù)產(chǎn)品目標的關(guān)鍵所在。

國內(nèi)汽車電子技術(shù)困境和突圍之路

潘定海表示，“我們的汽車市場仍處于戰(zhàn)國時期，是全世界汽車行業(yè)的戰(zhàn)場，但在汽車技術(shù)領(lǐng)域，可以說是一盤散沙。”他指出，國內(nèi)整車和配套企業(yè)至今還基本沒掌握核心技術(shù)，尤其是缺乏汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵前沿技術(shù)保障：汽車電子技術(shù)。盡管從整體市場數(shù)據(jù)上看中國汽車電子市場前景似乎一片光明，但國內(nèi)市場利潤幾乎被外國廠商瓜分，本土企業(yè)最多只能搶到剩下的1/10。

“目前國內(nèi)在汽車電子技術(shù)領(lǐng)域里，首先面臨著外企的技術(shù)和市場壟斷。盡管大部分技術(shù)已在國外發(fā)展的很成熟，但核心技術(shù)都控制在歐美日等配套商的手里，并實行技術(shù)保護和壟斷，國內(nèi)的市場也幾乎被其壟斷。其次，缺乏核心技術(shù)和研發(fā)能力。國內(nèi)企業(yè)研發(fā)能力弱、缺乏核心技術(shù)和創(chuàng)新能力，產(chǎn)品在低級和小規(guī)模水平徘徊，” 潘定海說，“同時，還缺乏長遠戰(zhàn)略和合作精神。大家都開發(fā)-重復開發(fā)，研發(fā)技術(shù)力量分散，資源浪費嚴重。汽配產(chǎn)業(yè)得不到主機廠實質(zhì)性和戰(zhàn)略性的支持，情況并不樂觀。”

針對這些困境，潘定海提出了幾點思路。首先他認為整車廠與國內(nèi)汽配供應商之間長期性的戰(zhàn)略合作是不可或缺的。“整車廠應用有計劃有目的有針對性地培育國內(nèi)電子技術(shù)供應商，與其建立長期的戰(zhàn)略合作，給予市場支持和成長的機會，這是對國內(nèi)電子技術(shù)發(fā)展最有效最直接的支持。”

其二是汽車電子企業(yè)直接的戰(zhàn)略合作。他表示，“汽車電子技術(shù)難度高、研發(fā)周期長投入大、競爭對手實力強大。如果大家聯(lián)合起來，可以大幅增強研發(fā)實力，降低投資風險，也許是一條突圍之路。”

再次，他呼吁國家加大政策支持，但決策要科學、資源要集中。

最后，他建議建立相對獨立的國家級核心技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)平臺，從國家層面進行核心技術(shù)的研發(fā)，在基礎(chǔ)技術(shù)和共性技術(shù)等方面力圖實現(xiàn)突破，包括核心零部件供應鏈體系的建立和培育。