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汽车产业四化趋势下,半导体厂商如何带领车企赢得竞赛

日期:2020/11/25 10:41:28
摘要:传统的汽车产业迎来了百年大变革: 新的四大趋势“ACES”:Autonomous(自动化)、Connected(互联化)、Electrified(电气化)和 Services(服务化)正在重塑汽车行业的整体格局。

从技术层面看,汽车已经从传统的机械产品部分发展为电子信息系统控制的智能产品,汽车电子在汽车产业变革中起到至关重要的作用,汽车电子的创新已经成为汽车产业创新的重要推动力量。

相关机构预计,未来每辆车将会有 20 倍半导体需求的增加,电子化产品在汽车总成中的比率不断提高,超过 50%。同时,相比传统动力汽车,电动汽车及混合动力汽车的市场销售份额预计达到整体汽车市场份额的 20%。

在此趋势下,全球主要车企和供应商均顺应趋势在汽车电子领域积极布局。

近日,MPS 全球汽车产品总监 Allen Chen 向媒体介绍了公司最核心的汽车产品开发战略及最新技术进展,分析了MPS 在此次变革中面临的机遇与挑战,又将会通过怎样的创新带领车企赢得“ACES”竞赛。

ACES 趋势下:ECU 向 DCU 过渡

目前大部分车企仍处于分布式架构阶段,小部分车企出现分域的概念。目前整车的控制体系以 ECU(电子控制单元)为核心,每个功能对应一个或多个 ECU,比如加热装置 ECU、多媒体系统 ECU... 等等。

随着车辆的电子化程度逐渐提高,汽车的 ECU 越来越多,但是分散的 ECU 会给汽车设计带来很多问题。Allen 表示,比如每个 ECU 各自为阵,或者需要有很强的中央网关来进行协调,另外也增加了汽车走线的复杂性,增加汽车的制造成本。

因此,如何在复杂的线路中,保证数据处理以及网络安全的最优化成为难题。用更少的 DCU(域控制器)来操控全车的 ECU 与传感器正逐渐成为汽车电子电气架构目前的演进趋势,汽车的电子化进程将由零部件导向迈入集中式系统为导向的时代。

DCU 打破了传统的思维方式,相比于 ECU 聚焦特有功能,DCU 的目标则瞄准于集成度、安全性和核心计算,直指 ACES 主题。DCU 的逻辑是按照电子部件的功能将整车划分为动力总成、车辆安全、车身电子、智能座舱和智能驾驶等几个域,再采用有更强处理能力的核心处理器对每个域进行控制,达到取代目前分布式汽车电子电气架构的目的。

DCU 使得整车功能集成度得到提高,软件与硬件的设计有更多分离的可能性。单个 ECU 的作用被弱化,复杂的数据处理和控制功能被统一安排在核心处理器中,ECU 更多的是在执行 DCU 的命令。同时,传感器模块不再需要与具体某个 ECU 相对应,因而零部件得以进行标准化生产。

汽车产业新形势下,供应链角色的变革

当前汽车电子行业产业链可以分为三个层级:产业链上游主要是汽车电子元器件及零部件厂商,负责提供元器件及零部件的生产;产业链中游主要以系统集成商为主,进行模块化功能的设计、生产与销售,主要针对上游零部件及元器件进行整合,针对某一功能或某一模块提供解决方案;产业链下游为整车环节,以车企为主导,在产业链中拥有较高的议价权。

但这一趋势正随着汽车产业新形势的发展产生变革,传统的 Tier 1 和 OEM 厂商纷纷开始整合,剥除传统的动力总成部门,分离出专门应对 ACES 的公司团队。同时,不同公司在同一个平台进行合作,一起解决技术问题,共同享受技术进步带来的成果。

在这个过程中,半导体厂商在整个供应链中扮演的角色发生了重要的变化,对于目前的发展趋势,Allen 认为,汽车厂商越来越依赖半导体厂商,他们需要半导体厂商更先进的技术,以及提供他们所需的直接的功能和可靠性测试结果,帮助车企有足够的信心把下一代产品推向市场。

想要在激烈的 ACES 竞赛中,取得较好的成绩,需要花费大量的金钱与精力。很多新的技术都需要巨额资金的投资,产品的生产周期也是越来越快,而且不同领域的产品越来越整合在一起,占线逐渐拉长。

因此,包括 MPS 在内的半导体公司从市场增长中获得了巨大的机会,然而机会的背面同样写满了挑战。

对于半导体厂商面临的挑战,MPS 从产品层面总结为以下几点:

第一点:易扩展性。易扩展性无论是对于公司自身,还是客户来讲都非常重要,客户希望能够有一款产品能够在他们不同的平台上都可以被应用,不论平台大小都可以有一个值得信任的平台方案帮助其解决需求。

第二点:快速设计,验证以及配置。产品迭代周期快是当今 OEM 和 Tier 1 面临的挑战之一,如果有一个解决方案,其设计、验证、配置能够在短时间内完成,这样就可以让客户在日新月异的竞争中更有优势。

第三点:安全可靠。保障产品的安全可靠,无单点故障。

第四点:在严苛环境下的耐受性。要求汽车厂商、Tier 1 能够提供耐受性强的解决方案。

ACES 竞争中,MPS 如何取得致胜法宝?

Allen 表示,面对以上挑战,MPS 为帮助汽车制造商实现其 ACES 目标,会充分考虑给定产品的“杀手锏”功能,还会统一产品开发路线和整体芯片生态系统,精心设计具备更高的安全性,可扩展性和可靠性的产品。

截止目前,MPS 深耕汽车电子产业已经超过 8 年,现有超过 500 种汽车相关产品,已经交付了超过 7 亿的车规产品,有能力帮忙客户从无到有建立安全思维,以及帮助客户解决在设计中的安全相关问题。

对于 MPS 产品的特点,Allen 介绍道,除了针对单个 IC 的精雕细刻之外,我们现在采用更多的是“Power Subsystem”的模式,也就是电源子系统的设计。

这个电源子系统是为 ADAS 模块设计的,它由六种以上不同 IC 组合而成,各个子系统间能和谐运行,一部分 IC 是基于 MPS 先进工艺技术的电源管理产品,旨在提供超高功率密度。另一些 IC 是专门进行时序控制以及电压监控的模拟产品。

在这种电源子系统中,要考虑的不仅仅是每一个 IC 的典型功能,还要考虑各个 IC 以及各个设备之间如何与其他设备协同工作。 MPS 这种“电源子系统思维”正在与第三方评估机构合作进行验证,帮助客户不需要着眼于单个 IC,能够通过整个子系统的电源方案,加快设计周期。可以看到,MPS 其实已经将其汽车应用产品的范围从最擅长的 DC/DC 电源管理产品拓展到了精密模拟领域。

“在 ACES 这场竞赛中,MPS 凭借独特的见解和敏锐的洞察力帮助客户快速地开发安全、可靠、可扩展的解决方案,为客户提供更完善的解决方案,帮助客户解决面临的挑战。

另一方面,MPS 投资了很多测试中心,在美国、欧洲、中国等分布广泛,在每个区域都有成熟的工程师团队,来帮助客户测试并解决问题,确保了系统设计的稳定性和耐用性。”对于 MPS 在竞争中的优势,Allen 补充道。

汽车 ACES 智能化浪潮正在席卷而来,浪潮之下充满了诱惑和挑战,各家厂商都在跃跃欲试。

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