意法半导体如何引领汽车电子重塑未来

‍‍‍‍‍‍‍‍作者：Philippe Prats 意法半导体销售与市场部汽车产品市场与应用副总裁

摘要： 汽车行业正处在电动化和智能化的转型过程中，而半导体企业站在这一变革的最前沿。这一转型带来了重大发展机遇，也带来了诸多挑战，需要颠覆性的技术以及更短的开发周期。加强半导体制造商、一级供应商和汽车制造商之间的合作，对于应对这些复杂情况及推动行业迈向电气化、自动化和互联化的未来至关重要。

协同创新，引领汽车电子的未来

在电动化和智能化大趋势的推动下，汽车行业正在经历一场深刻变革。在构筑智能网联电动汽车(EV)未来的过程中，电子技术发挥着越来越重要的作用，意法半导体等半导体企业处于这一转型的核心。

电动化和智能化趋势正在重新定义汽车架构和关键子系统。新的电气电子(E/E)系统以及软件定义汽车(SDV)的发展为半导体企业带来了巨大市场机遇。整车半导体价值增速是衡量发展潜力的一个重要指标。据当前市场预测，今年整车半导体平均价值将达800美元，并有望突破1000美元大关。然而，半导体企业也面临着重大挑战，他们必须甄别并提供合适的颠覆性技术以助力打造下一代汽车，同时还要满足汽车厂商不断缩短开发周期的要求。

面对这些机遇与挑战，加强半导体制造商、汽车供应商、云服务提供商和汽车厂商之间的合作比以往任何时候都更加重要。

深入了解系统，才能开发出适合的产品

在汽车市场中，产品差异化越来越取决于数字化的进展。消费者更看重软件驱动的功能，用户都希望将类似智能手机一样的功能集成到汽车里。为满足消费者的期待，网联汽车必须不断与数字生态系统进行交互，并能随时访问车内和车外数据，这正是软件定义汽车(SDV)概念的前景所在：专注于功能丰富、可升级的产品策略，通过软件更新持续为终端客户创造价值，让汽车在整个生命周期内都能保持吸引力和价值。

新功能快速、持续落地的需求与整车及汽车硬件漫长的开发周期并不匹配，要想解决这个难题，软硬件脱钩是必由之路。汽车电气/电子(E/E)架构和软件架构在软硬件脱钩方面起着关键作用，需要构建一个面向未来的硬件根基，有定义明确且稳定的接口并且使用简单。半导体企业凭借其提供高性能、可靠的软硬件脱钩创新解决方案的能力，处于这一基础技术研发的最前沿。

要实现软硬件脱钩就必须降低系统的整体复杂性。为实现这一目标，半导体企业正加大投入，深入了解芯片的目标应用系统，以及如何帮助优化系统架构和提高整体成本效益。

半导体技术在实现软件定义汽车的复杂功能方面发挥着关键作用，覆盖汽车E/E架构的所有层面，包括开发可扩展的微控制器(MCU)和微处理器(MPU)系列产品，以推进区域控制和中央计算架构的转型进程;除了MCU和MPU产品外，还要提供由软件、工程工具和云合作伙伴生态系统支持的计算平台。半导体企业必须预见到这些发展趋势，降低在可靠、强大、可无缝上下扩展的数据处理环境中集成软件的难度，让各个功能和谐共存，互不干扰。此外，对能效和功能性安全的严格要求也非常关键。

保证系统可靠性的同时却不能牺牲安全标准，这个要求让集成先进电子系统变得越来越复杂，给开发安全可靠的电源和配电系统带来了重大挑战。为解决这个问题，汽车行业开始采用智能功率开关管开发配电系统。相比传统熔断保险丝和机械继电器，智能功率开关显著提升了产品性能。这对提高车辆安全性和能效至关重要，尤其是AD/ADAS等关键的安全系统。半导体开关提供更高的稳定性和监控能力，能实现实时和监控精确的可控负载管理。智能保险丝就是半导体企业通过创新技术解决SDV基础硬件的一个典型例子，这种在E/E架构底部的应用案例对系统层面产生了巨大的积极影响。改用智能保险丝后，配电系统能够支持功能全面的智能电源管理系统，优化能耗，实现预测性维护算法，并通过使用更具成本效益的线束减少车辆自重，降低对环境的影响。

应对复杂性，缩短研发周期

半导体企业必须加强对系统知识的学习，才能开发出合适的产品，应对汽车市场转型带来的复杂挑战和机遇。同时，他们也面临开发周期缩短的问题，这一趋势正在重塑整个行业的运转方式。从消费电子行业跨界而来的造车新势力正在颠覆传统汽车行业，他们推出新车型和新功能的速度非常快。消费者渴望在经济型汽车中享受最新技术，并寻求可升级的功能，这迫使汽车厂商必须缩短研发周期，满足客户不断变化的新鲜感需求。由于需要管理多样化的制造工艺以及应对供应链波动，满足这种需求变得更加复杂，毕竟半导体生产周期长达四到六个月。更短的开发周期需要更紧密的协作，促使汽车厂商不断加强与技术公司、供应商和初创企业的合作，充分利用各方专长，加快开发进程。

因此，在半导体企业与客户合作开发合适的技术过程中，端到端的创新和提前布局至关重要。为了把握汽车市场，尤其是中国市场的快速发展机遇，意法半导体在国内建立了新能源汽车技术创新中心和应用中心，以更好地与本地客户合作。意法半导体还决定在中国建厂，为汽车行业电动化发展提供技术支持。碳化硅是制造高能效功率半导体的重要材料，在电动和混动汽车中发挥着关键作用。建立合资厂实现生产本地化具有诸多优势：帮助意法半导体应对行业中的结构性变化，缩短供应链，并提供更灵活的制造布局，快速适应市场需求。这种本地化策略不仅提高了我们的市场响应速度，还加强了意法半导体在全球最大和最具活力的中国汽车市场的地位。

结束语

汽车市场为半导体企业提供了巨大的增长机会，也带来了开发汽车厂商所需的新产品和颠覆性技术的巨大挑战。要想在该市场取得成功，半导体企业就必须具有更快的创新速度、灵活高效的制造布局、大量的研发投入，以及与汽车系统供应商、技术合作伙伴和车厂建立更密切的合作。汽车行业相关各方之间的协作对于全面理解市场挑战和以软件为中心的复杂生态系统至关重要，也是加快创新进程、交付解决方案、推动汽车行业迈向电动化、自动化、网络化和可持续化未来的重要基础。