汽车市场复苏可期，传感器正迎来四大增长点

2019 年，汽车电子市场总规模达到 353 亿美元，其中，传统汽车核心电子元器件约占 65％，数字化与电动化占 35％。而预计 3-5 年之后，数字化、电动化占比将达到 60％以上，传统汽车核心电子元器件将降至 40％以下。

如果把时间轴拉回 10-20 年前，改变这些比例可能需要 15-20 年甚至更长时间。但因为汽车电动化、车联网、ADAS 机器视觉、ADAS 雷达等应用不断深入，我们改变和塑造汽车市场的速度前所未有地加快，数字化与电动化的程度不断加剧。

COVID-19 重创汽车短期产量，但复苏可期

COVID-19 疫情全球蔓延，汽车市场受到了很大的影响。从下图可以看到，从 2019 年 1 月到 2020 年 5 月，汽车市场的下降幅度很大，今年的汽车产量预计比去年降低 20%。

汽车市场会就此低迷吗？事实上，两大趋势即将强势来袭。预计到 2024 年，电动汽车总份额将达到 37％。此外，共享汽车将达到 10%。这意味着传统汽车模式正在发生改变，许多 OEM 和一级供应商正在重新考虑如何满足消费者和购车者的需求，包括传感器在内的电子元器件正迎来新的市场机会。
 

信息来源：LMC May’20; IHS; SA; ST internal

汽车传感器迎来四大增长点

ST（意法半导体）亚太区模拟器件、MEMS 和传感器事业部(AMS)MEMS 产品市场应用负责人 Davide Bruno 认为，汽车传感器将迎来四大增长点：共享汽车门禁、路噪抑制、5G 网络、辅助驾驶。
 

ST（意法半导体）亚太区模拟器件、MEMS 和传感器事业部(AMS)
MEMS 产品市场应用负责人
Davide Bruno

这四大增长点都涉及相应的关键技术。对于共享汽车门禁，无钥匙进入系统的低功耗加速度计是关键，需要做到省电、安全加密；路噪抑制系统则需融合震动传感器和声学传感器数据，提升车内的静谧体验。而相比无钥匙门禁的加速度计应用，路噪抑制系统要复杂得多，许多 OEM 的解决方案有 4 个、6 个甚至 8 个麦克风，还有检测车轮的 4 个加速度计，这是一个复杂且有趣的趋势。

伴随着 5G 等发展，网联汽车也将来临。V2X/TBOX/ 汽车警报器 /DVR 等技术成为关键，包括用作惯性导航系统的 GNSS 辅助传感器，以及内置测斜计的汽车警报器、检测碰撞的车险控制器等。

最后，真正改变汽车市场游戏规则的辅助驾驶，重点是各种系统的融合，其中包括老式雷达和新型激光雷达进行倾斜检测、稳定性检测，并需要摄像头进行方位监测或防抖监测等。

关于自动驾驶未来的发展，ST 方面认为，2021 年生产的汽车中将有三分之一（33％）实现 2 级和 3 级自动驾驶。相对于 1 级，这是一个巨大的飞跃，但是要升到 4 级和 5 级，则需要制定更清晰的系统路线图，更大程度地融合不同的子系统。

不同级别的自动驾驶都会用到超声雷达、长距离雷达、近距离雷达和激光雷达等传感器。Davide Bruno 乐观预测，到 2040 年，多数汽车将实现 5 级全自动驾驶，而为了达到这一级别，需要 30 多种传感器协同工作。

汽车传感器的三次应用浪潮

汽车传感器的第一次应用浪潮开始于 1974 年的安全气囊应用。而随着信息娱乐系统的出现，越来越多的传感器被用于非安全应用方面，第二次浪潮随之来临。第三次浪潮则始于主动安全，直至自动驾驶的实现。
 

非安全应用传感器增速显著

分析汽车市场非安全应用的渗透率，传感器的数量在快速增加。据 Davide Bruno 介绍，紧急呼叫 /T-Box/V2X 的渗透率将从 2018 年的 32%增加到 2026 年的 66%，导航 / 信息娱乐系统将从 2018 年的 41%增长到 2026 年的 56%，无钥匙进入将从 2018 年的 29%增长到 2026 年的 55%。

 
数据源:Strategy Analytics July 2019, ST

“麦克风是一个很有意思的汽车产品。首先，汽车行业没有麦克风技术标准。ST 是探索汽用麦克风性能的先驱之一。今天，我们清楚地看到有 4 种应用在推动对汽车麦克风的需求。首先是免提电话，其次是使用多个麦克风抑制路噪的降噪系统，第三是紧急呼叫，最后是车内通话应用”，Davide Bruno 介绍，“MEMS 麦克风将在所有汽车应用上取代 ECM 驻极体麦克风”。

封装和校准双管齐下，加速 MEMS 安全应用

截止去年为止，ST 的 MEMS 传感器总销量已累计超过 170 亿颗。在消费电子市场，也已销售了数百万颗 MEMS 传感器。

但汽车应用毕竟不同于消费电子，ST 在汽车安全市场才刚起步，特别是在已经相当饱和的安全气囊市场，还有侧翻检测和 ADAS/ 自动驾驶都属于增长型市场，ST 如何进入安全应用市场？如何应对未来的 5 级自动驾驶应用？

 
Davide Bruno 表示，作为消费市场领先厂商，ST 提供加速度计、陀螺仪、惯性测量单元、压力传感器或温度传感器。这些技术经过市场检验，已有 20 多年的历史，此外，ST 对这些技术进行了全面优化调整，以提高传感器的准确度、线性度和稳定性。

为了能在汽车应用中达到 4 级 /5 级无人驾驶，ST 的具体举措包括：开发陶瓷封装或者改进校准方法，开发成本适中的稳健型技术等。

陶瓷封装让传感器单元有更高的稳定性和更好的线性度，不受工作温度的影响，会是汽车传感器的未来。而传感器校准也直接关系到成本问题，因为校准需要调校传感器、ASIC 芯片和全部固件，进行逐一校准。新的校准方法将大大提高 4/5 级系统所需的准确度。两种措施双管齐下，将加快 MEMS 传感器在汽车中的应用。

Davide Bruno 介绍，自动驾驶级别越高，准确度要求越高，到了 5 级，不能出现定位误差。安全功能用惯性传感器，未来趋势是只用一个 6 轴或 x 轴惯性测量系统，其中 x 可以是 4、5、6 DOF（自由度），再加上功能性安全模块。功能安全则是每个 OEM 厂商自己定义的，具体取决于子系统的每个单元 / 组件，且供能性安全并不位于传感器层面，而是整个系统层面。

传感器智能化、激光雷达成本降低是主要需求和机遇

汽车智能化、自动驾驶的发展都在推进传感器的智能化。智能传感器和 AI 将用于提高自动驾驶体验，使得传感器能够在没有主处理器介入的情况下详细解释信号，并完成后处理工作。因此，有减少 ECU 单元数量、在汽车中使用更多微型传感器的趋势，推进传感器智能化开始成为主要需求和机遇。

此外，激光雷达是未来推动自动驾驶发展的重要动能，分析它的成本构成就会发现，它与传感器、执行器和反射镜有关。ST 的 MEMS 微镜相当于致动器或执行器，是雷达系统的关键元件，它能够使激光雷达系统设计得非常小，从而帮助降低激光雷达成本。由于使用的是半导体制造技术，产量越大，成本就越低，因此未来五年内成本大幅下降是必然趋势。目前 ST 已经和 Leddartech 展开合作，为他们提供由 MEMS 微镜和光学元件组成的激光雷达子系统。

对于激光雷达，改进封装的关键就是与系统制造商紧密合作。ST 在其激光雷达应用的第一阶段，就与系统集成商合作，这也有利于它在汽车市场进一步推广相关技术。

据了解，包括 MEMS 机械单元和 ASIC 芯片在内的各种产品都是 ST 目前重要的投资领域。不过，Davide Bruno 认为，未来 5 年内现有的 8 英寸 MEMS 生产线已经足够了。目前还未看到有机械单元向 12 英寸升级的需求，这是因为促使升级到 12 英寸的唯一原因是希望在同一芯片上集成 ASIC 电路和机械单元，但目前这种方法还不现实，8 英寸晶圆有更高的成本效益和设计灵活性。