汽车电子趋势分析及创新方案

汽车电子大趋势

汽车中电子成分不断升高，启停交流电机、双离合器、燃料电池及无级变速箱等新特性及新能源汽车，得以大力发展，以减少油耗及排放。安全意识的不断提高及地方政府法规的推动，促进汽车由过去的被动安全转向主动安全，即实现预测并采取措施避免事故，加之人们对自动驾驶的兴趣和关注，将推动视觉和先进驾驶辅助系统(ADAS)的爆发式增长。据预测，到2020年，每辆豪华车将配备多达20台摄像机。汽车互通互联迅猛发展，表现为USB、蓝牙、线控、HDMI、车内通信等特性的增强。而通过汽车前灯、尾灯、内外部照明实现汽车个性、安全和节能将日趋普及。

安森美半导体汽车策略及优势

安森美半导体是全球汽车半导体领袖，2015年源自汽车细分市场的收入达11.53亿美元(占公司收入的33%)，全面的产品阵容包括电源管理、传感器、模拟和标准器件(图1)，用于动力总成、主动安全、电源、车身及内部、车载网络及照明等应用，以配合汽车电子发展趋势。

图1：安森美半导体汽车策略及产品和方案阵容

安森美半导体设有专门的全球汽车设计中心，具备丰富的汽车设计历史和优化的系统架构，专有的汽车质量组织致力于超越客户对品质的期望，而现场应用组织为客户提供全面的支援。公司还于慕尼黑、东京、上海、韩国、底特律配备汽车解决方案工程中心，预测汽车系统的复杂性，并运用汽车应用专知，与一线厂商和OEM合作开发完整的应用方案，帮助汽车客户解决系统设计挑战。

安森美半导体针对汽车功能电子化趋势的方案

据预测，到2020年，每辆豪华车将多达120台电机。降低汽车内电子电路成本、减小尺寸及重量，和实现更高可靠性的要求日益增加。为此，安森美半导体开发出高度集成的IPM，无需电路板和外部微控制器，较当前分立方案更小、更轻、成本更低，用于驱动汽车滑动门、电动助力转向(EPS)单元、泵、雨刮、暖通空调(HVAC)和散热风扇，提供更高可靠性。

人机交互控制是现代汽车智能化的一种趋势。安森美半导体的14通道触摸传感器LC71F7001PVB，采用首创的差分电容监测，提供极佳的噪声抑制和极高灵敏度，可检测手指甚至是人造指甲或戴着手套的操作。

安森美半导体还推出世界首款无电池无源传感器，省去用于当今汽车油箱里的敏感电子和机械装置，实现射频识别(RFID)的突破性传感器技术，将多个传感功能集成到单个芯片上，无需激励探测器或微控制器，只需一个接收终端，就能无线感测温度、湿度、压力和距离，用于汽车胎压监测系统(TPMS)、座椅占位检测系统、整车质量控制漏水检测及液位检测等应用，可降低成本，无需维护，并具备极高可扩展性，克服当前市面上的无线传感器需要收发器、额外的外围元件、激励探测器及微控制器等多个IC、由电池供电、不可扩展、需要后期维护、成本较高、目标市场有限等缺点。

图2：一个接收终端，无限的应用–安森美半导体的无电池无源传感器

图像传感器趋势及安森美半导体优势

如今，成像系统广泛用于汽车、扫描、机器视觉、智能交通系统 (ITS)、安防/监控以及特定市场如医疗、科学、国防和微光成像(EMCCD)等领域。CCD和CMOS是两种主要的图像传感器技术，相对而言，CCD传感器提供最佳的图像均匀度、高线性动态范围、高光灵敏度、大光学格式，而CMOS传感器读取更灵活、功耗更低、帧率和集成度更高，设计人员需根据应用需求匹配最适合的技术。例如，移动/消费电子设计需更注重功耗和尺寸的考量，汽车设计力求达到低功耗、小尺寸和高动态范围(HDR)，卫星设计则对图像质量、光灵敏度和动态范围有更高要求。

安森美半导体传承40多年的成像技术积累，先后收购CYPRESS、TRUESENSE、Aptina，现在公司拥有2000多项成像专利，具备宽广的技术基础(包含CCD和CMOS设计)和多元化的产品组合，像素大小从1.1 µm 至 24 µm，分辨率从VGA至超过5000万像素，并拥有最广泛的市场和应用，能根据不同应用的需求匹配最适合的技术。

1.图像传感器用于汽车主动安全

主动安全特性带动汽车图像传感器的爆发式增长，图像传感器是自动驾驶的核心，预测显示每辆自动汽车可多达19颗CMOS图像传感器， 2014-2018年间汽车CMOS传感器市场的收入年复合增长率(CAGR)将达到28%。

自推出全球首款汽车专用CMOS图像传感器以来，安森美半导体为汽车行业提供专用成像方案已有10多年经验，迄今付运量超过1.5亿颗，以46%的市场份额全球称冠，是领先的ADAS供应商(市占70%)、第一大视觉CMOS图像传感器供应商，并不断创新和投资开发下一代汽车方案，包括突破性减少LED闪烁(LFM)技术、堆叠晶圆技术、全局快门、背照式(BSI)，及支持汽车安全完整性等级(ASIL：符合自动驾驶的关键要求)等等。

如公司首款支持ASIL、采用LFM技术的图像传感器AR0231AT，消除高频LED闪烁，支持交通信号阅读功能，和LED前大灯/尾灯检测，为ADAS应用确立了一个新基准，最新的3.0微米BSI像素及专有的DR-Pix™技术提供高灵敏度和低暗电流以实现出色的微光性能，先进的HDR捕获图像超过120 dB，可多达4重曝光，用于ADAS、ADAS 视觉融合、HDR成像和车镜取代等。

又如行业首款全局快门传感器AR0135，较前代产品低10倍的暗电流和高4倍的快门效能，用于具挑战性的应用如驾驶员监控和高速条码扫描等等。

2.图像传感器用于工业应用

1).机器视觉和ITS

机器视觉和ITS应用要求成像系统提供高质量图像用于准确的分析，如能捕获超过5000万像素的图像细节。

安森美半导体高性能的CCD和CMOS图像传感器系列，帧率达800 fps 以上，分辨率从VGA至4700万像素。如最新的PYTHON CMOS全系列9款器件，分辨率从VGA至2500万像素，相关双采样(CDS)提供低噪声，全局快门捕获移动目标图像而无伪影，提供高帧率以匹配现代接口，仅需两块PCB就能实现可扩展的硬件产品系列，大幅减省开发工作。其中， PYTHON 1300和PYTHON 5000还提供低功耗配置，通过降低帧率优化功耗，同时保留PYTHON系列的高光学性能。

表1：安森美半导体的PYTHON系列低功耗配置

又如世界最高分辨率的4700万像素Interline Transfer CCD器件KAI-47051图像传感器，提供极佳图像均匀度、高动态范围和高分辨率，是平板检测和空中监测等具有严格成像要求应用的首选。

2).安防/监控

由于市场需要更高分辨率，1080p安防摄像机增速惊人，这类应用要求图像传感器尺寸小、功耗低、提供卓越的微光成像(包括对可见光和近红外光的高灵敏度)、HDR及高清分辨率。

作为领先的监控图像传感器供应商，安森美半导体主要针对200万至500万像素的中高端监控设备，提供高性能的CMOS图像传感器，利用Clarity 和RGB-IR技术提供高灵敏度成像，并具备同类最佳的微光灵敏度。

如1/2.7英寸光学格式3.0 µm像素CMOS图像传感器AR0237，能以60 fps的帧率捕获1080p的视频数据，通过芯片外图像信号处理(ISP)支持HDR，较当前AR0230降低50%的功耗和增加50%的近红外灵敏度，帮助安防摄像机制造商升级现有设计。

总结

汽车和工业/安防为半导体市场新的增长动力，安森美半导体具有显著优势，提供阵容广博的高能效创新方案及技术，行业经验丰富，具备专有的设计、系统架构和现场应用工程师组织，同时配备专有的解决方案工程中心，并运营可靠和世界一流的供应链和品质项目，未来将持续注重中国市场，运用全球实力，发挥本地专知专长和服务，帮助客户解决他们独特的设计挑战，助力汽车和工业市场的创新和发展。