先进汽车IT化　汽车电子引爆市场商机

      前言：在全球各地汽车工业呈现快速成长，且发展态势以稳定之姿向前进，一方面提升汽车产业本身的市场领域，另一方面也扶持了汽车电子产业的发展。主要是因为汽车上传统的机械设计与生产制造过程已经到了极成熟阶段，使得汽车主体与零组件等设备的技术发展，已经逐步朝向汽车与电子技术包括：半导体、IT、通讯、光电…等技术的结合，未来将可预见汽车创新技术将源自于汽车电子领域。

      在汽车产业中大量制造与竞争激烈的发展之余，汽车制造厂商非常重视成本与价格的管控，不过却因为汽车是快速移动的物体，所以汽车所在的环境是非常恶劣且变化快速，比方说：汽车电子元件需要面对到-40℃到+125℃环境温度的急遽变化，或者是车辆可能有瞬间爆发高能量与电能的需求，以及汽车主体在移动过程中的剧烈振动…等，这都可能破坏到汽车电子元件的稳定度与可靠度，即便只是很小的电子系统发生故障都将带给驾驶者相当大的不便性。

      因此，汽车工业对于电子产业来说，质量与可靠性必须达到军用品等级，价格又要便宜、功能更多元化等。所以电子产业欲在汽车市场中获得最佳的位置，势必要达到技术创新而先进及种类齐全的系列产品、持续努力不懈地朝向高质量设备发展，以及进一步透彻全球化趋势下的汽车市场脉络。

         图说：汽车也要进行e化过程，而Telematics也将创造车用电子另一波高峰，这个构想也激发汽车厂透过行动上网将讯号转到汽车无线的接收器上，使消费者能够一方面遨游道路，另一方面还可漫游无线网络，达成「移动的家」与「行动办公室」的愿景，成为个人生活与企业运作上的好助手。(刘家任摄)

市场不同　发展也不同

      首先，可简单将全球汽车电子领域及市场区分为已开发市场与新兴化市场；已开发市场有日本、北美与西欧等地区。在这一市场，汽车都装备了气囊和引擎电子控制系统等等，传统机械系统的渗透较为困难，市场也已经表现出饱和状态。例如，在德国居住的每1,000人中就有600辆汽车，在这地区的汽车市场中所驱动电子系统发展，则是以先进的控制系统能够在汽车市场中更为普及化。

         现在的安全气囊系统是在撞车时避免人受到很大的冲击力，但人们希望未雨绸缪，所以必须采用主动式的防撞车系统。这就是电子厂商能够大展身手的领域，以下一世代的汽车中，将拥有更多的集成电路系统，就象是创新性车载系统，如：雷达、摄影设备等。这个市场容量大、车辆产量更多、销售额高，一辆车中电子产品更为丰富，该市场约占有销售量的2/3，势必将提升电子、半导体产业的年增长率，预计可达1.5％，市场爆发力可见一斑。

            这个市场上的汽车所需要的复杂性更高，需要保证更高的质量；首先是燃料使用效率，更少的有害气体排放，其次是汽车的安全性，最后就是降低制造成本；让车辆的开发系统总成本能够减少，而且让维护系统能够变得更具效率，这是因为车辆本身就应该具备更多的安全特性，其中与行车安全关系最为密切的是汽车的主动安全，透过各式先进的电子设备相互协调工作，将车轮的悬架、制动和转向的性能达到最优化的程度，尽量提高汽车行驶的稳定性和操控性，减少行车时可能造成的意外。

             而在发展中地区的新兴市场市场，市场的表现更是快速；不过，在这个市场所呈现的是，提高车功率之外，同时还应该提高汽车的功能，使得发展具有可持续性。可扩展性开发平台是取胜的基本要素，然后根据需求、价格、性能、优化性能，可以选择提供不同的复杂性。

            图说：近几年来新的电子装置已逐渐取代旧型的机械控制系统，使驾驶更加舒适与安全；同时节省能源与改善空气污染情形。(刘家任摄)

朝电子化　技术新趋势

           以汽车内部的动力需求来进行说明，一旦汽车电子要满足并执行汽车工业所制定的规范标准，如：对燃料再利用率与废气排放的要求，这绝对无法单纯地利用机械技术与方式来达成，透过现代化的引擎电子管理系统进行更具智能化控制，将是汽车产业未来必然的趋势。

              因此，在汽车电子控制系统中就必须以微控制器作为控制中心，同时搭载许多的传感器及元件让控制中心能了解到汽车周围的状况，例如：车辆行驶稳定度、汽车发动机状态、周围温度…等。另外，随著汽车技术的发展，网络对于汽车来说极为重要，而汽车内部具有敏感功能的众多节点相互间需要交换资料，便构成了最初的网络系统CAN，随著对低成本需求的推动又出现了LIN，这样可以利用一种控制器来管理资料的交换等，就像FlexRay在车内总线技术已经在标准化、市场应用和量产方面取得了长足进展，可望在车内通讯网络中具有较大优势与广泛的应用机会。

         此外，在汽车上有越来越多的娱乐需求，这就需要更大的频宽需求，以及提供数码化管理技术，更重要的是需要强有力的智能化执行元件，藉此作为操控汽车的发动机、电机装置、胎压感测与安全气囊的动作…等，帮助驾驶者在最快的时间之内了解汽车上的故障问题、查找问题和解决问题。以车辆的煞车系统为例，一旦发生故障情形就必须关闭，而且驾驶者应该知道如何去解决眼前的问题并安全停车。

        再者，应用在汽车主体上的创新系统，根本上要靠质量来解决任何问题，不仅指电子元件的质量，也包括整个系统软件的可靠性，才得以确保汽车在功能使用上的安全性。除了进一步在元件中采取存储器保护之类措施外，还需要研究在系统级上所能采取的措施，即将多种芯片组合起来，来帮助实现更高层次上的功能安全性。驾驶者所受到的训练是一个方面，汽车本身的改进则是另一方面。安全性的关键在于稳定性控制，以第一代的车辆ABS煞车系统设备为例，第一代的ABS煞车系统设备只是对煞车进行最佳的控制，而ESP/ESC/BSC则属于下一种关键性的车辆安全市场；若以北美地区为例，仅仅引入稳定性控制一项，就可以把交通事故死亡人数降低了一半之多，这是因为汽车可在第一时间判断车辆可能发生的情况，采取与驾车者所预期的行为所不同的行为，从而安全进行避让，这对汽车工业来说可以算的上是重要的里程碑，可以提前为车辆在可能发生碰撞时，在第一时间让汽车做出因应措施。

           因此，这就需要更多的传感器，包括：摄影设备、光学传感器，能将汽车稳定的保持在车道中以便进行移动，而不至于偏离或驶离路面。要成功运用上述技术，首先要做到的一点是标准化，如：雷达、稳定性控制、陀螺等等。其次头脑要变得更强，现在资料更多，要解决的问题也更多，因此推断能力必须得到提高。目前的瓶颈是电池，这也是采用多处理器的一个主要动力。因为多核可以在消耗电流不增加的条件下提高处理能力，即利用两个速度较慢的处理器内核来获得更强的计算能力。


图说：数码化风潮也在汽车产业中兴起，而逐渐与数码娱乐、资通讯等产品及服务结合，以提供消费者更多元、高质量、便利与安全的汽车驾乘环境，各方业者亦陆续投入汽车影音、导航。(刘家任摄)

汽车电子　挑战新潮流

      应用性更倾向多元化

          应用于车辆上的传感器技术系指车辆雷达量测系统与摄影系统装置，以目前市场上的汽车电子产商对这两种技术的研究，包括：传感器与系统相应的计算机讯号处理部分，据资料指出，以目前的技术来说，可以降低约4倍的应用成本。不过，至少到目前为止，还没有传感器是万能的，就像运用在车辆上的雷达设备，虽然可以准确的量测出物体距离远近，却无法对物体本身进行辨识，还必须要透过聪明的演算技术将传感器所测得到的资料进行整合，才得以让汽车变得更具智能化。

          另一方面，同时还须尽量减小整个装置的元件尺寸，一般来说元件的尺寸越小，导入在设备上的应用就会更为便利，而未来的传感器也会提高智能化程度的微控制器。最后，就是汽车电子元件还必须朝向规格化及系统标准化的方向持续发展。

             不断提高处理器性能

              复杂且功能最为强大的汽车控制单元(Electronic Control Unit；ECU) ，已经在部分高级车款中搭载超过了40个，这在过去汽车工业中是很难看到的，甚至到了2007年部分汽车厂商使用汽车控制单元的数量已经上看100个，应用于整车状况监控和系统数码控制技术，或者是导入于LIN及更多的执行元件，还有多种信息娱乐设备，如：音响、放大器、蓝牙、行动电话连接与扬声元件…等。

             一般来说，每个元件平均的工作速度是2MHz，其存储器容量必须由1.1MB提高到19MB以上，而晶体管数量也从2,100万个增长到3,400万个。汇流排频宽从700kBit/s增加到23Mbit/s。整套系统变得越来越庞大，越来越复杂，设计等方面必须相应得到提高，以便能适应这一发展趋势。相信在未来20年到30年汽车工程的发展过程中，汽车设计工程师与电子工程师们还会必须要面对到有关于如何提升车用处理器的关键性挑战。

    越见复杂的系统管理

      在R&D方面，车内添置了许多系统，单独供应商很难提供足够的研发资金，有些研发单独完成已经变得不可能，所以产业间与竞争对手合作也变成了一种汽车电子产业的特殊现象，才得以符合汽车工业中全面性的需求。这是让我们能迅速完成创新以满足市场需求的一个很好的途径。另一点是标准化，LIN、CAN、FlexRay都是依赖于汇流排的技术，所以需要像AUTOSAR这样的平台化技术。

毕竟汽车各个系统的复杂程度需要不同的工具来加以因应，而汽车在OEM的过程中，可以设计、定义所需要的产品技术，以满足频宽、回应速度方面的需求。进一步定义其汽车，并将开发出所需要的微处理器。这又是标准化的问题，AUTOSAR、FlexRay、LIN，这些协议都有助于实现一体化，要用平台化来降低汽车电子中复杂程度，同时利用大量生产制造出优异的成本趋势。

可靠性与堪用性挑战

汽车必须在室外的极端条件下(如：温度、水、粉尘及车辆的振动等变化)正常工作，但在保障高质量的同时也应该使之变得更便宜，提高速度、质量和降低成本，并可同时间获得保证。因此，可靠性不单单只是对需要的零组件进行确保，一方面也必须针对零组件的使用正确与否也有关，如何将其整合不同汽车的系统中，同样需要付出许多努力，这就需要电子厂商与汽车制造商进行必要的合作。


         图说：倒车雷达器经由倒车灯供给电源使其发挥作用，汽车倒车时若在侦测范围内有感测到物体时，即有语音提示，或者是透过驾驶座的屏幕进行倒车指示。 (资料来源：MITSUBISHI MOTORS；罗清岳整理)

借重优势　专案国际化

           在此之前，台湾在全球车载电子产品市场上所占的比例约1%到3%左右，台湾电子厂商在汽车市场还只是练功的学徒而已；不过，目前台湾最热门的产品车载是卫星导航系统其销售量，在市场上呈现出惊人的发展态势，最主要的成长动力来源，是因为资通讯基础建设的完整，在加上智能型运输系统(Intelligent Transportation System；ITS)的计画推展已逐渐窥出其效果，例如：ETC的车载机厂商与原本专属车用导航机专业制造厂商，也进一步推动与观光旅游性质的卫星导航产品。

           根据相关汽车研究单位指出，台湾目前汽车电子的发展，主要可以细分为3个发展阶段，热门产品：驾驶信息系统/娱乐系统产品、新兴产品与安全设备；外围产品：胎压监测器、停车辅助系统、距离显示装置等；零组件产品：逐渐改为模块化的趋势，如：先进车辆照明系统、车辆影像显示装置等。若能进一步整合汽车驾驶者的需要与ICT产业优势，未来可将大力拓展到整个亚洲市场，甚至是全球汽车电子市场。

            约莫在3年之前，台湾的部分厂商已经开始大举进入汽车电子的相关领域中，同时搭配上政府单位的创新科技专案、外商来台设置研发中心、国际厂商投资等政府计画推动。有监于此，因此推估到2008年汽车电子相关衍生的累计产值效益可接近约为6,000亿元，至于国外的汽车厂商来台采购专案，包括：卫星导航主机设备、GPS模块系统、LCD车用屏幕显示装置、多媒体影音DVD系统、车用IC元件、GPRS/GSM/3G/WLAN模块。

            不过，值得关注的是汽车电子在实现市场商品化过程中，在发展初期还得要借助国际一级供应链中的汽车电子大厂的技术协助，就象是车载机人机界面整合技术、车内网络技术等技术，台湾车用电子厂商才能更快地朝向汽车电子化的发展之路。另外，像车用多媒体影音设备及数码电视、GPS 等功能，也是车用市场中急迫需要的，相信这也应该是未来汽车电子产业中最重要的商机。不过，究竟在众多应用当中，哪里几项会与 GPS一样，受到汽车产业的认可，进而成为汽车的标准配备，值得大家拭目以待。

             图说：在汽车内装与零组件广泛导入电子技术，就像一般汽车车种该有的安全与内装配备，如：主动式的安全系统，也就是能够在意外发生前，提前通知车主及预防危险，而非意外发生后才保护驾驶人。(刘家任摄)