在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)為IC領(lǐng)域的45nm、多核技術(shù)的飛速發(fā)展所吸引時，一向波瀾不驚的無源器件在汽車電子的推動下正暗流涌動，7月31日，TDK宣布收購EPCOS，劍指汽車電子領(lǐng)域。而村田，也在7月拉開了中國九城市汽車技術(shù)研討會的序幕。汽車電子給無源器件提出哪些新的需求？無源器件在這些新需求下出現(xiàn)什么新的變化？中國汽車電子設(shè)計工程師在無源器件的應(yīng)用上應(yīng)該注意什么？來自全球主要無源器件供應(yīng)商將為你解讀無源器件在汽車電子應(yīng)用上的未來與新技術(shù)。
汽車電子如何推動無源器件發(fā)展
隨著汽車電子化、信息化的深入，以MCU為代表的有源器件在汽車上的應(yīng)用日益增多，不過同時，汽車上應(yīng)用的無源器件也在增加，以傳感器為例，“1980年汽車中傳感器的數(shù)量平均為20個，預(yù)計到2010年汽車中傳感器的平均數(shù)量將增加到150個?！边@是村田制作所株式會社事業(yè)部長宮崎二郎在村田汽車研討會上透露的信息。另外，隨著汽車舒適性、安全性以及EMC需求的增加，更多的高端電容、電阻、磁珠、電感器件也應(yīng)用在汽車上。Vishay無源市場部全球副總裁Olaf指出：“汽車無源元件的主要推動力是在于不斷擴(kuò)展汽車的舒適性和安全電子產(chǎn)品，以及由于環(huán)境法規(guī)、減少CO2排放和更低耗油量對引擎控制不斷提高的要求。因此，無源元件的應(yīng)用將繼續(xù)比汽車產(chǎn)量的增長更加強(qiáng)勁。除了這一點，公眾對綠色汽車引擎的關(guān)注，像混合動力引擎或其他替代方法、環(huán)境友好的技術(shù)，將進(jìn)一步推動未來汽車對功能增強(qiáng)的電子元件的需求，例如混合動力汽車使用的具有高擊穿電壓極限的功率電阻器。預(yù)計汽車電子的平均年增長率將達(dá)到4.5%至5%的水平，而每年汽車產(chǎn)量的增長大約為2.5%，這將導(dǎo)致無源元件需求大約有6-7%的增長?！?/SPAN>
Vishay無源市場部全球副總裁Olaf：汽車無源元件的主要推動力是在于不斷擴(kuò)展的汽車舒適性、安全性和綠色設(shè)計需要。
為汽車應(yīng)用提供毫歐姆精密和功率電阻的德國伊薩拜棱輝特(ISABELLENHUETTE，簡稱ISA)亞洲區(qū)銷售經(jīng)理Klaus Weber 也同意他的分析，并補(bǔ)充道：“CO2排放和油耗降低要求開發(fā)一種創(chuàng)新的帶有電流檢測功能的電子執(zhí)行器，而高精度的電阻器件是實現(xiàn)這個執(zhí)行器的關(guān)鍵?！?/SPAN>
幾類典型汽車無源器件的最新發(fā)展
目前汽車無源器件主要包括無源傳感器、電阻、電容、電感、繼電器，濾波器、連接器、振蕩器、EMC/EMI、ESD保護(hù)器件等。由于汽車不是一般的消費品，所以汽車無源器件的性能和技術(shù)規(guī)格要高于普通的元器件，各汽車無源器件供應(yīng)商都是以其最好的技術(shù)和材料提供最具可靠性、安全性和高性能的無源器件，Vishay的Olaf強(qiáng)調(diào)：“通常，用于汽車應(yīng)用的元件最好具有比標(biāo)準(zhǔn)元件更長時間的可靠性。當(dāng)然，這也取決于汽車中的應(yīng)用，因此有關(guān)安全和“引擎蓋下”的應(yīng)用(例如ABS或引擎控制)比舒適性設(shè)備(例如空調(diào)控制）要求更高的質(zhì)量和可靠性水平。無源元件的焦點之一是利用改進(jìn)的技術(shù)實現(xiàn)更低的功耗和散熱量。汽車應(yīng)用的EMI性能方面不斷提高的要求導(dǎo)致了使用更多的濾波器單元，例如全屏蔽的Vishay IHLP電感器?！?/SPAN>
村田的宮崎二郎則表示汽車傳感器已經(jīng)大量應(yīng)用于汽車動力系統(tǒng)、車身控制、安全防盜、汽車導(dǎo)航等，村田已經(jīng)推出了多款應(yīng)用于汽車的傳感器產(chǎn)品，例如，用于可旋轉(zhuǎn)前燈系統(tǒng)（AFS）的旋轉(zhuǎn)位置傳感器，它可以根據(jù)方向盤的動作調(diào)節(jié)汽車大燈的方向和角度，使駕駛者獲得更好的觀測效果。此外,村田還開發(fā)了用于汽車胎壓監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)的加速傳感器和沖擊傳感器，可以提供完整的TPMS方案。
村田(中國)有限公司的產(chǎn)品經(jīng)理縱連喜強(qiáng)調(diào)村田的特長是在陶瓷材料開發(fā)方面積累了豐富的經(jīng)驗，汽車高性能陶瓷電容器的發(fā)展趨勢是“小型和高壓，電容器的介質(zhì)厚度預(yù)計在2010年將達(dá)到0.5um，汽車電容器最難保證的是“高溫特性”。目前村田制作所采用先進(jìn)的陶瓷電容器制造工藝技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)從-55°C到125°C的電容溫度特性。另外，村田的陶瓷電容還在向大容量方向發(fā)展，目前“1206封裝的陶瓷電容已經(jīng)可以實現(xiàn)100uF”足以取代鉭電容。另外，據(jù)村田的技術(shù)人員透露目前在汽車中陶瓷振蕩子的用量是汽車產(chǎn)量的十倍以上，村田已經(jīng)推出±0.27%(±3000ppm)的窄公差陶瓷振蕩子，今年將推出±0.1%公差的產(chǎn)品。
做為全球鉭電容最大的制造商，Kemet在鉭電容高端應(yīng)用領(lǐng)域積累有豐富的經(jīng)驗，該公司的鉭聚合物電容具有漏電流低、損耗角小、失效率低和ESR極低等特點，雖然目前一些高端MLCC有取代鉭電容的趨勢，但是該公司亞太區(qū)銷售副總裁John der表示：“雖然一些大容量高電壓陶瓷電容可以去取代一些鉭電容，但在汽車電子和其他一些需要特別規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的高端領(lǐng)域，鉭電容依然是不二的選擇。我們的電容產(chǎn)品有的用在ABS或安全氣囊中，有的用在線控系統(tǒng)、燃油噴射或胎壓檢測中，它們都可以抵御高溫和強(qiáng)震動環(huán)境。和一般的無源器件相比，這些器件還將根據(jù)客戶需要進(jìn)行一些特別的測試。”
ISA的Klaus Weber表示：“ISA的精密和功率電阻器包括伊薩普蘭(ISA-PLAN)和伊薩威德(ISA-WELD)兩大系列產(chǎn)品，相對于競爭對手，它們有更高的功率折減溫度，更優(yōu)良的熱電動勢指標(biāo)，更大的功率密度，更低的溫度系數(shù)TCR和更出色的長期穩(wěn)定性，擁有業(yè)界最好的性能價格比，其客戶包括博世，大陸，德爾福，偉世通，電裝，聯(lián)合汽車等全球領(lǐng)先廠商，是汽車電子應(yīng)用的最佳選擇?！?/SPAN>
北京基創(chuàng)卓越電子有限公司是伊薩在中國大陸的代理商，該公司總經(jīng)理仲春生透露目前該公司已經(jīng)和Linear、TI等開發(fā)出了多個汽車電子ECU方案，例如他們開發(fā)出的采用TI隔離?S∑ADC的電機(jī)驅(qū)動方案，可以替代霍爾傳感器，其優(yōu)勢是優(yōu)勢：精度高，溫度系數(shù)好，分辨率高，線性好，無需補(bǔ)償，量程寬，不受電磁場干擾，長期穩(wěn)定性好，成本低，響應(yīng)快等。目前已經(jīng)有多家汽車電子廠商采用了ISA的精密和功率電阻器和方案用于產(chǎn)品設(shè)計。
ISA的電阻已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車電子ECU方案中
汽車無源器件的檢測和器件的選取策略
KEMET公司亞太區(qū)銷售副總裁John der指出：“汽車不是一般的消費品，是和人的生命有關(guān)的產(chǎn)品，以我們的電容為例，所有應(yīng)用于汽車電子的KEMET電容都必須在專用汽車環(huán)境中進(jìn)行極其嚴(yán)格的可靠性測試、老化測試，必須通過AEC-Q200和 EIA標(biāo)準(zhǔn)測試，這些產(chǎn)品都是在通過ISO/TS 16949標(biāo)準(zhǔn)的最好工廠中制造，我們的電容產(chǎn)品有的用在ABS或安全氣囊中，有的用在線控系統(tǒng)、燃油噴射或胎壓檢測中，它們都可以抵御高溫和強(qiáng)震動環(huán)境。和一般的無源器件相比，這些器件還將根據(jù)客戶需要進(jìn)行一些特別的測試。”
Vishay的Olaf強(qiáng)調(diào)：“我們看到了汽汽車市場對于高環(huán)境溫度工作的要求在不斷提高，因為電子模型實際上越來越接近引擎、排氣系統(tǒng)或剎車裝置。另外，元件在大幅度溫度循環(huán)中的持久耐用性問題越來越成為某些汽車電子主要制造商關(guān)注的焦點。標(biāo)志電阻器或電容器性能的關(guān)鍵參數(shù)之一是ISO9001或ISO/TS16949供應(yīng)商認(rèn)證，以及符合AECQ 200標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的適用的可用性要求?！?/SPAN>
村田在汽車用MLCC方面也同樣進(jìn)行了極為嚴(yán)格的測試，除了滿足AEC-Q200規(guī)范的要求，其他具體測試有“溫度循環(huán)上達(dá)到1000次、熱沖擊達(dá)到300次，此外，電路板的撓曲要達(dá)到2mm”縱連喜強(qiáng)調(diào)?！霸谶x取或替代的時候要注意這些電容在高溫條件下電容量的變化以及外加直流偏置電壓時容量的變化這些電容?！?/SPAN>
ISA的Klaus Weber強(qiáng)調(diào)：“汽車電子應(yīng)用領(lǐng)域的精密電阻器向更小體積和更高功率密度方向發(fā)展，要求具有較高的脈沖負(fù)載能力，極低的溫度系數(shù)TCR，較好的長期穩(wěn)定性，很高的精度以及零失效率等特性，在選取這些電阻時，要注意其TCR要低于50 ppm/K，而且精度要盡量高，在較寬的溫度范圍上可以承受最大的負(fù)載功率?！薄?/SPAN>ISA的工廠通了DIN EN ISO 9001:2000和ISO TS 16949:2002質(zhì)量體系認(rèn)證，產(chǎn)品嚴(yán)格依照MIL標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，在可靠性方面，ISA的產(chǎn)品通過了AEC-Q200 認(rèn)證和針對航天應(yīng)用的ESCC 認(rèn)證。”他補(bǔ)充道。
中國汽車電子市場與各廠商策略
目前，中國已經(jīng)躍居世界第二大汽車市場，據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示，2007年我國汽車產(chǎn)銷量雙雙超過880萬輛，同比增長高達(dá)22.02%，成為僅次于美國的第二大汽車消費國，預(yù)計2015年可達(dá)1500萬輛。自然，中國汽車電子市場也吸引了各無源器件供應(yīng)商的目光，，Vishay的Olaf表示：“中國汽車市場的強(qiáng)勁驅(qū)動力當(dāng)然是制造汽車數(shù)量的穩(wěn)步增加。Vishay已經(jīng)把無源元件的目光聚焦于中國汽車市場的高可靠性應(yīng)用。Vishay提供了豐富的應(yīng)用筆記和選擇指南，這些均可以在Vishay網(wǎng)站獲得。此外，我們還有技術(shù)專家（營銷和產(chǎn)品工程，以及中國本地的現(xiàn)場應(yīng)用工程師）提供有關(guān)產(chǎn)品以及相關(guān)應(yīng)用問題的支持。我們還舉辦定期的巡展和培訓(xùn)會議，歡迎申請安排光臨我們的活動?！?/SPAN>
ISA的Klaus Weber表示ISA會每季度出版應(yīng)用報告給中國的代理商或客戶，并一年兩次拜訪中國的客戶并提供必要的技術(shù)支持。
村田中國投資有限公司董事總經(jīng)理田中信男指出雖然目前中國本土汽車電子研發(fā)主要集中在汽車娛樂和導(dǎo)航系統(tǒng)，但未來必然會參與動力、安全等核心系統(tǒng)的開發(fā)，因此村田盡早進(jìn)入這個市場，和本土汽車電子廠商一起成長，村田提供大量的免費服務(wù)給中國工程師，例如為了確保高可靠性振蕩子在汽車中得到很好地應(yīng)用，村田可以免費給中國工程師提供相關(guān)IC匹配測試服務(wù)，只要工程師提供單片機(jī)/DSP或模塊樣品，村田就可以免費提供相關(guān)的陶振產(chǎn)品和以及起振電壓、時間、頻率等所需的參數(shù)。此外，村田還在深圳設(shè)立了EMI實驗室，給中國工程師提供免費的EMI噪聲的查找，并提供EMI降噪技術(shù)方面的解決方案建議。
