窺探未來車用半導體技術(shù)發(fā)展 1

　　拜科技進步所賜，目前汽車產(chǎn)業(yè)所導入的半導體設備應用，其產(chǎn)品技術(shù)正賣力地往前進。過去車上所采用的半導體元件只是旁枝末節(jié)的附加功能應用而已，但汽車本體從原本電氣系統(tǒng)為輔的機械系統(tǒng)，升級為電子系統(tǒng)為主的汽車專屬機電整合架構(gòu)及電控系統(tǒng)，造就汽車制造廠與半導體廠就像魚幫水、水幫魚般地開拓出汽車工業(yè)另一片天空。如來一來，該發(fā)展趨勢不僅促進汽車市場對優(yōu)質(zhì)車電產(chǎn)品強大需求，還兼具降低成本效益的最佳解決方案。
　　另外，要如何表述車用半導體技術(shù)進步程度，除了微控制器、微處理器等產(chǎn)品在汽車獲得充分應用發(fā)展之外，砷化鎵（GaAs）、矽鍺（SiGe）等為基板的半導體技術(shù)，或以矽為基板的IC工業(yè)，除了量產(chǎn)技術(shù)外，就以未來應用面來看，將會是車用半導體元件主流。
　　半導廠商如何跟汽車工業(yè)打交道
　　過去，在汽車工業(yè)只重視電氣系統(tǒng)，卻不重視電子系統(tǒng)。舉例來說，就像車用照明設備，過去大多采用繼電器、熔斷器和電源開關(guān)作為主要模塊設計方式。而目前，許多半導體廠商則是開始強調(diào)「智能化」矽解決方案，帶領(lǐng)汽車工業(yè)進入嶄新的汽車設計時代。而這場汽車設計新興時代歷程，除了發(fā)生兼具傳統(tǒng)特質(zhì)的電氣系統(tǒng)中，還與機械系統(tǒng)密不可分。攤開目前車上發(fā)動機控制系統(tǒng)，幾乎沒有汽車廠商還在使用舊有機械／電氣控制方式，而是改用符合現(xiàn)代科技，如：微處理器／微控制器等功能，使引擎／發(fā)動機充分發(fā)揮高效性能又安靜的電控系統(tǒng)，并可以遵循駕駛者需求準確地輸出引擎動力。
　　那么，因應半導體介入汽車工業(yè)程度越來越深，加上半導體供應商持續(xù)發(fā)展新技術(shù)與新工藝制程同時，要如何滿足汽車工業(yè)對半導體產(chǎn)品需求，便成為當前車用半導體廠商的終極任務。另外，車用半導體發(fā)展過程將可引領(lǐng)汽車工業(yè)進入成本、集成度都比目前車用系統(tǒng)應用的最佳方式。不過，這還是必須透過半導體供應商來跟汽車工業(yè)中的相關(guān)車電產(chǎn)業(yè)建立橋梁，才足以獲得上述進步空間。
　　為了達到上述目標，汽車制造商及一級零組件供應商，就必須透過意法、瑞薩、飛思卡爾…等這類型的半導體廠商，不斷地發(fā)展汽車專用技術(shù)及制程工藝，交由半導體供應商為車用半導體元件打造出專門技術(shù)與產(chǎn)品。而在同一時間，汽車制造商及一級零組件供應商，也開始為車上專用系統(tǒng)或?qū)Ｓ迷O備。從此便能發(fā)現(xiàn)，一個優(yōu)良的交流方式與過程，對汽車本身與車用半導體產(chǎn)品的拓展有多么重要。
　　基本上，被歸列為汽車工業(yè)中車用半導體開發(fā)過程，其實是基于階段性的交流方式，而在此發(fā)展模式之下，半導體供應商必須直接面對到一級車電產(chǎn)品供應商，而一級供應商再轉(zhuǎn)向面對汽車廠，以達相互交流目的。這是因為一級零組件供應商在整車系統(tǒng)中，手中握有部份特殊應用設備開發(fā)過程的專門技術(shù)訣竅。所以，這種交流方式對于打開封閉汽車工業(yè)是極具效果。
　　不過，對于仰賴汽車的其它系統(tǒng)設備協(xié)助執(zhí)行目標功能，汽車制造商適時的加入尤其重要。因此，由汽車制造商、一級零組件供應商和半導體供應商便自然形成一個大集團，而這一大集團則采用供應鏈模式，在集團成員之間建立交流橋梁，汽車工業(yè)也正享受這一方式結(jié)果所帶來的好處。
　　從此　能窺出汽車工業(yè)所帶來的好處
　　大多數(shù)半導體制造商各自擁有多項屬于自己專有的半導體技術(shù)及制程工藝，因此帶動半導體生產(chǎn)制造技術(shù)朝向高度智能化程度。另外，其低價成本更是主要關(guān)鍵；這么說好了，當半導體產(chǎn)業(yè)開始將注意力轉(zhuǎn)移到汽車工業(yè)時，這當中的好處將會由汽車制造商透過一級零組件供應商，最終還是會轉(zhuǎn)移到消費者身上。
　　那么，真正令人滿意的好處為何？今日的汽車制造商在長時間耕耘之后，已經(jīng)開始獲得應有回報（當然，車用半導體廠商也是如此），目前可以見到許多路上奔馳中一般中等價位或經(jīng)濟型的生活用車，內(nèi)裝車電子系統(tǒng)搭載了智能化設備；由此可見，新開發(fā)中的汽車總成本其結(jié)構(gòu)組成將與半導體設備成本，逐漸構(gòu)成不可分的關(guān)系，而半導體的技術(shù)演進過程正大力地刺激汽車成本，促使汽車聰明程度日漸提升，反而成本卻是越來越低。
　　矽技術(shù)在車上應用必先突破
　　自晶體管（transistor）問世之后，便成為近代電子電路學中的核心應用元件，其主要功能可作為電流開關(guān)，就像控制水管中水流量的閥（valve），并與一般機械開關(guān)相較之下，最大差異在于晶體管是利用電流大小訊號來加以控制（如下圖所示），使得它的切換開關(guān)速度非?？欤蛇_100GHz以上）。另外，這幾年晶體管演進過程，已經(jīng)由原本的「鍺」轉(zhuǎn)變?yōu)椤肝沟倪\用，這其中的變化使得矽半導體發(fā)展態(tài)勢，有了全面性改頭換面潮流。不過，最主要還是「應用環(huán)境」的問題，一旦矽技術(shù)要導入汽車上來加以應用，則必須要打破「矽」先天上在高可靠度需求及惡劣環(huán)境中的應用局限。若晶體管對于環(huán)境適應能力還遲遲無法改變，又或者矽技術(shù)無法突破原有應用領(lǐng)域巢臼，傳統(tǒng)機電型繼電器將持續(xù)以低成本、可靠度等優(yōu)勢作為車用開關(guān)解決方案。

圖說：(a)機械閥與(b)晶體管功能比較圖。