2019 年，汽車電子市場總規模達到 353 億美元，其中，傳統汽車核心電子元器件約占 65％，數字化與電動化占 35％。而預計 3-5 年之后，數字化、電動化占比將達到 60％以上，傳統汽車核心電子元器件將降至 40％以下。
如果把時間軸拉回 10-20 年前，改變這些比例可能需要 15-20 年甚至更長時間。但因為汽車電動化、車聯網、ADAS 機器視覺、ADAS 雷達等應用不斷深入，我們改變和塑造汽車市場的速度前所未有地加快，數字化與電動化的程度不斷加劇。
COVID-19 重創汽車短期產量，但復蘇可期
COVID-19 疫情全球蔓延，汽車市場受到了很大的影響。從下圖可以看到，從 2019 年 1 月到 2020 年 5 月，汽車市場的下降幅度很大，今年的汽車產量預計比去年降低 20%。
汽車市場會就此低迷嗎？事實上，兩大趨勢即將強勢來襲。預計到 2024 年，電動汽車總份額將達到 37％。此外，共享汽車將達到 10%。這意味著傳統汽車模式正在發生改變，許多 OEM 和一級供應商正在重新考慮如何滿足消費者和購車者的需求，包括傳感器在內的電子元器件正迎來新的市場機會。
信息來源：LMC May'20; IHS; SA; ST internal
汽車傳感器迎來四大增長點
ST（意法半導體）亞太區模擬器件、MEMS 和傳感器事業部（AMS）MEMS 產品市場應用負責人 Davide Bruno 認為，汽車傳感器將迎來四大增長點：共享汽車門禁、路噪抑制、5G 網絡、輔助駕駛。
ST（意法半導體）亞太區模擬器件、MEMS 和傳感器事業部（AMS）
MEMS 產品市場應用負責人
Davide Bruno
這四大增長點都涉及相應的關鍵技術。對于共享汽車門禁，無鑰匙進入系統的低功耗加速度計是關鍵，需要做到省電、安全加密；路噪抑制系統則需融合震動傳感器和聲學傳感器數據，提升車內的靜謐體驗。而相比無鑰匙門禁的加速度計應用，路噪抑制系統要復雜得多，許多 OEM 的解決方案有 4 個、6 個甚至 8 個麥克風，還有檢測車輪的 4 個加速度計，這是一個復雜且有趣的趨勢。
伴隨著 5G 等發展，網聯汽車也將來臨。V2X/TBOX/ 汽車警報器 /DVR 等技術成為關鍵，包括用作慣性導航系統的 GNSS 輔助傳感器，以及內置測斜計的汽車警報器、檢測碰撞的車險控制器等。
最后，真正改變汽車市場游戲規則的輔助駕駛，重點是各種系統的融合，其中包括老式雷達和新型激光雷達進行傾斜檢測、穩定性檢測，并需要攝像頭進行方位監測或防抖監測等。
關于自動駕駛未來的發展，ST 方面認為，2021 年生產的汽車中將有三分之一（33％）實現 2 級和 3 級自動駕駛。相對于 1 級，這是一個巨大的飛躍，但是要升到 4 級和 5 級，則需要制定更清晰的系統路線圖，更大程度地融合不同的子系統。
不同級別的自動駕駛都會用到超聲雷達、長距離雷達、近距離雷達和激光雷達等傳感器。Davide Bruno 樂觀預測，到 2040 年，多數汽車將實現 5 級全自動駕駛，而為了達到這一級別，需要 30 多種傳感器協同工作。
汽車傳感器的三次應用浪潮
汽車傳感器的第一次應用浪潮開始于 1974 年的安全氣囊應用。而隨著信息娛樂系統的出現，越來越多的傳感器被用于非安全應用方面，第二次浪潮隨之來臨。第三次浪潮則始于主動安全，直至自動駕駛的實現。
非安全應用傳感器增速顯著
分析汽車市場非安全應用的滲透率，傳感器的數量在快速增加。據 Davide Bruno 介紹，緊急呼叫 /T-Box/V2X 的滲透率將從 2018 年的 32%增加到 2026 年的 66%，導航 / 信息娛樂系統將從 2018 年的 41%增長到 2026 年的 56%，無鑰匙進入將從 2018 年的 29%增長到 2026 年的 55%。
數據源：Strategy Analytics July 2019, ST
“麥克風是一個很有意思的汽車產品。首先，汽車行業沒有麥克風技術標準。ST 是探索汽用麥克風性能的先驅之一。今天，我們清楚地看到有 4 種應用在推動對汽車麥克風的需求。首先是免提電話，其次是使用多個麥克風抑制路噪的降噪系統，第三是緊急呼叫，最后是車內通話應用”，Davide Bruno 介紹，“MEMS 麥克風將在所有汽車應用上取代 ECM 駐極體麥克風”。
封裝和校準雙管齊下，加速 MEMS 安全應用
截止去年為止，ST 的 MEMS 傳感器總銷量已累計超過 170 億顆。在消費電子市場，也已銷售了數百萬顆 MEMS 傳感器。
但汽車應用畢竟不同于消費電子，ST 在汽車安全市場才剛起步，特別是在已經相當飽和的安全氣囊市場，還有側翻檢測和 ADAS/ 自動駕駛都屬于增長型市場，ST 如何進入安全應用市場？如何應對未來的 5 級自動駕駛應用？
Davide Bruno 表示，作為消費市場領先廠商，ST 提供加速度計、陀螺儀、慣性測量單元、壓力傳感器或溫度傳感器。這些技術經過市場檢驗，已有 20 多年的歷史，此外，ST 對這些技術進行了全面優化調整，以提高傳感器的準確度、線性度和穩定性。
為了能在汽車應用中達到 4 級 /5 級無人駕駛，ST 的具體舉措包括：開發陶瓷封裝或者改進校準方法，開發成本適中的穩健型技術等。
陶瓷封裝讓傳感器單元有更高的穩定性和更好的線性度，不受工作溫度的影響，會是汽車傳感器的未來。而傳感器校準也直接關系到成本問題，因為校準需要調校傳感器、ASIC 芯片和全部固件，進行逐一校準。新的校準方法將大大提高 4/5 級系統所需的準確度。兩種措施雙管齊下，將加快 MEMS 傳感器在汽車中的應用。
Davide Bruno 介紹，自動駕駛級別越高，準確度要求越高，到了 5 級，不能出現定位誤差。安全功能用慣性傳感器，未來趨勢是只用一個 6 軸或 x 軸慣性測量系統，其中 x 可以是 4、5、6 DOF（自由度），再加上功能性安全模塊。功能安全則是每個 OEM 廠商自己定義的，具體取決于子系統的每個單元 / 組件，且供能性安全并不位于傳感器層面，而是整個系統層面。
傳感器智能化、激光雷達成本降低是主要需求和機遇
汽車智能化、自動駕駛的發展都在推進傳感器的智能化。智能傳感器和 AI 將用于提高自動駕駛體驗，使得傳感器能夠在沒有主處理器介入的情況下詳細解釋信號，并完成后處理工作。因此，有減少 ECU 單元數量、在汽車中使用更多微型傳感器的趨勢，推進傳感器智能化開始成為主要需求和機遇。
此外，激光雷達是未來推動自動駕駛發展的重要動能，分析它的成本構成就會發現，它與傳感器、執行器和反射鏡有關。ST 的 MEMS 微鏡相當于致動器或執行器，是雷達系統的關鍵元件，它能夠使激光雷達系統設計得非常小，從而幫助降低激光雷達成本。由于使用的是半導體制造技術，產量越大，成本就越低，因此未來五年內成本大幅下降是必然趨勢。目前 ST 已經和 Leddartech 展開合作，為他們提供由 MEMS 微鏡和光學元件組成的激光雷達子系統。
對于激光雷達，改進封裝的關鍵就是與系統制造商緊密合作。ST 在其激光雷達應用的第一階段，就與系統集成商合作，這也有利于它在汽車市場進一步推廣相關技術。
據了解，包括 MEMS 機械單元和 ASIC 芯片在內的各種產品都是 ST 目前重要的投資領域。不過，Davide Bruno 認為，未來 5 年內現有的 8 英寸 MEMS 生產線已經足夠了。目前還未看到有機械單元向 12 英寸升級的需求，這是因為促使升級到 12 英寸的唯一原因是希望在同一芯片上集成 ASIC 電路和機械單元，但目前這種方法還不現實，8 英寸晶圓有更高的成本效益和設計靈活性。