从汽车MEMS，看2021汽车电子市场发展前景
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✦ 本文转载自：电子工程专辑
✦ 作者：张玄
不过或许针对这种趋势，得从不同的角度和层面来观察。IHS Markit去年底发布的数据提到，2020全球汽车半导体产值可能会超过原本的预期。去年年中，IHS Markit预计汽车半导体2020全年营收相比2019年会有20%的滑坡，但到了年底，IHS Markit将这个预测数字收窄至-9.6%（380亿美元）。
2021年的汽车市场怎样？
今年的MWC上海展会上，我们和意法半导体（STMicroelectronics）亚太区模拟微机电产品部高级市场部经理许永刚聊了聊。“虽然突发的疫情短期内重创了多个市场，包括汽车电子市场，但从更长周期来看，中国汽车市场仍在加速发展。”
“一方面，传统汽车向电动汽车转型持续加速；另一方面，随着自动驾驶水平提高，预计整车半导体占比将明显提高，传感器尤为突出。”许永刚说。
“此外，新能源车发展很快，也带动了整个汽车市场。以前一辆车可能只装几个电子产品，其他都是机械、电磁的。现在，比如奥迪A4L，一辆车上就有3块屏幕，整车电子化程度就很高。整车的BOM成本已经翻了好几倍。”
“所以汽车出货量可能下降了，但对车企而言却可有更高的收入。”许永刚补充道，“我觉得汽车电子今年的发展前景非常好，需求现在就很旺。包括像激光雷达、图像识别、主动刹车、胎压等等相关的新的传感器，需求都会越来越多。汽车也因此会变得越来越便利。”
IHS Markit也预计2021年汽车半导体市场将增长。而驱动市场复苏的主要因素有两点。其一是汽车半导体产品存量低，其二是每辆车的平均半导体价值在提升，且显著高于此前的传统燃油车。所以IHS Markit预计2021年汽车半导体市场价值会比2020年提升18%，达到676亿美元的市场规模。
这与意法半导体的预期也比较一致。
ST的汽车MEMS市场预期
许永刚本次为我们介绍的汽车MEMS，属于意法半导体的AMS（Analog, MEMS and Sensors Group）业务。这个业务部门包括了模拟、智能电源、低功耗RF、MEMS传感器与执行器，以及光学感知解决方案。事实上，意法半导体旗下有个专门的ADG（Automotive and Discrete Group），包括汽车IC产品，以及分立与电源晶体管器件；以及MDG（Microcontrollers and Digital ICs Group），这是意法半导体的传统强项了。
上图是意法半导体的三大业务在其FY2020年度营收中的占比情况。这几个业务的发展看起来还是比较均衡的。不过从2020年Q4的营收及运营毛利率来看（下图），AMS当算是其中的佼佼者了。
意法半导体FY2020全年的净收益为102.19亿美元，相比2019财年增长6.9%。其中AMS业务净收益38.92亿美元，同比增长18.0%，也是整个公司目前增长最快的业务。
目前意法半导体的MEMS产品涵盖了移动、游戏、计算机、工业、医疗健康、IoT、汽车等领域。汽车在意法半导体的MEMS产品中算是相对较新的应用市场。“我们在消费电子市场这块做得很大，很多产品在市场上占有领先地位。除此以外，意法半导体 MEMS在工业和汽车市场都有积极的发展，增速很快。其中，汽车这一块对我们来说非常重要。”
首先，“汽车MEMS的生命周期比较长，而且客户粘性大。不像消费电子客户今天用A，明天换B，后续又换用C产品了。我们不断推出新产品的话，其单价净值会更高。”
其次，“手机里面的传感器数量有限，至少我们供应的MEMS产品数量有限。但汽车的MEMS传感器，比如车身的IMU，安全气囊就要用到6个传感器，还有压力传感器、霍尔传感器，液压传感器等等。所以对我们来说，车身要用到的运动传感器很多。”
与此同时，ASP和利润率增大是显著的。这是汽车业务相关上游厂商可显著从中看到的市场机遇。所以许永刚向我们确认，“我们部门也在增加汽车相关产品的产能，提升供货水平。” 未来，汽车MEMS在其整体MEMS业务中的营收占比也预计会有提升。
汽车MEMS技术的进化
今年的MWC上海展会上，意法半导体展示了挺多MEMS产品，尤其不少应用到消费电子产品中的有趣产品。现场虽未看到车载MEMS产品，但许永刚强调意法半导体在MEMS传感器上积累了20年的经验，“包括功耗、性能、各种指标，各方面都会比竞争对手强。”
意法半导体目前在汽车MEMS传感器上的布局涵盖了充电、连接、ADAS和共享移动。比如AIS3624DQ是个3轴加速计，用于做震动检测；AIS25BA则作为宽频带加速计，可感知车轮震动，也可做电机的震动分析；MP23DB01HP是一款可去路噪的麦克风传感器；AIS2DW12是用于电池供电设备的低功耗3轴加速计（如车钥匙）；还有SK95这样用于监测胎压的重力加速计等等。
尤为值得一提的是ASM330LHH、ASM330LHB和ASM330LHHX。ASM330LHH是一款宽频带6轴IMU，可用于航位推测、震动监测、碰撞检测等。“国内很多Tier 1车企都在用。”
而ASM330LHB同样是个6轴IMU，“增加了冗余度”（x2）提升性能，并且达到ASIL-B安全等级，而且是作为SEooC（Safety Element Out of Context）。“在车身的ADAS控制系统里，需要一个6轴模块，去稳定控制车身。”从宣传资料看来，ASM330LHB解决方案基于“两个芯片加一个完整的软算法引擎”。
还有一款AMS330LHHX加入了一颗机器学习核心，“是ASM330LHH的升级版，能够提供更低的功耗。功耗可以低到几个μA。”许永刚说，“传统的方案需要不停读取sensor，主AP一直在跑，功耗就会很高。而ASM330LHHX中的machine learning core，FSM（有限状态机）的机器自学习，就能把主AP给shut down，传感器自动去做一些动作判断、场景判断、车身姿态判断。可能判断完成后，如果发生触发警报，再报一个中断给CPU，将CPU唤醒。”
“这样的话汽车整体功耗就会降低。我们发现客户对功耗要求很高，功耗能降低的话也就应当尽量去降低。”
功耗、性能一直是许永刚强调的意法半导体的竞争优势。另外“将加速计的功耗从几个mA降低到几个μA”也是意法半导体的车载MEMS传感器这些年的主要发展成果之一，当然这其中也不只是机器学习核心的功耗，“Analog方面也很重要”。与此同时，“产能得到极大提升，精度、性能方面的各种指标的提升”都是这些年MEMS产品的重要发展。
市面上的IMU产品不少，“但首先达到车规级的就不多，然后达到相应的安全级别就更少。我们看到的6轴IMU，现在竞品很少，普遍是5轴、3轴的。” 许永刚说。
至于未来发展到L4、L5等级，“更符合自动驾驶需求的东西会出现。我们在产品规划中有MEMS的激光雷达。现在也有一些客户做测试。” 许永刚在对未来的展望中提到，“越来越复杂的传感器在将来的汽车中都会越来越多，而且性能要求越来越高。比如MEMS激光雷达性能要求很高，包括震动、温度等等。未来激光雷达还是很有可能改变行业的。”
意法半导体在汽车领域有着相对广阔的产品组合，包括复杂动力系统，音频与娱乐相关的设备，针对ADAS的各种组件，专门的汽车微控制器、MEMS传感器、功率器件等。意法半导体在FY2020年报展望中也特别提到未来汽车相关市场的增长。车载MEMS应该也是其中的重要组成部分。
MWC上海展会上出现的一些其他演示：
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