汽車大燈智能化趨勢，國產車規芯片打入汽車供應鏈的“敲門磚”

電子發燒友網報道（文/梁浩斌）隨著汽車產業智能化、電動化趨勢加速，汽車從內燃機向電動的架構轉變，令更多新技術在汽車上得到更加廣泛的應用。伴隨汽車產業的發展，LED光源在汽車照明中的滲透率正在不斷加速，同時汽車照明對于芯片的需求也隨之高漲。

汽車智能大燈的發展趨勢

在照明技術的發展下，汽車照明的光源經歷過幾次變革。自2010年起，LED憑借更高的發光效率、更長的工作壽命、更快的響應速度、更低的能耗、更小的系統尺寸等優勢開始對傳統鹵素燈、氙氣燈等光源進行替代。

來源：Yoledeveloppement

Yole的數據顯示，2021年汽車照明市場規模是314.68億美元，其中前照燈（頭燈）占比約67.18%達到211.41億美元，尾燈占比約15.9%為50.04億美元。2021~2027年的年均復合增長率CAGR是5%，2027年市場規模將達到421.77億美元。

顯然，汽車照明市場中，價值占比最大的是車外照明，包括前照燈和尾燈。在前照燈領域，LED滲透率已經普遍超過50%，其中新能源汽車滲透率較高。造車新勢力中汽車大燈的LED滲透率已經超過90%，比亞迪LED滲透率也達到80%，大眾、豐田、通用等的LED大燈滲透率也超過60%。

相比于傳統的鹵素燈、氙氣燈，LED的驅動方式導致需要更復雜的電子控制模塊，意味著車燈中對于各種芯片的需求也會提高，這包括MCU、線性驅動IC、DC-DC、CAN收發器、MOSFET等等。

同時，車燈智能化技術的發展，讓車燈中的芯片應用顯得尤為重要。比如自適應遠光燈（ADB）可以根據攝像頭輸入視頻信號來識別來車方向及距離，相應調整燈光照射的區域，避免對其他車輛駕駛員造成炫目，保障行車安全。

而在多款新能源汽車上應用的投影大燈在實現ADB功能的同時，甚至還可以在地面投射出不同的動態圖像，可以作為駕駛輔助功能或是與行人交互。

智能大燈發展到現在，已經演變出六種技術路線。首先是LED矩陣式，這種方式采用多顆LED燈珠組成一個發光矩陣，再通過單獨控制不同區域或不同燈珠實現燈光控制。雖然LED矩陣式是目前最成熟的技術，但由于LED封裝尺寸的限制，組成矩陣的燈珠數量受到了很大限制，最高像素量在百位級；且密集燈珠組成的矩陣造成的驅動、散熱等問題，對系統設計提出了很高的挑戰。

DLP（DigitalLightProcessing，數字光處理）技術主要由德州儀器主導，這是通過DMD（數字微鏡）實現車燈像素級投影的技術。DMD是一種MEMS器件，擁有數百萬微鏡片，而通過控制器、驅動器，借助高達60Gbps的像素數據速率高速精準控制這些鏡片，實現百萬級像素的投影。目前TI官網上最新的DLP5531A-Q1已經具有130萬像素分辨率。

LCD大燈技術可以理解為將普通LCD顯示屏去除RGB濾光片和背光，將大燈LED光源作為顯示面板的背光源，這樣就類似于一個亮度極高的LCD屏幕，同樣可以實現高像素的投影效果，目前像素量已經可以做到萬級。當然在實際應用中，由于LED光源的溫度較高，LCD面板無法直接放在LED光源上，這時可以通過反射鏡等方式來構成光路。不過由于光通過偏光片和LCD面板會存在損耗，光學效率會降低，目前這種技術的主要玩家是海拉。

艾邁斯歐司朗推出的μAFS（可尋址像素矩陣）式技術是從LED芯片的層面去實現像素級控光，艾邁斯歐司朗預先在芯片的硅襯底中整合了矩陣式的CMOS控制電路，結合同樣經矩陣式微結構處理的芯片，實現了對芯片上每一個獨立的微結構區域進行單獨的開、關及電流調節的功能，使每一個微結構區域直接成為了大燈光型中可獨立控制的像素。與DLP和LCD技術相比，μAFS主要缺點是像素數量較少，目前艾邁斯歐司朗的EVIYOS能在4mm×4mm的單個芯片上做到1024像素，單個像素達到3lm的光通量。

日本小糸制作所的BladeScan技術采用旋轉的特質鏡面，當光源照射到旋轉的鏡面后，燈光反射照亮車輛前方的某一區域，在鏡面的旋轉下就形成燈帶在前方不斷的從左往右掃射的情況，當燈源數和鏡面的轉速達到一定程度的時候，不斷疊加的掃射燈帶便可實現前方燈光的全范圍覆蓋。從原理上有點類似于轉鏡式激光雷達，但實際效果似乎不錯，按照官方的說法，只要22顆燈源就能實現原技術400顆燈源下的效果，極大降低了制造成本。

博世也推出了一種特別的智能大燈技術，通過MEMS微鏡反射激光束到熒光體上，由此產生的激光掃描圖紋再通過二級光學元件投射到路面上。相比目前現有的汽車LED前照燈技術，掃描微鏡激光系統能夠產生連續光束，而不會像LED前照燈那樣，出現當單顆LED啟動或關閉時出現的“跳躍”照明區域邊界的情況。另一個非常重要的優勢是這款系統能夠根據需要重新調整光通量，提高光源的平均利用率，降低系統功耗。不過這種技術暫時還未得到應用。

不難看出，智能大燈的趨勢下，系統需要增加更多的控制模塊，芯片種類、數量都會有所增加。據統計，目前一些高端車型中前后車燈所采用的芯片數量要超過200顆，種類超過30種。

車規芯片國產化，車燈應用是“敲門磚”

根據“汽車電子設計”分享的數據，目前在汽車車燈中所用到的芯片主要有DC-DC、線性驅動IC、MCU三類。其中DC-DC目前市場份額的90%由TI、英飛凌、Maxim、MPS、安森美等瓜分；線性驅動IC則由英飛凌、TI占據近80%份額；MCU主要是恩智浦、英飛凌以及Maxim，三者占到超過90%的份額。

MCU方面，用于車燈的主要幾款代表產品有NXP的S12ZVL系列以及英飛凌的TLE9842。

S12ZVL是S12NXP的MagniV混合信號MCU系列一部分，提供一個低成本、高度集成的解決方案，適合空間受限的汽車LIN節點。提供從8-128KB的閃存，集成了32MHz頻率的S12Z內核、一個12V-5V的穩壓器、10/12位ADC和一個LIN物理層收發器。

TLE9842是英飛凌TLE984x系列的一款32位MCU，集成了時鐘頻率高達40MHz的Cortex-M0內核、以及LIN收發器、繼電器驅動器和40KB閃存。

盡管從數據上我們能看出，目前汽車車燈中用到的芯片幾乎由海外大廠所壟斷。但車規級MCU國產化已經是目前的大趨勢，自2020年缺芯潮開始，國產車規MCU有加速導入本土汽車供應鏈的趨勢，而車燈、門窗等應用，是不少國內MCU廠商邁進汽車供應鏈的敲門磚。

比如賽騰微電子的ASM87F0812T16CIT此前在2019年就已經通過國內某主機廠的測試認證，出貨量超過百萬顆。ASM87F0812T16CIT是一款針對汽車LED尾燈控制開發的高性能專用MCU，該芯片選用通過ISO/TS16949認證的汽車級0.11um嵌入式閃存工藝制造，內置全溫全壓高精度（<±0.3%）時鐘振蕩器、邊緣捕獲PWM與高可靠的Data?EEPROM等專用電路模塊等。另外，據稱采用賽騰微MCU的矩陣式前大燈等應用電控方案也在與其他主機廠合作推進中。

芯旺微近期推出的新品KF32A136是一款32位車規級MCU，基于自主KungFu內核，主頻達到48MHz，支持單路CAN2.0和多路LIN，滿足AEC-Q100Grade1車規認證，支持2.7~5.5V寬工作電壓范圍。KF32A136同時也是針對汽車節點控制單元打造的MCU產品，可應用于車燈控制、座椅控制、空調面板控制和車窗開關控制等領域。

據了解，芯旺微目前有KF32F、KF32D、KF32DA三代內核，其中KF32A覆蓋車身控制需求；KF32D內核覆蓋動力系統控制需求；KF32DA多核內核符合ASIL-D要求，可以應用于動力、底盤到新一代域控制器等。目前芯旺微已有近50款車規型號的產品量產，ASIL-B等級產品在今年年底將會量產，同時最高的ASIL-D等級產品已經在研發中，未來可應用于汽車ABS、動力轉向系統等核心部件中。

云途半導體在今年8月介紹了今年量產的一款32位車規級MCU產品YTM32B1ME，據稱這是國內唯一實現量產的Cortex-M33內核高端32位車規級MCU。同時，云途半導體已經量產的YTM32B1L，被華為、上汽等已數十家Tier1及整車廠定點并實現批量出貨采用，主要用于車燈、各類傳感器、車窗、電動尾門等應用。

寫在最后

當然，在車燈上應用的DC-DC、線性驅動IC，近年有更多的國內廠商入局。而隨著國產車規級MCU等產品更多進入汽車供應鏈，通過與終端的相互反饋，最終產品將會逐漸完善。面對未來汽車車燈智能化的趨勢，MCU等芯片的需求越來越多，國產車規芯片將獲得更多機會，從車燈、車窗等，逐步邁向安全等級需求更高的應用，真正向海外大廠的傳統優勢領域發起沖擊