汽车电子市场：来自材料供应商的观点

Dr. Jean-Charles Cigal, 市场发展经理，林德电子

Greg Shuttleworth,技术质量经理，林德电子

随着未来车辆的日益复杂化，将会采纳新型更先进将半导体技术，车辆将成为科技中心

汽车行业正在大力推广改变驾驶体验。现如今正流行电动汽车， 且政府也在通过税收优惠鼓励电动汽车市场。汽车变得更加智能，能够进行自我判断，且在不久的将来能够实现相互连接。最重要的是，安全功能的实施大大地减少了过去几十年来道路上的事故和死亡数。由于强大的计算能力，汽车现在已经接近自主驾驶能力。这只有在新型车辆中的电子设备数量急剧增加的情况下才有可能实现。

最近有关于半导体巨头与半导体代工厂战略计划对汽车电子的收购突显出了大型广谱半导体行业对这一特定市场的兴趣。汽车电子已成为产业转型的主要参与者。

然而，汽车电子与消费电子市场截然不同。汽车电子最重要的是产品质量以及使用最高的标准以确保车辆中电子组件的可靠性。这也对原材料的质量和供应链也是一个重大影响，如制造这些电子设备时使用的气体和化学品等。

汽车电子市场：规模和趋势

2016年汽车电子市场值约达340亿美元，包括集成电路，光电子，传感器和分立器件。虽然这不足半导体市场的10%，但预计未来五年将成为增长最快的市场之一。

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对于潜在增长有以下几种解释：

·  汽车市场预计未来10年平均增长3%，特别是中国和印度，尽管其他发达国家的销售额仍将增长。

·  每辆汽车上的半导体组件正稳步增长，预计到2030年，汽车电子系统在汽车成本中的份额可能达到汽车总成本的50%。

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目前如果描述10到15年内的驾驶体验显然是很具挑战性的，但可以明确一些明显的趋势：

· 安全：与数十种传感器和雷达有关的综合视觉系统的实施将能够对车辆周边的环境进行彻底的判断。汽车将逐步提供，甚至做出判定，以防止事故。

· 燃油效率：配备（混合动力）电动发动机的车辆份额有望稳步增长。与标准内燃机相比，电动发动机内的电子组件数量估计是其两倍。

· 舒适度和娱乐信息：汽车驾驶员正不断要求更好的驾驶体验。仪表盘的数字化，声音和视频功能以及驾驶和乘客的环境都将提高在汽车上的时间的愉悦度。

为了协调所有这些功能，通信系统（车辆内部，车辆之间，车辆和基础设施之间）是至关重要的，大型计算系统将是处理大数据所必须的。

质量确实使汽车电子变得与众不同

汽车电子无法使用特定的技术或应用来定义。目前，它们的特点是基于成熟技术的非常大的产品组合，从分立元件，光电子，微机电系统和传感器到集成电路和存储器。

到目前为止，汽车电子市场一直是在这一领域拥有悠久经验的专业半导体制造商的专属。其原因是他们具有质量管理所需的专业技能。

在日常消费品中看起来无害的部件故障可能会对运动中的车辆造成重大的安全后果。此外，汽车电子部件的运行条件（温度，湿度，振动，加速度等），其使用寿命以及备件可用性与常见的消费品和工业设备也有差异。

不同电子市场的运行条件

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目前，一些技术最先进的车辆大约总共有450个半导体组件。随着它们变得越来越复杂，半导体组件将急剧增加，许多组件都是基于最先进的半导体技术的。人工智能的引进将需要一些高端处理器，需要他在高性能的存储设备中提供大量的数据计算、数据存储。这意味着不仅将使用最先进的半导体器件，而且还需要实现最高程度的可靠性，从而实现预测算法的完美运行。

预计能够完全自主驾驶的智能车辆将会使用高达7000个芯片。在这种情况下，即使是百万分之一的故障率 - ---对于现今任何标准来说都是非常低的，也将会导致1000辆汽车中的7辆出现安全风险。这也是不能接受的。

因此，汽车电子行业推出了旨在实现零缺陷目标的卓越品质项目。实现这一目标需要付出很多努力，供应链中的所有成员都必须尽其所能。

汽车电子行业在变革方面是最保守的。长期建立的标准和文件程序确保了设计和制造偏差的可追溯性。新产品或改良产品的资格评审通常是昂贵且冗长的。这就是材料供应商能够提供能力和专业知识的地方，以提供最高质量标准的材料。

这对材料供应商来说意味着什么？

作为与其客户的直接联系，材料供应商负责从原材料来源到交付给客户的整个供应链。材料供应商还需根据客户的目标对其长期供应负责。

材料供应商主要可从两个领域支持其客户：质量和供应链。

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鉴于汽车电子市场的限制，材料的资格评审必须遵循大量的程序。虽然材料纯度的高标准是先决条件，但制造工艺实际上对材料的偏差更为敏感，因为它们可能导致流程的重新校准。在资格评定之前，全面记录候选材料至关重要。这包括制造流程，运输，存储以及合适的纯化和转充装操作。系统审核必须按照客户的标准定期进行。因此，预计需要较长的资格评定时间。材料规格，原产地和包装的任何后续更改都必须妥善记录，并且可能需要进行重新评定。

材料质量显然是必须始终被证明的关键因素。这为高品质产品的使用提供了可靠的记录。已经符合类似应用条件的资源更加能够减轻风险。这些资源必须展示其长期的业务连续性规划，并制定适当的流程改进计划。必须仔细监测纯度级别并记录在数据库中。必须使用最先进的分析方法。必要时系统应可以部署遏制措施。鉴于汽车电子组件的使用寿命长，故障可能与之前发生的质量事件有关。

由于电子组件必要的长期可用性和材料资格评定的限制，制造商和供应商通常更倾向于多年的供应合同。因此，资源的可用性和供应链必须得到相应的保证。

材料供应商正在为其产品实施改进的质量管理体系，以便在质量监测和可追溯性方面满足他们的客户的期望。分析证书（COA）或一致性检查已经不够了，现在需要更多的数据。如果检测到偏差，必须要彻底降低调查和响应时间，并在交付给客户之前允许干预。最后，必须监控整个供应链。

必须使用几种工具以保持可靠的高质量产品供应链：统计制程控制和统计质量控制（SPC/SQC）以及测量系统分析（MSA），可以进行系统的可靠测量和信息记录。尤其是在供应链的前期阶段使用这些工具，因为此阶段我们允许在有缺陷的材料交付给客户前的前提下进行“及时”响应和纠正。此外，之前忽略的一些杂质可能变得至关重要，甚至可能低于当前的检测极限。因此，为了增强检测能力，我们必须不断地研究新的测量技术。

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最后，必须确保一个强大的供应链。材料供应商必须有在任何情况下都能处理关键业务的能力，如客户订单，监督生产和交货以及供应链的其他各个部分。业务连续性规划（BCP）是在几年前推出的，用来识别和减轻供应链中断的风险。

分析业务运行的风险是维持业务连续性的关键。材料供应商必须与制造商合作制定业务连续性规划，以便在发生意外中断时能够继续执行主要功能和/或提供服务。目标是识别当前采购策略和供应链上的潜在风险和不足之处，并减轻风险。

由于必须进行材料鉴定，备用资源必须可用，并可在危机时刻运送。理想情况下，不同的资源应同时进行资格评审，以避免万一计划外的资源变更所导致的进一步延迟运输的情况。具备全球经验和全球资源能力的材料供应商可提供额外的安全性。必须考虑和规划多条航运线路，以避免中断，例如影响整个地区的自然灾害或地理问题。

材料供应商需了解并监督汽车电子行业的特定的规定，如ISO/TS16949（汽车行业的质量管理战略）。该标准超越了我们更为熟悉的ISO 9001标准，但通过了解供应商对汽车行业的期望，供应商可以确保其质量体系与新产品开发或对不合格产品的调查的文件要求的一致性。

汽车电子的未来

随着未来车辆的日益复杂化，将有更多新的，更加先进的半导体技术被使用，车辆将成为科技中心。这些技术将允许通信和指导计算。大多数这些组件（逻辑的或存储器）将由相对较新的汽车电子领域— 集成器件制造商（IDM）或代工厂制造。

为了符合汽车行业目前的质量标准，这些制造商将需要遵守汽车行业实施的更加严格的标准。他们将寻求像林德这样能够提供与可靠的全球供应链相关的高品质材料，并获得汽车行业全球经验的材料供应商的支持。

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