自從2001年4月16日，國家環(huán)保總局正式發(fā)布了《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(II)》，中國正逐步加快對汽車排放進行限制的步伐。之后，隨著中國汽車保有量和年產量的迅猛發(fā)展，中國為了進一步保護環(huán)境推行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，先后又發(fā)布了國III、國IV法規(guī)(見表I)，以追趕歐美等發(fā)達國家的法規(guī)要求。和國際上排放法規(guī)的推行數度相比，可以看出，我國推行的力度很強，并且推行的步伐也更快。

近幾十年來，汽車技術的發(fā)展和進步是以越來越多的電子技術應用緊密聯系在一起的。電子技術在在汽車里的廣泛應用提高了汽車的性能，有效降低了排放，有力地推進了汽車安全性和可靠性。而汽車電子的進步又總是和汽車半導體的進步密不可分。汽車電子的革新對半導體技術提出了新的挑戰(zhàn)，而半導體技術的創(chuàng)新又為汽車電子的進步提供了必不可少的條件。動力系統作為汽車電子里最重要的核心系統之一，半導體技術更是起到了非常重要的作用。半導體器件作為動力系統的基本組成部分，直接影響到整個系統的規(guī)劃，布局和系統控制戰(zhàn)略。下面從微處理器，傳感器和汽車功率器件等幾個方面介紹半導體技術在汽車動力系統里的應用，創(chuàng)新以及對汽車半導體未來的展望。

隨著汽車性能包括排放，可靠性和安全性的不斷提高，一代又一代汽車的動力系統發(fā)生了非常大的變化。如果比較這一代又一代的汽車動力控制系統，我們會發(fā)現，傳感器，執(zhí)行器的數量明顯的增加了，控制系統的復雜程度也大大提高了。

為了更有效控制的汽車動力系統，越來越多的傳感器被應用到系統當中。傳感器可以更準確的各種測量物理參數，以便于系統了解當前的狀態(tài)，為準確有效的控制提供了可能。一代又一代微處理器的推出，為動力系統提供了越來越強的實時運算能力。半導體功率器件的不斷更新和進步，使得執(zhí)行器，如引擎點火，噴油嘴，結氣門體等的控制更加準確和有效。

汽車微控制器的進步和革新

隨著汽車應用中對于油耗，排放還有動力性能更高的要求，微處理器面臨著巨大的挑戰(zhàn)。為了適應以上提到的要求，微處理器在中央處理器運算能力，信號采集以及外設方面，以及對于執(zhí)行器的控制能力方面都得到了很大的發(fā)展。

動力系統的革新和進步，往往和排放法規(guī)的推出聯系在一起。作為動力系統革新的推動力，新的排放法規(guī)的出臺總是推動著動力系統的更新換代。為了達到歐2的標準，8位微處理器就足以滿足要求。英飛凌的8位微處理器C505今天依然被廣泛的使用在這樣的系統中。從90年代初開始，由于系統對于微處理器要求的提高，16位微處理器逐漸開始應用在動力系統當中。英飛凌16位微處理器C167以卓越的實時處理能力在市場上得到了廣泛的認可。從而在汽車的嵌入式系統中得到了非常廣泛的應用。
表：I型試驗排放限值及法規(guī)執(zhí)行日期

圖1：發(fā)動機及其管理系統的組成

C167的內核以及外圍設備都是為引擎應用量身定作的。比如用于產生控制信號的功能單元，用于優(yōu)化點火以及噴油的模數/數模轉換器等等都為引擎控制系統提供很多方便。正是由于這些獨特的功能使得英飛凌16位單片機至今依然被廣泛的應用于動力系統當中。

對于汽車里很多電子馬達的控制，比如線控傳動系統、啟動馬達系統或者電子增壓渦輪控制，英飛凌8位C868或者是基于C166v2結構的XC164系列提供了最優(yōu)的解決方案。隨著要求的更進一步提高，32位微處理器越來越多的被應用于動力系統控制當中，英飛凌32位Tricore是這個領域的佼佼者。Tricore除了具有RISC結構以外，還集成一個數字信號處理模塊。這樣系統處理復雜信號的能力得到了大大的提高。

圖2：微控制器性能對燃油消耗量的影響
英飛凌推出的32位微處理器AUDO系列不僅僅具有32位的內核和DSP的處理芯片，同時還集成了一組精心設計的外圍設備。這組外設是為動力系統專門優(yōu)化的。外設有自己的外設管理模塊。它可以獨立的完成對于外設的控制。也就是說，外設比如時鐘、模數/數模轉換、CAN總線的管理都可以由外設管理器直接完成，不需要占用主處理的資源。主處理器程序不會被外設的中斷打斷。這樣明顯加強了微處理器的實時性能，系統的實時性能也就相應得提高。這對于動力系統來說是非常重要的。AUDO32位微處理器系列另一個很顯著的特點是運行在中央處理器的應用軟件和運行在外設管理器里的底層驅動可以分開獨立運行。應用程序可以運行標準的操作系統比如OSEK上，而底層的驅動程序就是應用程序和外設之間的接口。AUDO系列微處理器還有一個獨立工作的通用時鐘陣列，具有完成復雜工作的能力。這種結構為汽車動力控制系統中的噴射控制，點火控制等提供了最優(yōu)的解決方案。這一系列的外設取代原來要專用芯片才能完成的功能，從而起到簡化系統結構，降低系統成本的作用。

汽車功率器件面臨的挑戰(zhàn)

控制系統最初主要是由分立元器件組成的。隨著控制系統越來越復雜，尤其是對于系統診斷和保護功能的新的要求，以及系統把一些特定的功能分配到功率器件當中來完成，分立元件逐漸不能滿足這樣的要求。今天應用于汽車動力系統中的功率器件大都基于BCD技術(Bipolar CMOS DMOS)。這種技術不僅有能夠驅動大電流的DMOS結構，還可以集成復雜的邏輯和控制功能，比如過流、過溫保護、診斷功能、準確的電流控制，等等。這些功能明顯的加強了系統的可靠性，同時為OBD提供了很大的方便。越來越多的功能被集成在功率器件里，這也有效的優(yōu)化了系統結構，進一步節(jié)省了系統的成本。雖然越來越多的智能芯片被運用于系統當中，分立元件以其特有的優(yōu)勢依然常常被應用于動力系統當中，尤其是對于功率損耗特別大的應用，比如柴油噴射系統中。

在動力系統當中，功率器件控制噴嘴，氧傳感器加熱器，點火裝置，風扇以及各種各樣的繼電器等等。英飛凌提供一個非常全的產品系列，能夠被運用于驅動這些負載。從2通道到18通道的低端多通道開關，驅動能力從50mA到10A，基于客戶不同的需求，總是可以在這個標準產品系列中選取合適的產品。基于最新的技術和封裝英飛凌仍然在不斷完善這個驅動產品系列。在這個產品系列中，英飛凌非常重視模塊性，可擴展性和靈活性。Lego和Flex產品系列很好的體現了這幾個特性，產品系列中不同產品具有很好的兼容性。根據不同的需要，可以把一個或者幾個產品結合起來使用。