汽车智能大灯的发展趋势

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）随着汽车产业智能化、电动化趋势加速，汽车从内燃机向电动的架构转变，令更多新技术在汽车上得到更加广泛的应用。伴随汽车产业的发展，LED光源在汽车照明中的渗透率正在不断加速，同时汽车照明对于芯片的需求也随之高涨。

汽车智能大灯的发展趋势

在照明技术的发展下，汽车照明的光源经历过几次变革。自2010年起，LED凭借更高的发光效率、更长的工作寿命、更快的响应速度、更低的能耗、更小的系统尺寸等优势开始对传统卤素灯、氙气灯等光源进行替代。

Yole的数据显示，2021年汽车照明市场规模是314.68亿美元，其中前照灯（头灯）占比约67.18%达到211.41亿美元，尾灯占比约15.9%为50.04亿美元。2021~2027年的年均复合增长率CAGR是5%，2027年市场规模将达到421.77亿美元。

显然，汽车照明市场中，价值占比最大的是车外照明，包括前照灯和尾灯。在前照灯领域，LED渗透率已经普遍超过50%，其中新能源汽车渗透率较高。造车新势力中汽车大灯的LED渗透率已经超过90%，比亚迪LED渗透率也达到80%，大众、丰田、通用等的LED大灯渗透率也超过60%。

相比于传统的卤素灯、氙气灯，LED的驱动方式导致需要更复杂的电子控制模块，意味着车灯中对于各种芯片的需求也会提高，这包括MCU、线性驱动IC、DC-DC、CAN收发器、MOSFET等等。

同时，车灯智能化技术的发展，让车灯中的芯片应用显得尤为重要。比如自适应远光灯（ADB）可以根据摄像头输入视频信号来识别来车方向及距离，相应调整灯光照射的区域，避免对其他车辆驾驶员造成炫目，保障行车安全。

而在多款新能源汽车上应用的投影大灯在实现ADB功能的同时，甚至还可以在地面投射出不同的动态图像，可以作为驾驶辅助功能或是与行人交互。

智能大灯发展到现在，已经演变出六种技术路线。首先是LED矩阵式，这种方式采用多颗LED灯珠组成一个发光矩阵，再通过单独控制不同区域或不同灯珠实现灯光控制。虽然LED矩阵式是目前最成熟的技术，但由于LED封装尺寸的限制，组成矩阵的灯珠数量受到了很大限制，最高像素量在百位级；且密集灯珠组成的矩阵造成的驱动、散热等问题，对系统设计提出了很高的挑战。

DLP（Digital Light Processing，数字光处理）技术主要由德州仪器主导，这是通过DMD（数字微镜）实现车灯像素级投影的技术。DMD是一种MEMS器件，拥有数百万微镜片，而通过控制器、驱动器，借助高达60Gbps的像素数据速率高速精准控制这些镜片，实现百万级像素的投影。目前TI官网上最新的DLP5531A-Q1已经具有130万像素分辨率。

LCD大灯技术可以理解为将普通LCD显示屏去除RGB滤光片和背光，将大灯LED光源作为显示面板的背光源，这样就类似于一个亮度极高的LCD屏幕，同样可以实现高像素的投影效果，目前像素量已经可以做到万级。当然在实际应用中，由于LED光源的温度较高，LCD面板无法直接放在LED光源上，这时可以通过反射镜等方式来构成光路。不过由于光通过偏光片和LCD面板会存在损耗，光学效率会降低，目前这种技术的主要玩家是海拉。

艾迈斯欧司朗推出的µAFS（可寻址像素矩阵）式技术是从LED芯片的层面去实现像素级控光，艾迈斯欧司朗预先在芯片的硅衬底中整合了矩阵式的 CMOS 控制电路，结合同样经矩阵式微结构处理的芯片，实现了对芯片上每一个独立的微结构区域进行单独的开、关及电流调节的功能，使每一个微结构区域直接成为了大灯光型中可独立控制的像素。与DLP和LCD技术相比，µAFS主要缺点是像素数量较少，目前艾迈斯欧司朗的 EVIYOS能在4mm×4mm的单个芯片上做到1024像素，单个像素达到3lm的光通量。

日本小糸制作所的BladeScan技术采用旋转的特质镜面，当光源照射到旋转的镜面后，灯光反射照亮车辆前方的某一区域，在镜面的旋转下就形成灯带在前方不断的从左往右扫射的情况，当灯源数和镜面的转速达到一定程度的时候，不断叠加的扫射灯带便可实现前方灯光的全范围覆盖。从原理上有点类似于转镜式激光雷达，但实际效果似乎不错，按照官方的说法，只要22颗灯源就能实现原技术400颗灯源下的效果，极大降低了制造成本。

博世也推出了一种特别的智能大灯技术，通过MEMS微镜反射激光束到荧光体上，由此产生的激光扫描图纹再通过二级光学元件投射到路面上。相比目前现有的汽车LED前照灯技术，扫描微镜激光系统能够产生连续光束，而不会像LED前照灯那样，出现当单颗LED启动或关闭时出现的“跳跃”照明区域边界的情况。另一个非常重要的优势是这款系统能够根据需要重新调整光通量，提高光源的平均利用率，降低系统功耗。不过这种技术暂时还未得到应用。

不难看出，智能大灯的趋势下，系统需要增加更多的控制模块，芯片种类、数量都会有所增加。据统计，目前一些高端车型中前后车灯所采用的芯片数量要超过200颗，种类超过30种。

车规芯片国产化，车灯应用是“敲门砖”

根据“汽车电子设计”分享的数据，目前在汽车车灯中所用到的芯片主要有DC-DC、线性驱动IC、MCU三类。其中DC-DC目前市场份额的90%由TI、英飞凌、Maxim、MPS、安森美等瓜分；线性驱动IC则由英飞凌、TI占据近80%份额；MCU主要是恩智浦、英飞凌以及Maxim，三者占到超过90%的份额。

MCU方面，用于车灯的主要几款代表产品有NXP的S12ZVL系列以及英飞凌的TLE9842。

S12ZVL是S12 NXP的MagniV混合信号MCU系列一部分，提供一个低成本、高度集成的解决方案，适合空间受限的汽车LIN节点。提供从8-128KB的闪存，集成了32 MHz频率的S12Z内核、一个12V-5V的稳压器、10/12位ADC和一个LIN物理层收发器。

TLE9842是英飞凌TLE984x系列的一款32位MCU，集成了时钟频率高达40MHz的Cortex-M0内核、以及LIN收发器、继电器驱动器和40KB闪存。

尽管从数据上我们能看出，目前汽车车灯中用到的芯片几乎由海外大厂所垄断。但车规级MCU国产化已经是目前的大趋势，自2020年缺芯潮开始，国产车规MCU有加速导入本土汽车供应链的趋势，而车灯、门窗等应用，是不少国内MCU厂商迈进汽车供应链的敲门砖。

比如赛腾微电子的ASM87F0812T16CIT此前在2019年就已经通过国内某主机厂的测试认证，出货量超过百万颗。ASM87F0812T16CIT是一款针对汽车LED尾灯控制开发的高性能专用MCU，该芯片选用通过ISO/TS16949认证的汽车级0.11um嵌入式闪存工艺制造，内置全温全压高精度（《±0.3%）时钟振荡器、边缘捕获PWM与高可靠的Data EEPROM等专用电路模块等。另外，据称采用赛腾微MCU的矩阵式前大灯等应用电控方案也在与其他主机厂合作推进中。

芯旺微近期推出的新品KF32A136是一款32位车规级MCU，基于自主KungFu内核，主频达到48MHz，支持单路CAN2.0和多路LIN，满足AEC-Q100 Grade1车规认证，支持2.7~5.5V宽工作电压范围。KF32A136同时也是针对汽车节点控制单元打造的MCU产品，可应用于车灯控制、座椅控制、空调面板控制和车窗开关控制等领域。

据了解，芯旺微目前有KF32F、KF32D、KF32DA三代内核，其中KF32A覆盖车身控制需求；KF32D内核覆盖动力系统控制需求；KF32DA多核内核符合ASIL-D要求，可以应用于动力、底盘到新一代域控制器等。目前芯旺微已有近50款车规型号的产品量产，ASIL-B等级产品在今年年底将会量产，同时最高的ASIL-D等级产品已经在研发中，未来可应用于汽车ABS、动力转向系统等核心部件中。

云途半导体在今年8月介绍了今年量产的一款32位车规级MCU产品YTM32B1ME，据称这是国内唯一实现量产的Cortex-M33内核高端32位车规级MCU。同时，云途半导体已经量产的YTM32B1L，被华为、上汽等已数十家TIer 1及整车厂定点并实现批量出货采用，主要用于车灯、各类传感器、车窗、电动尾门等应用。

写在最后

当然，在车灯上应用的DC-DC、线性驱动IC，近年有更多的国内厂商入局。而随着国产车规级MCU等产品更多进入汽车供应链，通过与终端的相互反馈，最终产品将会逐渐完善。面对未来汽车车灯智能化的趋势，MCU等芯片的需求越来越多，国产车规芯片将获得更多机会，从车灯、车窗等，逐步迈向安全等级需求更高的应用，真正向海外大厂的传统优势领域发起冲击。　　

      审核编辑：彭静