汽车行业

尽管 COVID-19 对全球经济产生了影响，但半导体行业在 2020 年的表现好于预期，并正在为 2021 年及以后的加速增长做好准备。 全球新冠病毒大流行显著增加了对通信电子产品的需求，并推动了云计算行业的增长，以支持远程工作和学习。 半导体制造商（许多都满负荷运行）继续生产关键芯片，这些芯片被应用在各种场景，包括计算机、5G网络基础设施、智能手机、汽车、电视、家电、数据网络、医疗设备等。 事实上，在许多市场，这种爆炸性的需求正超过了制造和交货时间的极限。 从这种史无前例的情况也可以看出汽车中集成的半导体芯片数量之多，以及它们对基本车辆操作和功能的重要性。 让我们深入探讨这个充满活力的汽车行业，探索半导体行业带来的一些关键创新、趋势和机遇。

汽车和消费者

汽车是我们当今的主要交通模式之一。 目前，世界上有超过 13 亿辆机动车在路上行驶，预计到 2035 年这一数字将增加到 18 亿辆。¹ 乘用车约占这些统计数据的 74%，而轻型商用车和重型卡车、公共汽车、长途汽车和小巴占其余的 26%。²汽车为我们提供了便利和功能——一种独特的独立旅行能力，通常是随需应变的，而我们可以选择何时何地使用它们。 我们每天、每周都依赖车辆的性能、可靠性和安全性来实现我们的工作和个人生活方式，并期待在很多年内都能享受到可靠的产品性能。 毫不奇怪，可靠性和安全性是消费者购买汽车时的关键决策因素，也是汽车制造商保护客户的首要考虑因素。

当需要购买或租赁一辆新车时，许多人会转向互联网研究大量规格，包括品牌、型号、样式、动力传动系统、特性、功能、车辆质量、可靠性、排名、定价、激励措施、性能和评论。 围绕汽车购买行为的消费者行为调查揭示了我们的实用性：外观、安全性、燃油经济性和制造质量都成为购买汽车的十大理由。 然而，做出购车决定的首要原因之一仍然是可靠性 ^3,4 以及车辆在使用过程中保持乘客、其他人和周围环境安全的能力。 让我们来简要地、高层次地审视一下汽车行业，以及多年来这一行业的变化。此外，我们也将看到一些专家所做的预测。 我们还将探讨推动汽车半导体器件关键价值的创新和关键变化。 最后，我们将结合 KLA 在半导体工艺控制中的角色，以支持这个不断发展的行业。

汽车创新

多年来，汽车行业出现了大量创新 ^5,6 包括：福特模型 T (1908)、无线电 (1933)、钥匙 (1949)、空调 (1953)、安全带(1958)、电动车床 (1960年代)、防锁制动器 (1971)、数字仪表板显示器 (1974)、气囊 (1974)、车辆诊断 (1994)、混动车辆 (1997)、GPS卫星导航 (2000)、先进驾驶辅助系统 (ADAS；2010年代)和自主驾驶（现在和改进）。 当今不断发展的汽车市场正受到几个关键领域的推动，其中最引人注目的是物联网电气化和自动驾驶^7,8人们被吸引并渴望拥有这些特性和功能，因此让我们仔细看看这些趋势。

物联网

免提移动服务和车载导航是当今大多数车辆的标准配置。 远程信息通信、GPS 导航、远程访问、应急服务、碰撞通知、语音援助、集成移动应用程序、弹出显示器、三维 (3D) 地图等方面的持续改进。 由 5G 支持的车间互联将增加。 全球技术研究公司 Gartner 估计，到 2020 年底，全球将安装 500 亿台物联网设备 – 其中许多是在我们汽车中。⁷ 连接性会很大影响汽车购买决定，并且今后可能产生更大的影响。⁸

电气化

2019 年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车的年总销量首次突破 200 万辆大关，占所有新车销量的 2.5%。⁹尽管受到全球新冠疫情的影响，但预计电动汽车 （EV）市场将随着持续增长而反弹。 德勤预测全球电动汽车在未来十年可实现 29% 的复合年增长率 (CAGR)：电动汽车总销量将从 2020 年的 250 万辆增长到 2025 年的 1120 万辆，然后到 2030 年达到 3110 万辆。

自动驾驶

自动驾驶的演进分为五个层次。 在过去几年中，我们看到 1 级 ADAS 的采用率有所提高，包括改进的激光雷达距离感应、车道偏离控制、盲侧检测、自适应巡航控制和改进的摄像头传感器。 汽车制造商目前在生产 2 级车辆，许多制造商正在展示 3 级的（某些）功能。 一旦所有复杂的、相互依赖的技术和基础设施都建立起来、经过测试并得到充分证明，最终的 5 级将完全不需要驾驶员，这是许多人乐于接受的愿景。 想象一下，当您在 PC 上工作、召开视频会议、享用美食或观看电视节目或电影时，您正在开车前往目的地。 那会有多酷？

物联网、电气化和自动驾驶方面的创新在很大程度上是通过集成更多电子设备来实现的，这些电子设备由大量且不断增长的硅基元件提供动力。 事实上，当今汽车的核心是数千个半导体芯片，这些芯片充当汽车的眼睛、耳朵和大脑 — — 感知周围环境、决策和控制行动。 现代汽车可能有 8 000 个或更多的半导体芯片，¹⁰ 和 100 多台电子控制设备，目前其成本超过车辆总成本的 35% – 预计到 2030年这一数字将增加到 50%。¹¹ Gartner 报告说，汽车电子部门在未来四年中将经历半导体化合物增长率最高阶段，到 2024 年，将达到9.3%。¹²

对于汽车中的数千个芯片有一个基本的事实：它们不能失灵。 然而，当今汽车装配线上超过一半的半导体故障（所谓的 0km 故障）可追溯到半导体制造工艺的缺陷。¹³当然，任何在现场出现故障的芯片都可能导致代价高昂的召回和保修维修，损害汽车制造商的品牌形象，最坏的情况是导致人身伤害甚至生命丧失。 SEMI 一直在积极倡导整个汽车供应链的可追溯性标准。 PEER Group 的产品传播者、SEMI 标准可追溯性委员会的积极参与者, Doug Suerich 表示：“这将归结为一个安全问题。 我们需要能够在整个供应链中收集数据，这样我们才能追踪可靠性问题的根源、分析数据并针对安全至关重要的应用采取纠正措施。 汽车、医疗和航空航天设备需要保持在五年、十年甚至更长的时间内都能运行。 对于半导体行业，这意味着重新定义良率。¹⁴

KLA 在汽车市场中的角色

这将我们带到了 KLA——工艺控制的领导者和良率管理的领先者，以及我们在这一行业中的关键作用。 2019 年，KLA 成为第一家被接受为汽车电子委员会 (AEC) 准会员的半导体设备公司，该组织为汽车行业的电子元件制定资格标准。 我们很高兴能够在密歇根州安娜堡建立 第二北美总部，而我们一直在该总部扩展以人工智能为侧重点的研发计划。该总部也靠近美国汽车行业的中心。

当今的半导体需求高，其中大部分是由通信和消费电子驱动 – 通常被认为是“良好的问题” – 这引起了一些供应链问题，影响汽车生产、电脑、家用电器等。 许多晶圆厂的运行量为 100%，无法增加晶圆的产量；而计划中的新工厂和扩建不能在短期内解决问题。 向汽车制造商提供更多功能（和可靠）芯片的一个机会是提高晶圆厂和最终测试良率，晶圆厂正在生产这些急需的芯片。

今天，KLA 检测、量测、数据分析和晶粒筛选解决方案帮助汽车集成电路制造商增强工艺控制方法，进而提高良率。 我们帮助芯片制造商实施零缺陷战略，旨在通过在线发现和筛除潜在的可靠性缺陷来优化汽车电子产品的可靠性，帮助防止具有高故障可能性的芯片出厂。 我们与多家半导体制造商和 OEM 汽车制造商合作，一起提出了独特的工艺控制和筛选策略，帮助提高芯片质量、晶圆厂产量、可靠性并降低总体成本。

请访问我们的汽车解决方案页面并“滑动”到页面底部，以访问 KLA 研讨会演示文稿、Process Watch 文章和各种其他特定于汽车的出版物。 我们鼓励你与你的同事分享这篇文章。 我们还邀请你联系你当地的 KLA 技术团队，以讨论我们如何帮助你实现汽车芯片可靠性目标。 我们在这里帮助你和你的团队提高质量，加强工艺控制，提高你的产量和产品可靠性，并提高你的客户对你作为汽车生态系统中的主要供应商和合作伙伴的满意度。

为这激动人心、充满活力且不断发展的汽车之旅做好准备。

始终安全驾驶和时常保持向前看™！

References:

1. https://www.live-counter.com/number-of-cars/
2. https://www.worldometers.info/cars/ 
3. https://www.nydailynews.com/autos/buyers-guide/10-top-reasons-people-buy-specific-cars-article-1.2552707
4. https://www.cargurus.com/Cars/articles/10_good_reasons_to_buy_a_new_car
5. https://news.jardinemotors.co.uk/lifestyle/the-history-of-car-technology
6. https://www.softschools.com/timelines/car_timeline/224/
7. https://www.wired.com/brandlab/2016/02/how-connectivity-is-driving-the-future-of-the-car/
8. https://www.mckinsey.com/industries/semiconductors/our-insights/mobility-trends-whats-ahead-for-automotive-semiconductors
9. https://www2.deloitte.com/uk/en/insights/focus/future-of-mobility/electric-vehicle-trends-2030.html
10. Senftleben and Froehlich, Aspects of Semiconductor Quality from an OEM Perspective, April 2017
11. https://www.statista.com/statistics/277931/automotive-electronics-cost-as-a-share-of-total-car-cost-worldwide/
12. Gartner Semiconductor Forecast Database, Worldwide, 3Q20 Update
13. https://blog.semi.org/technology-trends/automotive-trends-chip-traceability-zero-defects-and-collaboration
14. https://blog.semi.org/technology-trends/automotive-driving-traceability?hs_preview=HeprKiUo-11520026950