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半導(dǎo)體廠商在汽車電子領(lǐng)域?qū)で笸黄?/h1>
作者:本刊記者 何鈺 迎九 時(shí)間:2008-03-21 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  隨著技術(shù)的快速滲透,以及解決方案逐步取代機(jī)械組件,預(yù)計(jì)全球汽車市場(chǎng)今后幾年內(nèi)的增長(zhǎng)率將達(dá)到10%左右。對(duì)汽車可靠性、安全性、空載重量、尾氣排放和油耗日益苛刻的要求,也推動(dòng)了這種增長(zhǎng)。根據(jù)市場(chǎng)研究公司Strategy Analytics 2006年5月的一項(xiàng)研究報(bào)告,2005年,全球汽車集成電路市場(chǎng)的總銷售額大約為164億美元。


符合歐III排放標(biāo)準(zhǔn)的雙缸進(jìn)氣口噴射摩托車引擎控制系統(tǒng)


的車燈控制模塊650W轉(zhuǎn)換能力僅有5W熱損失

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/80480.htm

  平均而言,如今一輛汽車的計(jì)算能力幾乎相當(dāng)于阿波羅13號(hào)宇宙飛船的計(jì)算能力。系統(tǒng)和車輛設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度在不斷增加。在汽車上,過(guò)去是現(xiàn)在仍然是創(chuàng)新的基礎(chǔ),而且潛力巨大。

  :集成化是關(guān)鍵

  當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)是,分散比較簡(jiǎn)單的控制任務(wù),同時(shí)集中更加復(fù)雜的監(jiān)控任務(wù),二者都要求在半導(dǎo)體產(chǎn)品中集成新的功能。

  英飛凌科技(中國(guó))有限公司汽車、工業(yè)及多元化電子市場(chǎng)事業(yè)部高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理劉魯偉先生表示,分散意味著融入新的功能,從而使外設(shè)更加智能化。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),方法之一是結(jié)合兩個(gè)或更多硅芯片,然后將其放在一個(gè)“匣子”內(nèi),成為一個(gè)系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)。以英飛凌的胎壓傳感器為例,一個(gè)系統(tǒng)級(jí)封裝實(shí)際上由大量傳感器組成,并且包含微機(jī)械壓力和加速傳感器,還有溫度傳感器,加上信號(hào)處理、能量管理和通過(guò)RFID接口的信號(hào)傳輸功能?;蛘撸谕粋€(gè)硅片上融合這些功能,創(chuàng)造出眾所周知的片上系統(tǒng)(SoC)。片上系統(tǒng)的一個(gè)例子就是英飛凌的智能化SMART功率管理技術(shù)。該技術(shù)可用于像智能執(zhí)行器這樣的設(shè)備上。該類設(shè)備能夠獨(dú)立地將電機(jī)的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為脈沖電機(jī)電流,還可以向中央控制器報(bào)告電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

  今后幾年內(nèi),LIN 和CAN仍將是中低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用[例如,特色應(yīng)用(LIN)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制和即時(shí)安全系統(tǒng)(CAN)]的標(biāo)準(zhǔn)總線系統(tǒng)。明顯具備更高數(shù)據(jù)速率的FlexRay總線系統(tǒng),能夠?yàn)榘踩嚓P(guān)應(yīng)用和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用帶來(lái)大量的好處。英飛凌正在開發(fā)面向這些應(yīng)用的集成化解決方案,并且預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)可以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。
 
  在中國(guó),英飛凌在支持跨國(guó)公司的同時(shí),也積極與本土汽車制造商和部件商攜手開發(fā)汽車電子模塊。主攻方向包括:
 
  (1)引擎管理。英飛凌已和當(dāng)?shù)鼗锇楹献鏖_發(fā)出適用于摩托車的電噴(EFI)參考設(shè)計(jì)。利用該解決方案,中國(guó)的摩托車制造商能夠提高產(chǎn)品的燃油經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)減少?gòu)U氣排放,甚至達(dá)到歐洲三號(hào)的排放標(biāo)準(zhǔn)??紤]到中國(guó)每年要生產(chǎn)1,800萬(wàn)輛摩托車,此舉可望協(xié)助中國(guó)改善空氣質(zhì)量。該解決方案還適用于小排量的經(jīng)濟(jì)型轎車。

  (2) 安全系統(tǒng),包括防抱死系統(tǒng)、安全氣囊、胎壓監(jiān)測(cè)等。英飛凌推出的SP30在單一芯片中集成了胎壓傳感器、溫度傳感器、重力傳感器、微控制器。這樣,就能大大減小胎內(nèi)模塊的體積,并大大簡(jiǎn)化其設(shè)計(jì)(每個(gè)輪胎內(nèi)模塊只有兩顆芯片—SP30和收發(fā)器)。

  (3)車身電子系統(tǒng),包括車窗升降系統(tǒng)、照明控制、車門控制模塊等。英飛凌的功率器件和8位/16位微控制器能夠幫助開發(fā)工程師設(shè)計(jì)出高可靠性、低成本的系統(tǒng)。這對(duì)汽車電子系統(tǒng)而言至關(guān)重要。

  :MCU實(shí)現(xiàn)環(huán)保、安全、舒適

  2005年車用半導(dǎo)體市場(chǎng)上,以7.1%排名為世界第四大車用半導(dǎo)體廠商,同時(shí),是日本最大的車用半導(dǎo)體廠商,在日本的市場(chǎng)份額為22.3%。瑞薩實(shí)現(xiàn)的汽車電子,主要是圍繞著MCU為核心而開發(fā)的。在2006年7月的中國(guó)瑞薩論壇上,瑞薩面向中國(guó),推介了幾款以MCU為核心的系統(tǒng)方案。

  引擎控制系統(tǒng)中的SH7055

  當(dāng)前,為了降低汽油的消耗,及符合日趨嚴(yán)格的排放法規(guī),人們正在開發(fā)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。但有資料表明,即使到2010年,混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)在新車中的比例還是有限的,只有百分之幾??梢?jiàn),光靠新技術(shù)的采用來(lái)推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)目前尚存很大問(wèn)題,因此必須在原有技術(shù)上進(jìn)行改革,例如對(duì)現(xiàn)有的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的改革,達(dá)到與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相同的燃燒指標(biāo)。這些開發(fā),無(wú)非是靠提高汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,降低二氧化碳的排放等手段。國(guó)際上一些公司采用了新技術(shù)后,可以提高汽油發(fā)動(dòng)機(jī)效率30%左右。

  當(dāng)前,引擎控制系統(tǒng)已經(jīng)由2000年開始的缸內(nèi)噴射變成model控制(表1),需要在MCU中使用大容量的閃存,同時(shí)工作頻率提高。瑞薩作為世界最大的MCU廠商以及最大的閃存MCU廠商,目前主流產(chǎn)品為32位MCU- SH7055F。瑞薩更有頻率可達(dá)200MHz的多內(nèi)核MCU。
  
  導(dǎo)航系統(tǒng)的SH7770

  日本在導(dǎo)航系統(tǒng)的成就是有目共睹的。據(jù)瑞薩半導(dǎo)體管理(中國(guó))有限公司自動(dòng)車營(yíng)業(yè)技術(shù)副部長(zhǎng)楊崢嶸介紹,瑞薩MCU在導(dǎo)航系統(tǒng)用芯片的整個(gè)市場(chǎng)占有率為60%,SH7770在瑞薩導(dǎo)航系統(tǒng)中占有將近1/2的市場(chǎng),預(yù)計(jì)未來(lái)1、2年,SH7770將達(dá)到2/3的市場(chǎng)份額。
由SH7770為核心的整合方案為SH-Navi I。其特點(diǎn)是:1,完全整合CPU、2D/3D加速器及必要的I/O接口;2,地圖繪制用強(qiáng)大的3D圖形及精細(xì)的2D圖形。在形成內(nèi)容豐富多彩的圖像信息的同時(shí),另外可以接收GPS, IrDA, 傳感器信號(hào)等。

  除此之外,瑞薩MCU在安全氣囊控制系統(tǒng),電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),儀表板控制系統(tǒng),車身控制系統(tǒng),車載網(wǎng)絡(luò)(LAN),汽車音響等方面也一顯身手,力圖通過(guò)汽車電子來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)保、安全、舒適。

  :遠(yuǎn)程通信、信息娛樂(lè)、主動(dòng)安全戰(zhàn)略

  飛思卡爾()信息娛樂(lè)、多媒體和車載信息服務(wù)業(yè)務(wù)部(IMTD)總經(jīng)理Anand Ramamoorthy先生在今年5月上海的技術(shù)論壇(FTF)期間,介紹了該公司的汽車電子戰(zhàn)略。

  作為世界最大的汽車電子廠商,F(xiàn)reescale主要通過(guò)半導(dǎo)體和軟件實(shí)現(xiàn)三大業(yè)務(wù)領(lǐng)域的解決方案:第一,遠(yuǎn)程通信??墒蛊嚺c遠(yuǎn)程呼叫中心連在一起,這時(shí)車?yán)镉袀€(gè)按鈕,當(dāng)想獲得一些信息時(shí),例如想了解附近有什么加油站、飯店時(shí),可與呼叫中心聯(lián)絡(luò)。最受歡迎的一個(gè)遠(yuǎn)程服務(wù)中心就是美國(guó)的on-start呼叫中心,基于Freescale的典型的導(dǎo)航系統(tǒng)部分MPC5200B芯片。

  第二個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域是信息娛樂(lè)系統(tǒng)。主要強(qiáng)調(diào)地圖和圖形,需要芯片和軟件去捕獲和計(jì)算圖像,例如汽車上的GPS、電子地圖等等。



  第三大是汽車的主動(dòng)安全。安全有兩種,主動(dòng)安全和被動(dòng)安全(安全帶是典型的被動(dòng)安全措施)。主動(dòng)安全技術(shù)非常多,可以是在汽車上安裝小的攝像鏡頭,對(duì)位置和路況進(jìn)行檢測(cè);也可以是防撞雷達(dá)。

  這三方面有個(gè)共性:要建立一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系。作為一家半導(dǎo)體供應(yīng)商,F(xiàn)reescale認(rèn)為這不僅僅是芯片的問(wèn)題,還要和其他因素整合起來(lái),例如操作系統(tǒng),中間件,無(wú)線連接,GPS,人機(jī)界面,應(yīng)用供應(yīng)商等。Freescale倡導(dǎo)的mobileGT聯(lián)盟,使各成員的軟件和硬件供應(yīng)商密切合作,以構(gòu)建滿足其特定要求的、基于PowerPC架構(gòu)的參考平臺(tái)。這些伙伴把技術(shù)放在一個(gè)公用的平臺(tái)上,甚至把技術(shù)進(jìn)行最優(yōu)化。

  Freescale目前主打的是Media 5200 mobile GT參考平臺(tái)。未來(lái)的產(chǎn)品將更加整合,明年早些時(shí)候即將推出的產(chǎn)品對(duì)處理器將進(jìn)行更多整合,例如加上視頻加速引擎,并在性能、價(jià)格和功率方面進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。

  處理器芯片的另一個(gè)趨勢(shì)是雙核開始流行,因?yàn)橄啾葐魏诵阅芨撸€降低了功耗。雙核/多核產(chǎn)品對(duì)攝像頭等市場(chǎng)有吸引力,因?yàn)閿z像頭捕捉物體是個(gè)非常復(fù)雜的操作,不僅要捕獲物體,還要進(jìn)行處理,把信息反饋給駕駛?cè)藛T。

  :可編程邏輯加速汽車電子化

  在過(guò)去, ASIC在汽車芯片應(yīng)用上占據(jù)統(tǒng)治地位。但是缺乏靈活性、開發(fā)成本高且周期長(zhǎng),這些因素使得ASIC不再是首選。取而代之的是PLD器件,在過(guò)去的3到4年中,PLD在汽車領(lǐng)域得到了空前的發(fā)展。在今后5年中,預(yù)計(jì)PLD的年均增長(zhǎng)率至少為50% CAGR。

  資深技術(shù)市場(chǎng)工程師趙敏表示,導(dǎo)航、后座娛樂(lè)和輔助駕駛等數(shù)字內(nèi)容大量出現(xiàn),已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。 這些應(yīng)用將給PLD產(chǎn)品帶來(lái)非常大的市場(chǎng)機(jī)會(huì),已經(jīng)開發(fā)出了許多相關(guān)的解決方案。對(duì)于這類成本敏感的應(yīng)用,低成本的Cyclone 和Cyclone II FPGA更為合適,如果需要實(shí)現(xiàn)的功能更為復(fù)雜,可以選擇 HardCopy。


后座娛樂(lè)系統(tǒng),未來(lái)FPGA可以實(shí)現(xiàn)虛線中的所有功能

  多通道的導(dǎo)航及后座娛樂(lè)的顯示系統(tǒng)可以接收并顯示導(dǎo)航、DVD和移動(dòng)電視以及后視照相機(jī)和夜視的輸入信號(hào), FPGA可以作為圖形化的控制器,扮演協(xié)處理器的角色。接收的信號(hào)越多,功能也更為復(fù)雜,因此對(duì)于相對(duì)高端的應(yīng)用,可以在FPGA中加入Nios II處理器和3D圖形加速引擎,對(duì)于簡(jiǎn)單的導(dǎo)航和功能相對(duì)單一的后座娛樂(lè)系統(tǒng),一片F(xiàn)PGA可以接收并輸出視頻信號(hào),不再需要主處理器。

  除此之外,Altera也在參與開發(fā)基于HardCopy的車用網(wǎng)關(guān)控制器,以及帶有三個(gè)天線陣列的第二代的自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)。

  在中國(guó),目前Altera 產(chǎn)品的目標(biāo)市場(chǎng)集中于GPS導(dǎo)航和汽車娛樂(lè)領(lǐng)域,終端客戶包括了方案提供商、模塊廠商以及汽車廠商。



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