汽車安全掀起半導體需求第二波浪潮

　　汽車用戶對車輛舒適、安全、信息和娛樂的需求引燃了多種應用的誕生，實現(xiàn)這些應用的基于微控制器(MCU)和微處理器的系統(tǒng)將進一步推動汽車廠商和芯片公司間的合作。

　　前不久在巴黎召開的國際汽車電子大會(IAEC)是針對半導體供應商和汽車制造商間日益緊密的合作而搭建的一個論壇。但從大會傳遞的信息是：盡管短期內對汽車級微控制器和基于處理器的系統(tǒng)級芯片(SoC)的需求在增長，但長期贏家將是那些能幫助汽車廠商通過采用系統(tǒng)級整車方法進行設計和電子整合、進而采用更少量的MCU的芯片廠商和EDA公司。

　　據(jù)研究公司Databeans的數(shù)據(jù)，2006年的汽車半導體市場是180億美元，到2012年預計將達到290億美元，年平均增長率為8%。而據(jù)Frost&Sullivan的預測，同期的主動安全系統(tǒng)的市場將從130億美元增長到213億美元。

　　總部設在瑞士日內瓦的意法半導體是排在飛思卡爾和英飛凌之后的第三大汽車半導體供應商，該公司在大會上闡述了這一上漲的趨勢。據(jù)稱，意法半導體的汽車產(chǎn)品部在2006年銷售額為13.6億美元，而1996年整個汽車半導體市場的銷售也不足4億美元。意法半導體在汽車半導體市場的年復合增長率(CAGR)是14%，而該市場本身的CAGR約為6%。就意法半導體10年期發(fā)展史來看，該公司的發(fā)言人表示他們計劃保持高于10%的CAGR。

　　因此，汽車市場向芯片廠商展示了良好的錢景。另外，汽車廠商也認為，為了增加燃油效率、降低二氧化碳的排放并增加安全性，與芯片廠商合作是一種很好的途徑。

　　事實上，汽車廠商一直承受著上述需求的壓力。

　　歐盟的企業(yè)和產(chǎn)業(yè)指導委員會汽車事務部官員ReinhardSchulte-Braucks指出，汽車廠商必須協(xié)助減少二氧化碳的排放以達到歐盟要求的到2012年的120g/km目標，并采用防碰撞技術來增加道路安全。歐盟的相關要求在歐盟力推的CARS21(21世紀競爭汽車管控系統(tǒng))戰(zhàn)略中得到詳盡表述。

　　電子方案是解決環(huán)境約束、實現(xiàn)高安全性汽車和低成本技術的關鍵，雷諾汽車電子工程網(wǎng)絡總監(jiān)RemiBastien表示。

　　“我們處在這樣一個狀態(tài)，兩條并行的趨勢互相補充。”Bastien說。“用戶需求和政府主導的環(huán)境要求正在以指數(shù)形式增長。對污染氣體排放的標準每5年要嚴格一倍，而二氧化碳的排放每5年要減少20%。另外，用戶期待更舒適、更安全、以及更便捷的信息處理，這些都對符合摩爾定律的電子技術帶來了更多機遇。汽車廠商和芯片廠商間絕對是雙贏關系。”

　　MCU首次進入汽車的時候，是為了滿足1970年代加州空氣凈化法(CCAA)而被用于引擎控制，飛思卡爾半導體高級副總裁兼歐洲、中東和非洲區(qū)總經(jīng)理DenisGriot說，“電機控制技術跟隨著MCU技術的發(fā)展。MCU的計算性能提升了20倍;在過去10年間，數(shù)據(jù)處理能力也增加了10倍。”

　　電子技術大規(guī)模進入汽車應用，其第一波是借助MCU的引擎控制，而第二波則是將電子用于安全，Griot表示。

　　“歐洲每年由車禍導致的經(jīng)濟損失達800億歐元(約合1,200億美元)，我們對安全的要求應一絲不茍。”他說。

　　第二波浪潮將要求對汽車架構做出改變，他補充道。諸如ABS、車輛穩(wěn)定控制和乘員保護等功能目前是獨立的，而為了實現(xiàn)更嚴密的安全保護，它們間彼此必須能相互通信。另外，還將引入諸如自主式巡航控制、越線警告以及夜晚視覺和盲區(qū)監(jiān)控等新的駕駛員輔助系統(tǒng)，它們需要基于半導體的傳感器、以及高性能的處理器和存儲器。

　　當對整個系統(tǒng)實現(xiàn)安全要求時，關鍵就是與傳感、執(zhí)行、通信、互連、電源和計算等各個環(huán)節(jié)息息相關的可靠性。這意味著可通過冗余設計來獲得安全——冗余設計是為軍工和航空航天應用開發(fā)的技術。

　　“借助芯片冗余實現(xiàn)的安全是另一種技術突破，它將有助于從被動安全向主動的、甚至預防性的安全轉變。”Griot表示，“我們與ContinentalAG的合作實現(xiàn)了一種有3個核的多核方案，它們協(xié)同工作、自我控制，可在降低功耗的同時滿足安全和容錯約束的條件下，提供更好的計算和控制性能。”

　　在其“Space”設計項目中，飛思卡爾和Continental計劃基于飛思卡爾的PowerArchitecture架構，開發(fā)一款三核的32位MCU。

　　英飛凌通過其Audo和AudoNG器件也為汽車應用提供異類多核MCU，這些器件將TriCoreMCU和一個獨立外設控制處理器整合在一起。據(jù)說該架構適用在引擎控制和其它動力傳動等要求確定性和實時性的應用中。

　　“多核方法前景非常光明，它是我們戰(zhàn)略的一部分。”雷諾汽車公司的Bastien說，“但它不會在短期內發(fā)生。就拿動力傳動來說，我們已在測試用一個ECU同時控制引擎和齒輪箱。借助汽車開放系統(tǒng)架構(Autosar)，可用一個MCU控制多個模塊，但到2012年前，這不會得到普遍應用。”

　　當問及Autosar如何迎合多核處理器時，Autosar負責標志雪鐵龍項目的負責人AlainGilberg表示，在2009年以后，當該項目完成時，“我們將繼續(xù)支持Autosar。另外，我們希望以后能在Autosar上完善多核技術。”

　　Griot指出說，用于廣泛及全面整合的技術構造模塊都已具備，包括：執(zhí)行器、傳感器和微處理器。但是，在選擇合適的架構和設計方法方面仍存在挑戰(zhàn)。“我們必須成為技術整合的始作俑者。”Griot斷言。他透露，飛思卡爾和意法半導體在2007年6月簽署了一項協(xié)議以加速微處理器整合進程。

　　Bastien說：“雷諾對系統(tǒng)方法進行了大量投資。例如，借助適當算法的軟件可省去一些傳感器。系統(tǒng)維度越擴展，就越需要不同廠商的合作。加速系統(tǒng)整合的最好方法，實際上就是與我們的供應商一道，來確定可增加芯片供應商最先進技術價值的功能整合的可能性。Autosar是實現(xiàn)這些整合的一個好機會。”

　　“我們需一種全局的系統(tǒng)方法及一個完整系統(tǒng)，”Gilberg說，“若我們有太多的ECU，那是因為每項功能都各自
為政。”

　　英飛凌的汽車系統(tǒng)高級主管PatrickLeteinturier表示，減少汽車ECU數(shù)量，并將它們連接起來，這些將導致更集中架構的出現(xiàn)，這種新架構將更高效、更可靠、更具成本效益且不那么復雜。

　　Griot總結說：“我們正處在一個轉折點上——其中，創(chuàng)新更多地來自軟件而非硬件。我相信，這種情況將逼迫并鼓勵我們創(chuàng)新。我們需突破這種軟件/硬件自上而下的建構方法。新方法將使整個系統(tǒng)更便宜、令汽車更安全。”