什么樣的汽車(chē)可以讓我們感到安全？

目前，中國汽車(chē)業(yè)正在步入以智能化（ADAS & Autonomous）、網(wǎng)聯(lián)化（Connected）、電動(dòng)化（Electrification）和共享化（Shared services）為代表的“新四化”時(shí)代。IHS Markit的數據顯示，到2023年，汽車(chē)電子系統總額將高達1800億美元，平均每輛汽車(chē)會(huì )使用500美元以上的半導體器件，增幅最大的應用分別來(lái)自高級駕駛輔助系統（ADAS）、動(dòng)力系統（Powertrain）和車(chē)載娛樂(lè )信息系統（Infotainment）。其中，ADAS以高達23.6%的增幅位列第一。

ADAS快速增長(cháng)的原因，一方面源自汽車(chē)制造商正致力于提高汽車(chē)的安全性，不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)以幫助減少道路事故并確保汽車(chē)內部連接的安全。過(guò)去幾年中，在高精度電子傳感器（激光器、雷達和攝像頭）、支持人工智能的高速多核片上系統（SoC）、高速車(chē)載網(wǎng)絡(luò )等技術(shù)的加持下，車(chē)輛ADAS主動(dòng)安全系統實(shí)現了質(zhì)的飛躍。

另一方面，包括中國在內的全球各地交通運輸監管機構都在各自的安全規定和要求中提高了評測標準，所有車(chē)輛都必須遵守。這些都清晰的表明中國對ADAS主動(dòng)安全功能的重視程度正在不斷提升。

“質(zhì)的飛躍”的背后推手，離不開(kāi)復雜的軟硬件處理能力，是它們在快速推動(dòng)故障保護工程設計成為當今汽車(chē)行業(yè)最重要的標準之一。Microchip等汽車(chē)半導體供應商一直致力于提供豐富的單片機（MCU）和汽車(chē)聯(lián)網(wǎng)解決方案，以滿(mǎn)足符合ISO-26262標準的汽車(chē)功能安全要求。激光雷達和環(huán)視攝像頭兩個(gè)細分市場(chǎng)的應用就體現了上述趨勢。

讓激光雷達的“心跳”更穩健

隨著(zhù)智能化程度的不斷提高和無(wú)人駕駛360度無(wú)死角監控的要求，汽車(chē)中傳感器數量正變得越來(lái)越多。根據Yole Développement的預測，用于自動(dòng)駕駛車(chē)輛的傳感器將在未來(lái)15年內持續以51%的年復合成長(cháng)率（CAGR）迅速成長(cháng)。當前圍繞自動(dòng)駕駛發(fā)展的傳感器類(lèi)型主要有三種：視覺(jué)攝像頭、毫米波雷達和激光雷達，三項技術(shù)各有優(yōu)勢，很難互相取代。

可靠性一直都是汽車(chē)制造商及電子系統供應商所關(guān)注的焦點(diǎn)。與毫米波雷達和攝像頭相比，具備高分辨率、遠距離和視角廣闊等特性，甚至能有效識別遠端路面上的石頭等非金屬物體的激光雷達，對于自動(dòng)駕駛，尤其是L3到L5級高階自動(dòng)駕駛，是非常必要的。而對于需要依賴(lài)精確時(shí)序的激光雷達，MEMS振蕩器為其提供更穩健“心跳”。

與傳統的石英振蕩器相比，MEMS振蕩器抗振動(dòng)能力提高了5倍，可靠性提高了20倍，抗沖擊能力更是提高了500倍，其還有一項突出的優(yōu)勢是能夠在極高溫度下保持其頻率穩定性。此外，MEMS振蕩器還兼具小巧尺寸和堅固耐用的特性。

Microchip最近推出的DSA11x1和DSA11x5均為汽車(chē)級MEMS振蕩器和時(shí)鐘發(fā)生器，它們符合AEC-Q100標準，在-40°C至+125°C的溫度范圍內具備出色的頻率穩定性（低至±20 ppm），可滿(mǎn)足汽車(chē)電子溫度等級grade 1的應用要求。

這些MEMS振蕩器的相位抖動(dòng)均低于1 ps（典型值），工作頻率范圍為2.3 MHz至170 MHz，并且有2.5 mm x 2.0 mm、3.2 mm x 2.5 mm和5.0 mm x 3.2 mm三種符合行業(yè)標準的小巧尺寸可供選擇，厚度均為0.85 mm。

在這些全新推出的符合AEC-Q100 grade 1的MEMS振蕩器中，有業(yè)界首款雙輸出MEMS振蕩器，即DSA2311。這款振蕩器采用2.5 mm x 2.0 mm封裝，可替代電路板上的兩個(gè)晶振或其他振蕩器。該器件的兩個(gè)同步CMOS輸出的范圍均為2.3 MHz至170 MHz。這不但能夠節省PCB空間，而且還能降低采購、庫存和安裝成本，并最終提高產(chǎn)品集成度。

汽車(chē)連接的未來(lái)

環(huán)視攝像機系統是當前許多ADAS應用，包括車(chē)道偏離預警、停車(chē)輔助、盲區監測、行人檢測和自適應巡航控制中的關(guān)鍵部件，可鳥(niǎo)瞰車(chē)輛周?chē)h(huán)境，提高乘客安全性并實(shí)現自動(dòng)駕駛。

有效的環(huán)視攝像機系統的關(guān)鍵組件之一是高速連接。Microchip提供汽車(chē)級以太網(wǎng)設備和INICnet?控制器，可用于在各種形式的媒體上傳輸視頻、數據和消息。

按照麥肯錫的說(shuō)法，汽車(chē)以太網(wǎng)將很快“崛起成為汽車(chē)的支柱”。Microchip獨有的INICnet技術(shù)通過(guò)單一電纜支持以太網(wǎng)、音頻、視頻和控制，從而簡(jiǎn)化了汽車(chē)信息娛樂(lè )網(wǎng)絡(luò )。

INICnet技術(shù)可以與汽車(chē)以太網(wǎng)共存，可無(wú)縫連接基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的跨車(chē)輛域數據通信，同時(shí)并行提供多路基于時(shí)分復用（TDM）技術(shù)的數字音頻和壓縮視頻數據的高效傳輸。并有50 Mbps和150 Mbps兩種不同的速度等級，帶寬效率高達95%以上。兩種選項均支持環(huán)型或菊花鏈，50 Mbps通過(guò)非屏蔽雙絞線(xiàn)實(shí)現，而150 Mbps通過(guò)同軸電纜實(shí)現。INICnet將在2021年成為開(kāi)放的ISO標準。

對于INICnet技術(shù)的以太網(wǎng)通道，其ISO/OSI模型僅涵蓋模型的前兩層，因此，它可以從更高層中完全抽象出來(lái)，在更新驅動(dòng)程序后，即可實(shí)現套接字（Socket）等常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò )通信代碼調用。目前，INICnet的以太網(wǎng)通道驅動(dòng)程序已經(jīng)開(kāi)源支持Linux?、Android?和QNX系統，以便INICnet技術(shù)的以太網(wǎng)通道以完全透明的方式集成到基于IP通信的現有系統中。這樣開(kāi)發(fā)工程師就不必擔心底層聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

Microchip汽車(chē)產(chǎn)品部亞太區資深產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Yan Goh表示：“在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期中盡早與汽車(chē)制造商及零部件供應商交流，對于新的連接技術(shù)至關(guān)重要。這將確保產(chǎn)品的兼容性并遵從嚴格的汽車(chē)標準，使我們的客戶(hù)能夠有效地將我們的新產(chǎn)品應用到他們的設計中去。Microchip始終致力于提供高效、穩定、安全的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )解決方案，以滿(mǎn)足汽車(chē)電子領(lǐng)域中不斷增長(cháng)的數據傳輸需求?！?/p>

結語(yǔ)

自動(dòng)駕駛是一個(gè)新興市場(chǎng)，其中包括許多來(lái)自非傳統汽車(chē)行業(yè)的新參與者，由于缺少協(xié)商一致的行業(yè)要求而且技術(shù)也在不斷發(fā)展，我們將面臨著(zhù)一系列挑戰。這就要求半導體供應商與汽車(chē)制造商和零部件供應商之間展開(kāi)密切合作，以便滿(mǎn)足這些不斷變化的需求。

同時(shí)，考慮到功能安全和網(wǎng)絡(luò )安全是目前最重要的兩大趨勢，作為在汽車(chē)級MCU和數字信號控制器（DSC）方面擁有悠久歷史的廠(chǎng)商，Microchip的核心競爭力在于能夠提供整體系統解決方案，包括MCU、DSC、FPGA、模擬產(chǎn)品、連接和聯(lián)網(wǎng)解決方案、存儲器產(chǎn)品、人機界面解決方案和安全產(chǎn)品，以及世界一流的服務(wù)和支持、出色的質(zhì)量和可靠性以及首屈一指的交貨能力。