半導體廠(chǎng)商在汽車(chē)電子領(lǐng)域尋求突破

　　隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)的快速滲透，以及半導體解決方案逐步取代機械組件，預計全球汽車(chē)半導體市場(chǎng)今后幾年內的增長(cháng)率將達到10%左右。對汽車(chē)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(cháng)。根據市場(chǎng)研究公司Strategy Analytics 2006年5月的一項研究報告，2005年，全球汽車(chē)集成電路市場(chǎng)的總銷(xiāo)售額大約為164億美元。


符合歐III排放標準的英飛凌雙缸進(jìn)氣口噴射摩托車(chē)引擎控制系統


英飛凌的車(chē)燈控制模塊650W轉換能力僅有5W熱損失

　　平均而言，如今一輛汽車(chē)的計算能力幾乎相當于阿波羅13號宇宙飛船的計算能力。系統和車(chē)輛設計的復雜程度在不斷增加。在汽車(chē)上，半導體過(guò)去是現在仍然是汽車(chē)電子創(chuàng )新的基礎，而且潛力巨大。

　　英飛凌：集成化是關(guān)鍵

　　當前的發(fā)展趨勢是，分散比較簡(jiǎn)單的控制任務(wù)，同時(shí)集中更加復雜的監控任務(wù)，二者都要求在半導體產(chǎn)品中集成新的功能。

　　英飛凌科技(中國)有限公司汽車(chē)、工業(yè)及多元化電子市場(chǎng)事業(yè)部汽車(chē)電子高級市場(chǎng)經(jīng)理劉魯偉先生表示，分散意味著(zhù)融入新的功能，從而使外設更加智能化。要實(shí)現這一目標，方法之一是結合兩個(gè)或更多硅芯片，然后將其放在一個(gè)“匣子”內，成為一個(gè)系統級封裝(SiP)。以英飛凌的胎壓傳感器為例，一個(gè)系統級封裝實(shí)際上由大量傳感器組成，并且包含微機械壓力和加速傳感器，還有溫度傳感器，加上信號處理、能量管理和通過(guò)RFID接口的信號傳輸功能?；蛘?，在同一個(gè)硅片上融合這些功能，創(chuàng )造出眾所周知的片上系統(SoC)。片上系統的一個(gè)例子就是英飛凌的智能化SMART功率管理技術(shù)。該技術(shù)可用于像智能執行器這樣的設備上。該類(lèi)設備能夠獨立地將電機的預設轉速轉換為脈沖電機電流，還可以向中央控制器報告電機的運行狀態(tài)。

　　今后幾年內，LIN 和CAN仍將是中低數據速率應用[例如，特色應用(LIN)、動(dòng)力傳動(dòng)系統控制和即時(shí)安全系統(CAN)]的標準總線(xiàn)系統。明顯具備更高數據速率的FlexRay總線(xiàn)系統，能夠為安全相關(guān)應用和動(dòng)力傳動(dòng)系統應用帶來(lái)大量的好處。英飛凌正在開(kāi)發(fā)面向這些應用的集成化解決方案，并且預計在不遠的將來(lái)可以實(shí)現更高的數據速率。
 
　　在中國，英飛凌在支持跨國公司的同時(shí)，也積極與本土汽車(chē)制造商和部件商攜手開(kāi)發(fā)汽車(chē)電子模塊。主攻方向包括：
 
　　(1)引擎管理。英飛凌已和當地伙伴合作開(kāi)發(fā)出適用于摩托車(chē)的電噴(EFI)參考設計。利用該解決方案，中國的摩托車(chē)制造商能夠提高產(chǎn)品的燃油經(jīng)濟性，同時(shí)減少廢氣排放，甚至達到歐洲三號的排放標準?？紤]到中國每年要生產(chǎn)1,800萬(wàn)輛摩托車(chē)，此舉可望協(xié)助中國改善空氣質(zhì)量。該解決方案還適用于小排量的經(jīng)濟型轎車(chē)。

　　(2) 安全系統，包括防抱死系統、安全氣囊、胎壓監測等。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，就能大大減小胎內模塊的體積，并大大簡(jiǎn)化其設計(每個(gè)輪胎內模塊只有兩顆芯片—SP30和收發(fā)器)。

　　(3)車(chē)身電子系統，包括車(chē)窗升降系統、照明控制、車(chē)門(mén)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(kāi)發(fā)工程師設計出高可靠性、低成本的系統。這對汽車(chē)電子系統而言至關(guān)重要。

　　瑞薩：MCU實(shí)現環(huán)保、安全、舒適

　　2005年車(chē)用半導體市場(chǎng)上，瑞薩以7.1%排名為世界第四大車(chē)用半導體廠(chǎng)商，同時(shí)，瑞薩是日本最大的車(chē)用半導體廠(chǎng)商，在日本的市場(chǎng)份額為22.3%。瑞薩實(shí)現的汽車(chē)電子，主要是圍繞著(zhù)MCU為核心而開(kāi)發(fā)的。在2006年7月的中國瑞薩論壇上，瑞薩面向中國，推介了幾款以MCU為核心的系統方案。

　　引擎控制系統中的SH7055

　　當前，為了降低汽油的消耗，及符合日趨嚴格的排放法規，人們正在開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機。但有資料表明，即使到2010年，混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機在新車(chē)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(chē)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，例如對現有的汽油發(fā)動(dòng)機的改革，達到與柴油發(fā)動(dòng)機相同的燃燒指標。這些開(kāi)發(fā)，無(wú)非是靠提高汽油發(fā)動(dòng)機的效率，降低二氧化碳的排放等手段。國際上一些公司采用了新技術(shù)后，可以提高汽油發(fā)動(dòng)機效率30%左右。

　　當前，引擎控制系統已經(jīng)由2000年開(kāi)始的缸內噴射變成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(chǎng)商以及最大的閃存MCU廠(chǎng)商，目前主流產(chǎn)品為32位MCU- SH7055F。瑞薩更有頻率可達200MHz的多內核MCU。
　　
　　導航系統的SH7770

　　日本在導航系統的成就是有目共睹的。據瑞薩半導體管理（中國）有限公司自動(dòng)車(chē)營(yíng)業(yè)技術(shù)副部長(cháng)楊崢嶸介紹，瑞薩MCU在導航系統用芯片的整個(gè)市場(chǎng)占有率為60%，SH7770在瑞薩導航系統中占有將近1/2的市場(chǎng)，預計未來(lái)1、2年，SH7770將達到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，地圖繪制用強大的3D圖形及精細的2D圖形。在形成內容豐富多彩的圖像信息的同時(shí)，另外可以接收GPS, IrDA, 傳感器信號等。

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

　　Freescale：遠程通信、信息娛樂(lè )、主動(dòng)安全戰略

　　飛思卡爾(Freescale)信息娛樂(lè )、多媒體和車(chē)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Freescale技術(shù)論壇(FTF)期間，介紹了該公司的汽車(chē)電子戰略。

　　作為世界最大的汽車(chē)電子廠(chǎng)商，Freescale主要通過(guò)半導體和軟件實(shí)現三大業(yè)務(wù)領(lǐng)域的解決方案：第一，遠程通信?？墒蛊?chē)與遠程呼叫中心連在一起，這時(shí)車(chē)里有個(gè)按鈕，當想獲得一些信息時(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)遠程服務(wù)中心就是美國的on-start呼叫中心，基于Freescale的典型的導航系統部分MPC5200B芯片。

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



　　第三大是汽車(chē)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(chē)上安裝小的攝像鏡頭，對位置和路況進(jìn)行檢測；也可以是防撞雷達。

　　這三方面有個(gè)共性：要建立一個(gè)生態(tài)系統關(guān)系。作為一家半導體供應商，Freescale認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，中間件，無(wú)線(xiàn)連接，GPS，人機界面，應用供應商等。Freescale倡導的mobileGT聯(lián)盟，使各成員的軟件和硬件供應商密切合作，以構建滿(mǎn)足其特定要求的、基于PowerPC架構的參考平臺。這些伙伴把技術(shù)放在一個(gè)公用的平臺上，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。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)趨勢是雙核開(kāi)始流行，因為相比單核性能更高，還降低了功耗。雙核/多核產(chǎn)品對攝像頭等市場(chǎng)有吸引力，因為攝像頭捕捉物體是個(gè)非常復雜的操作，不僅要捕獲物體，還要進(jìn)行處理，把信息反饋給駕駛人員。

　　Altera：可編程邏輯加速汽車(chē)電子化

　　在過(guò)去， ASIC在汽車(chē)芯片應用上占據統治地位。但是缺乏靈活性、開(kāi)發(fā)成本高且周期長(cháng)，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(chē)領(lǐng)域得到了空前的發(fā)展。在今后5年中，預計PLD的年均增長(cháng)率至少為50% CAGR。

　　Altera資深技術(shù)市場(chǎng)工程師趙敏表示，導航、后座娛樂(lè )和輔助駕駛等數字內容大量出現，已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。 這些應用將給PLD產(chǎn)品帶來(lái)非常大的市場(chǎng)機會(huì )，Altera已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了許多相關(guān)的解決方案。對于這類(lèi)成本敏感的應用，低成本的Cyclone 和Cyclone II FPGA更為合適，如果需要實(shí)現的功能更為復雜，可以選擇 HardCopy。


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

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

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

　　在中國，目前Altera 產(chǎn)品的目標市場(chǎng)集中于GPS導航和汽車(chē)娛樂(lè )領(lǐng)域，終端客戶(hù)包括了方案提供商、模塊廠(chǎng)商以及汽車(chē)廠(chǎng)商。