ot;display: block;">Actel公司為FPGA開辟汽車領(lǐng)域的新市場,包括進(jìn)入混合動力、電動汽車或燃料電池汽車的控制系統(tǒng),并期望借此與更強(qiáng)大的競爭對手抗衡。
據(jù)Gartner Dataquest預(yù)測,2007年全球汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)到201億美元,而這個數(shù)字到2010年更將增長到259億美元。在這其中,FPGA目前占了約9,300萬美元,且今后三年內(nèi)有望增長到億美元。
目前,車用FPGA主要集中在信息娛樂/后裝市場,以及無線通信/車身電子應(yīng)用。賽靈思和Altera等較大型的FPGA供應(yīng)商們,已經(jīng)將其戰(zhàn)略重點(diǎn)放在了這些“引人注目的”應(yīng)用領(lǐng)域。為了與他們競爭,Actel等小型FPGA供應(yīng)商就必須另謀出路。
其中一條出路就是動力傳動系統(tǒng)(powertrain),這一設(shè)計理念幾十年未發(fā)生變化,而現(xiàn)在馬上就將發(fā)生改變。隨著混合動力汽車、電動汽車、燃料電池汽車、E85(編者注:指用85%的乙醇與15%的汽油混合后得到的燃料)燃料汽車,以及改進(jìn)的柴油引擎的推出,汽車制造商們急于開發(fā)能夠勝任新型動力傳動控制任務(wù)的電子系統(tǒng)。
同時,汽車安全應(yīng)用的市場也敞開了大門,例如防撞系統(tǒng)、盲點(diǎn)檢測和告警系統(tǒng),以及倒車攝像頭等。除了快速的上市時間和滿足后期設(shè)計變化所需的靈活性,動力傳動和安全系統(tǒng)的設(shè)計師們還要求電子器件具有高度的可靠性、小功耗,并且能適應(yīng)苛刻的汽車環(huán)境。
多數(shù)傳統(tǒng)的電子元器件無法很好地適用于這些應(yīng)用場合。ASIC的NRE和認(rèn)證成本太高、設(shè)計周期過長、靈活性欠缺,且風(fēng)險較大。微控制器雖然靈活,但功耗相對較大,且不能滿足諸如高級柴油引擎中的控制單元等設(shè)備的特殊響應(yīng)時間要求。(這些閉環(huán)控制單元必須能夠在逐周期的基礎(chǔ)上實(shí)時地進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整燃料噴射。)
CPLD在這些市場中曾得到了一些應(yīng)用,但其只能提供中等的邏輯密度,通常制造工藝比較陳舊,而且性能和I/O功能也相對有限。相反,基于SRAM的FPGA雖然具有很高的密度和豐富的性能,但容易產(chǎn)生固件錯誤。另外,基于SRAM的FPGA功耗也相對較大,會導(dǎo)致自身發(fā)熱,這就限制了更大規(guī)模的器件在最高溫度達(dá)100℃左右環(huán)境中的使用。
上述事實(shí)可以用來解釋為何Actel公司要擴(kuò)展其ProASIC3系列產(chǎn)品,并使其成為據(jù)稱是業(yè)界首個通過AEC-Q100一級認(rèn)證的FPGA。AEC-Q100是汽車電子協(xié)會(AEC)發(fā)布的針對車用IC的應(yīng)力測試認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。
這些低功率、單芯片、基于閃存的器件能上電即行(LAPU),并且不會產(chǎn)生固件錯誤。它們功能豐富且具有靈活性,能夠在汽車極限應(yīng)用所要求的高溫環(huán)境下工作(125℃的環(huán)境溫度和135℃的結(jié)溫)。
這些器件采用了英飛凌的高性能CMOS+Flash的130nm汽車器件工藝,氧化層比較厚,因此能在支持較高工作溫度的同時減少漏電流。相對于SRAM或閃存/SRAM混合配置,純閃存的配置不會產(chǎn)生固件錯誤,而且功耗特別低、產(chǎn)生的熱量非常少。反過來,這些特性也使得該器件可以工作在極端溫度環(huán)境下。
除了AEC標(biāo)準(zhǔn)外,這些器件還支持像一些汽車制造商要求的生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序(PPAP)文件和TS16949質(zhì)量管理規(guī)范。據(jù)Actel透露,這些器件已被用于多種設(shè)備,范圍從倒車視覺系統(tǒng)(在該系統(tǒng)中,攝像頭、FPGA和其它設(shè)備必須裝配進(jìn)一個1英寸管子中),到用于拖拉機(jī)和采礦設(shè)備中重型柴油引擎的下一代控制器。
ProASIC3的規(guī)模在6萬門到100萬門之間。通過AEC-Q100認(rèn)證的A3P1000是100萬門的器件,目前已能供貨,25萬片批量時的單價低于20美元,該系列中的其它產(chǎn)品也將在今年底推出。A3P060、A3P125和A3P250的工程樣品現(xiàn)已能出貨。
“作為一家稍小的FPGA供應(yīng)商,Actel必須專注于自身的差異化發(fā)展。”Gartner Dataquest公司分析師Bryan Lewis表示,“對他們來說,這是一個能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展的利基市場。”
Gartner Dataquest公司目前只跟蹤了FPGA在汽車信息娛樂以及無線通信領(lǐng)域中的使用情況,還沒有考慮動力傳動和安全系統(tǒng)中的FPGA。但是Lewis指出:“根據(jù)Actel發(fā)布的信息,局面馬上就會發(fā)生改變。”
Clive (Max) Maxfield is editor of CMP's Programmable Logic DesignLine ()and author of How Computers Do Math (Featuring the Virtual DIY Calculator).
Clive (Max) Maxfield是CMP可編程邏輯設(shè)計產(chǎn)品線()編輯,著有《計算機(jī)如何做數(shù)學(xué)》(How Computers Do Math,描寫了虛擬DIY計算器)一書。
向基于FPGA的方案打開大門的汽車應(yīng)用。
作者:馬力夫
