發布日期：2022-07-14 點擊率：44
本月初召開的國際汽車電子大會就是半導體供應商與汽車制造商之間為日益增長的協作舉行論壇的地方。然而,由該活動提供的消息顯示,盡管短期對汽車級微控制器以及基于處理器的系統級芯片(SoC)存在巨大的需求,但是,長期的贏家將是那些利用系統級、整車方法幫助汽車制造商以較少的微控制器進行設計和電子集成的芯片及EDA公司。
據位于美國內華達州里諾的研究公司Databeans分析,汽車半導體市場在2006年總計為180億美元,預計在2012年將達到290億美元,獲得平均8%的年增長率。與此同時,位于加州Palo Alto的Frost & Sullivan預測,在同一時段,主動安全系統市場規模將從大約130億美元增長到大約213億美元。
在向汽車市場提供半導體器件的供應商當中,ST微電子名列飛思卡爾以及英飛凌科技之后而排名第三,它舉例說明了這個增長趨勢。ST公司汽車產品組報告的2006年銷售額為13.6億美元,相比之下,1996年該公司整個汽車市場的銷售額不足4億美元。該芯片制造商在這一市場中的復合年增長率(CAGR)為14%,與此同時,該市場本身的復合年增長率大約為6%。展望未來的10年,ST的發言人表示,它計劃維持10%以上的復合年增長率。
因此,汽車市場給芯片制造商顯示了良好的收入潛力,并且汽車制造商把芯片公司視為改善燃油經濟性、二氧化碳排放以及安全性的途徑。
的確,汽車制造商正受到做出這樣改進的持續不斷的壓力。
歐洲委員會企業和工業總局下屬汽車單位的領導人Reinhard Schulte-Braucks表示,汽車制造商必須幫助減少二氧化碳排放,以達到2012年120g/km的共同目標,并通過采用各種避碰技術增強道路安全性。各項要求詳細記載在歐洲委員會倡議的CARS 21(面向21世紀的競爭性汽車法規系統)戰略之中。
雷諾汽車公司電子工程網絡總監Rémi Bastien說,強制性環保法規、高安全性汽車以及各種低成本技術產生了許多壓力,采用電子技術是解決問題的關鍵。
“我們正處于兩種平行的趨勢互補的連接點,” Bastien說,“消費者需求以及由政府表達的環保要求正呈指數上升。每隔5年,對污染氣體排放的標準要加倍,與此同時,要求二氧化碳排放減少20%。此外,消費者期望越來越多的舒適、安全性以及對遠程信息通信系統的鏈接數量。電子技術—遵循摩爾定律—為應對這些挑戰帶來了許多機會。我們在這兩個玩家之間已經建立了完美的雙贏關系。”
負責歐洲、中東以及非洲的總經理兼飛思卡爾公司高級副總裁Denis Griot說,上世紀70年代,因加州清潔空氣行動,微控制器(MCU)首次被進入汽車之中,其目的是對引擎進行控制。“電動機控制這種應用使MCU技術向著越來越好的方向演變,在過去的10年當中,MCU的計算性能已經增加了20倍,而數據處理能力增加了7倍。”
Griot表示,盡管第一滲透波是通過基于MCU的電子技術的應用來對引擎進行控制,但是,第二波是采用電子技術提高汽車的安全性。“因為汽車事故每年對歐洲經濟的影響總計達到800億歐元(大約1200億美元),我們應該把安全性視為要不折不扣實現的事情,”他說。
第二波將需要在車輛結構上做出變化,他補充說,諸如ABS、車輛安全性控制以及乘員保護這樣的功能迄今為止均是彼此之間獨立的功能,這些功能之間必須彼此通信以獲得最優的安全性。此外,新型的駕駛員輔助系統—如自主巡航控制、車道偏離報警以及夜視和盲點檢測等功能—將被推出,因此,需要基于半導體的傳感器以及高性能的處理器和存儲器。
當把安全性應用到整個汽車系統時,關鍵是解決傳感器、執行機構、通信、互連、動力以及計算的可靠性問題。這意味著需要完全冗余的安全性—這是軍事和航空電子設備中開發的一種標準方法。
“通過芯片冗余實現的安全性將是另一個技術突破,它將有助于從被動安全向主動—甚至預防—安全的轉移,” Griot說,“我們與大陸公司(德國漢諾威)協作開發一種具有三核的多核方法,這三核將協調工作,控制它們自身,并提供減低能耗以及滿足安全性及容錯約束所需要的計算以及控制性能。”
在它們的“Space”設計計劃中,飛思卡爾以及大陸公司計劃開發一款基于飛思卡爾的Power架構的三核32位MCU。
英飛凌公司也為汽車應用—通過它的Audo和Audo NG器件—推出了不同種類的MCU,其中,結合了具有獨立外設控制處理器的TriCore MCU。這種架構據說適合于引擎控制以及其它動力總成應用所需要的確定性的實時性能。
“多核方法非常有前途并且是我們策略的組成部分,”雷諾汽車的Bastien說,“然而,這在短期內不會實現,因為我們并沒有掌握每一個電子控制單元。關于動力總成,僅僅采用一只ECU對引擎和變速箱進行了控制。關于Autosar,可能從眾多的微控制器當中選擇一個來試產許多模塊,但是,在2012年以前,這不會被擴大到量產。”
當被問及Autosar將如何擁抱多核處理器時,Autosar負責PSA Peugeot Citron的項目負責人Alain Gilberg表示,要到2009年當該項目完成時才知道,“我們將繼續工作以維持Autosar,并且將來我們希望能夠把多核方法完全引入Autosar。”
據Griot消息,用于全面和整體集成的所有技術構建模塊均已可用,其中,包括執行器、傳感器以及微處理器。然而,選擇合適架構以及設計方法所面臨的挑戰依舊。“我們必須首先把各種技術集成起來,” Griot宣稱,他指出,飛思卡爾與ST在2007年簽署了一項協作協議,以加速微處理器集成的過程。
Bastien表示,“雷諾汽車在系統方法上投入巨大。例如,軟件可以通過合適的算法而消除對一些傳感器的需求。系統的維數越多,在不同的維數之間就需要越多的坐標。在實際意義上,加速系統集成的最佳途徑就是,與我們的供應商一道定義集成各種功能的可能性,以期能夠增加芯片制造商的最先進技術的價值。Autosar就是實現這些集成的良好機會。”
“我們需要掌握全局系統方法并擁有一個全面的系統,” Gilberg說,“想想我們用了這么多ECU,都是因為把一切都分割成模塊進行處理。”
據英飛凌公司汽車系統高級負責人Patrick Leteinturier介紹,對減少車輛中ECU的數量以及它們之間的互連的需求,將導致更為集中的架構的出現,從而提高效率及可靠性、降低復雜性并獲得更高的成本效益。
Griot總結說:“我們正處于一個轉折點,由軟件帶來的創新將超越硬件的創新。我認為,我們除了鼓勵創新之外別無選擇。我們需要采用軟件/硬件自頂向下的架構法進行突破。這種方法將使整個系統更為便宜且車輛更為安全。”
