汽車半導體技術升級悄然展開
“通過創(chuàng)新，電子系統(tǒng)將使汽車可以自動操作，使其更加安全、舒適和高效”。飛思卡爾半導體汽車及標準產(chǎn)品部亞太地區(qū)市場總監(jiān)Allen Kwang高度評價汽車電子的創(chuàng)新意義。而汽車電子創(chuàng)新顯然與動力、底盤、安全、車身、信息娛樂系統(tǒng)發(fā)展趨勢息息相關。
車載網(wǎng)絡引領各系統(tǒng)MCU創(chuàng)新
如今CAN/LIN等車載網(wǎng)絡標準在汽車中應用興起，未來FlexRay、MOST等應用也在悄然展開，成為未來汽車電子市場熱門的應用之一。瑞薩科技自動車事業(yè)部自動車應用技術部主任技師宇野重雄表示，各種系統(tǒng)通過CAN/LIN等標準網(wǎng)絡進行連接進行協(xié)調(diào)控制，可進一步提高控制精確度。汽車內(nèi)各種系統(tǒng)承接這一走勢，并融合自身發(fā)展，對MCU等關鍵器件演繹了新的要求。
宇野重雄介紹，隨著安全系統(tǒng)向著預防安全性與碰撞安全性不斷融合的發(fā)展趨勢，因而需要MCU有更強的處理性能、更大容量的RAM、高速12位A/D、小型封裝，因而對高性能且大容量的內(nèi)置閃存的MCU的需求逐步提升。在安全氣囊領域，未來幾年將呈現(xiàn)其能提供翻轉(zhuǎn)保護、行人保護及與主動安全系統(tǒng)合作的趨勢，此外安全法規(guī)的不斷提高、增多的點火裝置和傳感器不斷要求MCU有更高的性能，將集成閃存、ASRB2.0解決方案等(ASRB2.0是由SAFE-by-Wire Plus協(xié)會建立的LAN協(xié)議，實現(xiàn)了LAN在安全氣囊系統(tǒng)中的應用)。
在底盤系統(tǒng)，將可實現(xiàn)聯(lián)合控制即動力傳動+剎車+EPS，并引進3相馬達和安全功能(如加強故障探測功能)，并且與高速網(wǎng)絡系統(tǒng)一致等成為未來方向，這要求MCU為32位，速率為40MHz-80MHz，并集成3相馬達計時器和12位A/D。
儀表板系統(tǒng)發(fā)展趨勢一方面是面向圖形的多語言/大尺寸LCD，并帶網(wǎng)關功能，呈現(xiàn)高端及低端兩極化發(fā)展趨勢，高端須與CIS整合。這也需要內(nèi)置CAN的32位MCU，速率達40MHz-64MHz，以及面向圖形的外部總線I/F。
日前，車身系統(tǒng)已從原來的機械系統(tǒng)轉(zhuǎn)為電子控制以提升舒適度，未來將整合車身控制、車載LAN，并趨于標準化。在器件需求上，需要提供適合高中端/中低端應用的平臺，需要高性能32位MCU，集成CAN或LIN接口，并可實現(xiàn)小型化封裝。
在這些領域，飛思卡爾、ST、英飛凌、瑞薩等都全力備戰(zhàn)，積極應對。瑞薩科技系統(tǒng)解決方案統(tǒng)括本部自動車事業(yè)部副部長山內(nèi)直樹表示，未來高度集成、內(nèi)置閃存和模擬-數(shù)字混合處理、小型封裝以及靈活的軟件開發(fā)環(huán)境等成為MCU為下一代ECU創(chuàng)新必不可少的要素。
發(fā)動機管理系統(tǒng)強調(diào)靈活性
動力系統(tǒng)是汽車的核心部件，而發(fā)動機管理系統(tǒng)可謂重中之重，其創(chuàng)新性體現(xiàn)在如何實現(xiàn)架構(gòu)的靈活性。
作為創(chuàng)新動力總成應用的先驅(qū)，ST可持續(xù)提供符合嚴格排放標準并提高性能的產(chǎn)品。ST汽車事業(yè)部市場策略經(jīng)理Alberto Coen表示，在發(fā)動機管理系統(tǒng)中，ST的策略是可提供ASIC、專用產(chǎn)品、MCU和標準產(chǎn)品，從而靈活滿足不同客戶的需求。近日ST開發(fā)出多缸引擎管理系統(tǒng)解決方案，基于ST10F27X系統(tǒng)控制器、L9708和L9741兩顆智能功率器件的低成本控制單元，L9741進行電源和信號調(diào)節(jié)，L9708進行功率驅(qū)動。ST還提供開發(fā)的引擎控制系統(tǒng)的控制策略和軟件，以及軟件的智能空燃比控制器。
Alberto Coen介紹，此解決方案的靈活性在于客戶很容易在其引擎上使用帶有功率驅(qū)動和信號調(diào)制的開放平臺，對ST的智能功率器件進行測試，因而只用3顆芯片可實現(xiàn)滿足歐Ⅲ、歐Ⅳ標準的四缸四沖程引擎控制系統(tǒng)。從而帶來以下優(yōu)勢：固件平臺完全模塊化，可裁減，使用符合AUTOSAR架構(gòu)的底層驅(qū)動；保證所包括模塊的可移植性及軟硬件的可裁減性；提供獨立于硬件平臺的應用層；可設置引擎運行時的操作模式。
隨著混合動力等下一代新動力能源解決方案在北美、日本和中國等地的興起，將引發(fā)對半導體器件新一輪需求的增長。Alberto Coen表示，在傳統(tǒng)動力總成系統(tǒng)中，半導體成本平均為40美元，而在混合動力總成中，半導體成本則上升至140美元，其中傳感器約占6%，智能功率器件約16%，功率晶閘管/IGBT為65%，電流控制6%，MCU為7%。未來混合動力市場將進一步分化半導體供應商的市場表現(xiàn)。
信息娛樂系統(tǒng)重在提高開發(fā)效率
車載信息娛樂系統(tǒng)如今已成為多功能集成的載體。瑞薩科技自動車事業(yè)部自動車應用技術第二部業(yè)務經(jīng)理林勇表示，車載信息娛樂系統(tǒng)的最新趨勢有兩個方向：在OEM模式方面，可作為一個全面的汽車信息終端擁有更強大的定位能力；在后裝模式，則是增強的娛樂特性和對各種多媒體的支持。具體體現(xiàn)在三個方面：一是娛樂和更多的可視化；二是成為輔助駕駛和網(wǎng)絡系統(tǒng)的一部分，這需要通過超高速總線連接；三是圖像識別和高性能3D圖形控制器功能。
這對半導體供應商帶來了如何根據(jù)客戶不同功能要求加快產(chǎn)品面市的挑戰(zhàn)。瑞薩通過在同一總線體系結(jié)構(gòu)上與CPU并列構(gòu)成外圍功能IP，通過將OS、中間件、驅(qū)動器軟件共享化來提高開發(fā)效率，軟件共享可使開發(fā)工時降低一半，提高可靠性。瑞薩在提高SH單核性能的同時，一邊控制功耗的增加，一邊開發(fā)提高性能的多CPU內(nèi)核技術；同時為了支持多種高中低端不同應用，在推進多媒體的軟件控制。
車載網(wǎng)絡引領各系統(tǒng)MCU創(chuàng)新
如今CAN/LIN等車載網(wǎng)絡標準在汽車中應用興起，未來FlexRay、MOST等應用也在悄然展開，成為未來汽車電子市場熱門的應用之一。瑞薩科技自動車事業(yè)部自動車應用技術部主任技師宇野重雄表示，各種系統(tǒng)通過CAN/LIN等標準網(wǎng)絡進行連接進行協(xié)調(diào)控制，可進一步提高控制精確度。汽車內(nèi)各種系統(tǒng)承接這一走勢，并融合自身發(fā)展，對MCU等關鍵器件演繹了新的要求。
宇野重雄介紹，隨著安全系統(tǒng)向著預防安全性與碰撞安全性不斷融合的發(fā)展趨勢，因而需要MCU有更強的處理性能、更大容量的RAM、高速12位A/D、小型封裝，因而對高性能且大容量的內(nèi)置閃存的MCU的需求逐步提升。在安全氣囊領域，未來幾年將呈現(xiàn)其能提供翻轉(zhuǎn)保護、行人保護及與主動安全系統(tǒng)合作的趨勢，此外安全法規(guī)的不斷提高、增多的點火裝置和傳感器不斷要求MCU有更高的性能，將集成閃存、ASRB2.0解決方案等(ASRB2.0是由SAFE-by-Wire Plus協(xié)會建立的LAN協(xié)議，實現(xiàn)了LAN在安全氣囊系統(tǒng)中的應用)。
在底盤系統(tǒng)，將可實現(xiàn)聯(lián)合控制即動力傳動+剎車+EPS，并引進3相馬達和安全功能(如加強故障探測功能)，并且與高速網(wǎng)絡系統(tǒng)一致等成為未來方向，這要求MCU為32位，速率為40MHz-80MHz，并集成3相馬達計時器和12位A/D。
儀表板系統(tǒng)發(fā)展趨勢一方面是面向圖形的多語言/大尺寸LCD，并帶網(wǎng)關功能，呈現(xiàn)高端及低端兩極化發(fā)展趨勢，高端須與CIS整合。這也需要內(nèi)置CAN的32位MCU，速率達40MHz-64MHz，以及面向圖形的外部總線I/F。
日前，車身系統(tǒng)已從原來的機械系統(tǒng)轉(zhuǎn)為電子控制以提升舒適度，未來將整合車身控制、車載LAN，并趨于標準化。在器件需求上，需要提供適合高中端/中低端應用的平臺，需要高性能32位MCU，集成CAN或LIN接口，并可實現(xiàn)小型化封裝。
在這些領域，飛思卡爾、ST、英飛凌、瑞薩等都全力備戰(zhàn)，積極應對。瑞薩科技系統(tǒng)解決方案統(tǒng)括本部自動車事業(yè)部副部長山內(nèi)直樹表示，未來高度集成、內(nèi)置閃存和模擬-數(shù)字混合處理、小型封裝以及靈活的軟件開發(fā)環(huán)境等成為MCU為下一代ECU創(chuàng)新必不可少的要素。
發(fā)動機管理系統(tǒng)強調(diào)靈活性
動力系統(tǒng)是汽車的核心部件，而發(fā)動機管理系統(tǒng)可謂重中之重，其創(chuàng)新性體現(xiàn)在如何實現(xiàn)架構(gòu)的靈活性。
作為創(chuàng)新動力總成應用的先驅(qū)，ST可持續(xù)提供符合嚴格排放標準并提高性能的產(chǎn)品。ST汽車事業(yè)部市場策略經(jīng)理Alberto Coen表示，在發(fā)動機管理系統(tǒng)中，ST的策略是可提供ASIC、專用產(chǎn)品、MCU和標準產(chǎn)品，從而靈活滿足不同客戶的需求。近日ST開發(fā)出多缸引擎管理系統(tǒng)解決方案，基于ST10F27X系統(tǒng)控制器、L9708和L9741兩顆智能功率器件的低成本控制單元，L9741進行電源和信號調(diào)節(jié)，L9708進行功率驅(qū)動。ST還提供開發(fā)的引擎控制系統(tǒng)的控制策略和軟件，以及軟件的智能空燃比控制器。
Alberto Coen介紹，此解決方案的靈活性在于客戶很容易在其引擎上使用帶有功率驅(qū)動和信號調(diào)制的開放平臺，對ST的智能功率器件進行測試，因而只用3顆芯片可實現(xiàn)滿足歐Ⅲ、歐Ⅳ標準的四缸四沖程引擎控制系統(tǒng)。從而帶來以下優(yōu)勢：固件平臺完全模塊化，可裁減，使用符合AUTOSAR架構(gòu)的底層驅(qū)動；保證所包括模塊的可移植性及軟硬件的可裁減性；提供獨立于硬件平臺的應用層；可設置引擎運行時的操作模式。
隨著混合動力等下一代新動力能源解決方案在北美、日本和中國等地的興起，將引發(fā)對半導體器件新一輪需求的增長。Alberto Coen表示，在傳統(tǒng)動力總成系統(tǒng)中，半導體成本平均為40美元，而在混合動力總成中，半導體成本則上升至140美元，其中傳感器約占6%，智能功率器件約16%，功率晶閘管/IGBT為65%，電流控制6%，MCU為7%。未來混合動力市場將進一步分化半導體供應商的市場表現(xiàn)。
信息娛樂系統(tǒng)重在提高開發(fā)效率
車載信息娛樂系統(tǒng)如今已成為多功能集成的載體。瑞薩科技自動車事業(yè)部自動車應用技術第二部業(yè)務經(jīng)理林勇表示，車載信息娛樂系統(tǒng)的最新趨勢有兩個方向：在OEM模式方面，可作為一個全面的汽車信息終端擁有更強大的定位能力；在后裝模式，則是增強的娛樂特性和對各種多媒體的支持。具體體現(xiàn)在三個方面：一是娛樂和更多的可視化；二是成為輔助駕駛和網(wǎng)絡系統(tǒng)的一部分，這需要通過超高速總線連接；三是圖像識別和高性能3D圖形控制器功能。
這對半導體供應商帶來了如何根據(jù)客戶不同功能要求加快產(chǎn)品面市的挑戰(zhàn)。瑞薩通過在同一總線體系結(jié)構(gòu)上與CPU并列構(gòu)成外圍功能IP，通過將OS、中間件、驅(qū)動器軟件共享化來提高開發(fā)效率，軟件共享可使開發(fā)工時降低一半，提高可靠性。瑞薩在提高SH單核性能的同時，一邊控制功耗的增加，一邊開發(fā)提高性能的多CPU內(nèi)核技術；同時為了支持多種高中低端不同應用，在推進多媒體的軟件控制。
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