汽車lin總線中的那些波形們

2017下半年，伴隨業(yè)界關(guān)注已久的《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》(簡(jiǎn)稱“雙積分辦法”)正式發(fā)布，眾多中外車企都面臨了更為迫切的減排壓力，也在無(wú)形中加速了新能源車的落地普及。由于燃油車在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都將存在于市場(chǎng)，而電氣化技術(shù)在燃油車、混動(dòng)車的節(jié)能減排等方面發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，也導(dǎo)致了其電氣化比例在逐漸提升，進(jìn)一步刺激汽車電子產(chǎn)品，乃至功率器件等電子元器件的出貨量。

根據(jù)IHS的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全球汽車電子的市場(chǎng)規(guī)模為1160億美元，預(yù)計(jì)2022年將達(dá)到1602億美元。市場(chǎng)這樣快速成長(zhǎng)，在筆者看來(lái)汽車電子高端配置向低端產(chǎn)品滲透就是其中一大推動(dòng)力。由于汽車電子領(lǐng)域的安全控制系統(tǒng)對(duì)汽車行車安全性至關(guān)重要，因此安全控制系統(tǒng)領(lǐng)域的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TPMS等高端配置有望成為乘用車標(biāo)配。而在高端配置向低端產(chǎn)品滲透的過(guò)程中，為了打造先進(jìn)的汽車電子產(chǎn)品，高可靠性、高性能電子元器件的作用更為凸顯。

安全剛需引發(fā)高端配置向下滲透，“指標(biāo)派”獲機(jī)遇

電子產(chǎn)品在汽車中的普及導(dǎo)致電子元器件的性能受到整車廠商的關(guān)注，更高性能的“指標(biāo)派”器件獲得青睞。在不久前落幕的ELEXCON 2017深圳國(guó)際電子展上，富士通半導(dǎo)體展示了車規(guī)級(jí)FRAM產(chǎn)品就是其中的代表——可在高達(dá)攝氏125度的高溫環(huán)境下運(yùn)作的FRAM，符合嚴(yán)苛的汽車行業(yè)AEC Q100標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，寫入次數(shù)高達(dá)1013，150ns級(jí)別的超快寫入速度，以及150nJ(寫入一個(gè)字節(jié)時(shí))的超低功耗!

據(jù)展位工作人員介紹，此前因超高的存儲(chǔ)性能指標(biāo)而在水電氣表、RFID、醫(yī)療電子等應(yīng)用中走俏的FRAM，隨著指標(biāo)進(jìn)一步提升推出車規(guī)級(jí)產(chǎn)品后再次在汽車應(yīng)用領(lǐng)域“攻城略地”大受歡迎，包括在TPMS輪胎、氣囊、信息娛樂系統(tǒng)、ADAS、電池管理系統(tǒng)(BMS)等全面獲得普及。

圖1：富士通在ELEXCON上展示高性能FRAM產(chǎn)品

從用途來(lái)看，汽車電子可以分為四大類：動(dòng)力控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、通訊娛樂系統(tǒng)與車身電子系統(tǒng)。其中，安全控制系統(tǒng)又分為主動(dòng)安全與被動(dòng)安全，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TPMS與安全氣囊Airbag正是對(duì)應(yīng)這兩類的典型應(yīng)用。安全控制系統(tǒng)要求必須實(shí)時(shí)和持續(xù)地存儲(chǔ)當(dāng)前狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄、分析或處理，具備非易失性、高速寫入以及超高讀寫耐久性的FRAM存儲(chǔ)器很好的滿足了市場(chǎng)的嚴(yán)苛規(guī)范需求。

以TPMS應(yīng)用為例。一方面，輪胎內(nèi)置的電池在出廠后是難以更換的，因此FRAM低功耗的特點(diǎn)能發(fā)揮優(yōu)勢(shì);另一方面，為了確保足夠的安全性，胎壓數(shù)據(jù)必須頻繁地寫入與記錄，按一秒鐘寫入一次計(jì)算，使用10年則累計(jì)寫入3.2億次。而FRAM的高讀寫耐久性使之支持寫入次數(shù)達(dá)10萬(wàn)億次，性能遠(yuǎn)高于價(jià)格親民的EEPROM，成為安全控制系統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器首選。

圖2：富士通FRAM產(chǎn)品在Airbag中廣泛采用

此外，高端配置向下滲透的另一個(gè)體現(xiàn)是：FRAM在Airbag中已經(jīng)廣泛應(yīng)用。據(jù)悉，德國(guó)主要的幾家汽車Tier 1企業(yè)均在安全氣囊中采用FRAM存儲(chǔ)器。事實(shí)上，Airbag需要準(zhǔn)確記錄氣囊是否正確、完全地開啟，進(jìn)而協(xié)助判定事故法律責(zé)任的歸屬，這對(duì)Airbag中存儲(chǔ)器的高速寫入能力與低功耗特性提出了需求。同時(shí)Airbag中存儲(chǔ)器也需要頻繁且短時(shí)間間隔地記錄座椅承重的數(shù)據(jù)，從而幫助MCU判斷當(dāng)下狀態(tài)是否應(yīng)該開啟氣囊。這樣的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)存儲(chǔ)器的高讀寫耐久性也是顯而易見的考驗(yàn)，而FRAM的高讀寫耐久性(支持寫入10萬(wàn)億次)正是其備受青睞的關(guān)鍵所在。

汽車座艙儀表“大”勢(shì)所趨：數(shù)字化與功能中樞并行

調(diào)查指出，2016年全球汽車儀表市場(chǎng)規(guī)模大約77億美元，比2015年增長(zhǎng)9%，預(yù)計(jì)到2020年汽車儀表市場(chǎng)規(guī)模達(dá)95億美元。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，虛擬儀表已經(jīng)用屏幕取代了傳統(tǒng)的指針、數(shù)字等現(xiàn)有儀表盤上最具代表性的部分，其優(yōu)點(diǎn)是可以靈活定義儀器系統(tǒng)，以滿足不同的要求，并且功能更加強(qiáng)大，更容易跟網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)及其他應(yīng)用相連接，有望成為數(shù)字化座艙的中樞節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，虛擬儀表已經(jīng)從高端車型普及到平民車型，標(biāo)志著市場(chǎng)開始進(jìn)入成熟期。

虛擬儀表的大勢(shì)所趨更在于屏幕尺寸的不斷突破。根據(jù)2017年上海車展151款主流汽車儀表尺寸的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，10”~12”的全液晶儀表占有31%的份額，可見大屏虛擬儀表的市場(chǎng)吸引力。更有甚者如一貫被貼上“變革者”標(biāo)簽的特斯拉，在Model 3系列車型中更是取消了儀表盤和中控按鍵，所有行車信息、空調(diào)系統(tǒng)和娛樂功能都通過(guò)15”觸控屏顯示和操作。

圖3：富士通推出3D全虛擬儀表解決方案

順應(yīng)市場(chǎng)潮流，富士通已推出最新12.3” ,3D全虛擬儀表解決方案。其中主芯片Triton-C是富士通代理產(chǎn)品線——索喜旗下的全虛擬儀表專用圖形處理器，其搭載全球獨(dú)有的強(qiáng)大2D引擎。該方案擁有多達(dá)8層的多層顯示和6路視頻輸入，3路獨(dú)立輸出，并具有專為儀表設(shè)計(jì)的圖形安全功能，能夠符合ISO26262 ASILB安全認(rèn)證。據(jù)悉，該虛擬儀表解決方案已經(jīng)被歐洲主流整車廠如寶馬公司等采用量產(chǎn)。

此外，伴隨自動(dòng)駕駛與新能源車的崛起，虛擬儀表正進(jìn)一步成為座艙功能的中樞。如上述提及的特斯拉Model 3案例，所有行車信息都在虛擬儀表屏上顯示，更不用說(shuō)ADAS功能的相關(guān)接口和聯(lián)網(wǎng)功能的以太網(wǎng)、WiFi、藍(lán)牙等接口匯總其中。這是傳統(tǒng)座艙方案難以觸及的領(lǐng)域。

在虛擬儀表的基礎(chǔ)上，富士通將360度3D全景系統(tǒng)方案將輔助駕駛功能結(jié)合：采用3D建模和獨(dú)特圖形合成算法，圍繞車身四周可構(gòu)建多個(gè)虛擬三維立體視角，結(jié)合車身CAN總線做到自動(dòng)視角動(dòng)畫的縮放和切換。通過(guò)攝像頭和傳感器的結(jié)合，方案實(shí)現(xiàn)了圖像識(shí)別輔助和接近目標(biāo)檢測(cè)，應(yīng)用領(lǐng)域主要有360度三維立體全景輔助、可視停車輔助、駕駛盲區(qū)監(jiān)控、安全開車門以及車行駛方向周圍的障礙物和行人的識(shí)別。[!--empirenews.page--]

隱藏的走量高手，汽車保護(hù)電路元器件穩(wěn)中有漲

毫無(wú)疑問(wèn)，汽車已然成為一個(gè)龐大的移動(dòng)電子系統(tǒng)，強(qiáng)大安全的控制系統(tǒng)與視覺炫酷的座艙方案往往是消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)。而在從業(yè)者看來(lái)，先進(jìn)汽車電子大行其道的背后，不可或缺的是汽車電路元器件的保駕護(hù)航。這些被動(dòng)元器件可謂真正的走量高手，從燃油車到新能源車無(wú)處不見其身影，且其重要性也變得越來(lái)越高。

比如新能源汽車興起的今天，汽車動(dòng)力板塊中的高效率直流馬達(dá)和鋰電池應(yīng)用越來(lái)越廣泛，繼續(xù)使用傳統(tǒng)的AC用保險(xiǎn)絲已經(jīng)無(wú)法可靠地對(duì)直流電路進(jìn)行保護(hù)，于是DC用保險(xiǎn)絲成為了選擇。富士通代理產(chǎn)品線——廣泛應(yīng)用于許多國(guó)際大廠如豐田、本田等的Daito旗下各種車載型電路保護(hù)專用保險(xiǎn)絲正是覆蓋了這一市場(chǎng)需求，并能以具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的成本提供定制化產(chǎn)品。這些車載型電路保險(xiǎn)絲主要應(yīng)用在汽車接線盒、充電器/轉(zhuǎn)換器、電池單元等功能板塊中，對(duì)于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化、高可靠性至關(guān)重要。

圖4：富士通代理產(chǎn)品線囊括質(zhì)量可靠的車載型電路保險(xiǎn)絲

無(wú)獨(dú)有偶，富士通推出ISO/TS16949認(rèn)證的車用繼電器也是出貨量的佼佼者。實(shí)際上，繼電器已經(jīng)成為除傳感器以外汽車中應(yīng)用最多的器件，從過(guò)去的35個(gè)增加到45個(gè)甚至更多，廣泛應(yīng)用于控制汽車空調(diào)、燈光、防盜、音響、導(dǎo)航和安全氣囊等。伴隨汽車電子的市場(chǎng)增長(zhǎng)，車用保險(xiǎn)絲與繼電器等元器件的出貨量將進(jìn)一步攀升，在汽車電子的市場(chǎng)份額中將不可忽視。

圖5：富士通高可靠性繼電器在汽車電子應(yīng)用中大放異彩