半導(dǎo)體業(yè)欲憑基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)散2012年產(chǎn)業(yè)上空的陰霾（二）汽車電子篇

時間：2012-03-19 18:18:14

關(guān)鍵字：汽車電子 BSP MCU

手機看文章

掃描二維碼
隨時隨地手機看文章

[導(dǎo)讀]　　2012年中國汽車電子市場6大發(fā)展趨勢　　1.法規(guī)成為技術(shù)進(jìn)步的主要推動力。2012年7月，將出臺針對HLL（前大燈水平調(diào)節(jié)）的強制性法規(guī)；整車電磁輻射新測試方式改變等，促使半導(dǎo)體取代傳統(tǒng)機電元器件。　　2.節(jié)能減

　　2012年中國汽車電子市場6大發(fā)展趨勢

　　1.法規(guī)成為技術(shù)進(jìn)步的主要推動力。2012年7月，將出臺針對HLL（前大燈水平調(diào)節(jié)）的強制性法規(guī)；整車電磁輻射新測試方式改變等，促使半導(dǎo)體取代傳統(tǒng)機電元器件。

　　2.節(jié)能減排迫使整車廠商使用更多電子系統(tǒng)。比如：外燈采用LED，PWM廣泛使用于各類電機控制，ABS、EPS、ESP、BCM、ACU等在低端車普及，各個系統(tǒng)效率的提高將帶動整車進(jìn)步。

　　3.駕乘者更加關(guān)注汽車安全，電子系統(tǒng)裝車率提高。ASIL標(biāo)準(zhǔn)為國內(nèi)整車廠商接受，將成為行業(yè)未來發(fā)展的標(biāo)桿，配套廠正積極開發(fā)符合此標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。

　　4.TPMS流行。國標(biāo)GB/T26149在2011年7月開始執(zhí)行，各大廠商推出了相關(guān)產(chǎn)品，越來越多的新車會有此功能。

　　5.新能源汽車方面，驅(qū)動系統(tǒng)從傳統(tǒng)工業(yè)級進(jìn)步到汽車級、動態(tài)平衡電池管理取代被動模式，車載充電器和整車控制器將進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)的量變將為1、2年后的市場啟動積蓄力量。

　　6.排放法規(guī)更加嚴(yán)格，摩托車?yán)^續(xù)從化油器升級為電噴系統(tǒng)。

　　圖1英飛凌（中國）汽車電子事業(yè)部總監(jiān)劉魯偉

　　圖2 富士通半導(dǎo)體汽車市場部經(jīng)理丁潔早

　　圖3 飛思卡爾亞太區(qū)汽車及工業(yè)解決方案事業(yè)部全球產(chǎn)品市場經(jīng)理郗蘊俠博士

　　英飛凌（中國）汽車電子事業(yè)部總監(jiān)劉魯偉（見圖1）給出了上述分析。此外，他還指出，中國市場的校車項目會帶來每年40萬-100萬輛的需求。

　　富士通半導(dǎo)體汽車市場部經(jīng)理丁潔早（見圖2）指出了推動新能源汽車市場的兩個因素：首先，最近油價日益高漲，敘利亞、伊朗，甚至整個中東的局勢都不穩(wěn)定?？梢钥隙?012年油價會超過150美元，甚至過200美元也是大概率事件。

　　第二，環(huán)境壓力不斷增大，節(jié)能減排目標(biāo)非常艱巨。由于政府對PMR2.5的要求，一些城市開始從2012年測PMR2.5。各種壓力都決定中國新能源汽車一定要往前走，即使暫時遇到價格高、基礎(chǔ)設(shè)施不完善等困難。市場推動者包括半導(dǎo)體、系統(tǒng)、整車廠商，甚至是國家電網(wǎng)、中石油和中石化等商業(yè)模式廠商。

　　他對中國新能源汽車的發(fā)展趨勢闡述道，新能源汽車發(fā)展的成敗關(guān)系到未來的國家石油戰(zhàn)略的安全；中國會重點發(fā)展與補貼純電動（EV）和插電式混合動力汽車（PHEV）；純電動汽車將是最終的發(fā)展目標(biāo)，中短期內(nèi)將以插電式混合動力車作為重點過渡車型；比亞迪、中國一汽、吉利、長城、長安、江淮等整車廠商都在大力發(fā)展插電式混合動力汽車。

　　飛思卡爾亞太區(qū)汽車及工業(yè)解決方案事業(yè)部全球產(chǎn)品市場經(jīng)理郗蘊俠博士（見圖3）強調(diào)了駕乘安全的重要性。她援引世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計數(shù)據(jù)：全球每年有130萬人死于交通事故，受傷的人數(shù)更是幾倍于上述數(shù)字。其中90%的事故發(fā)生在發(fā)展中國家。因此，眾多OEM和半導(dǎo)體廠商將把功能安全作為以后的重要發(fā)展方向。

　　新能源汽車技術(shù)

　　劉魯偉透露，HybridPACK2模塊的高功率密度、低自感、低熱阻及可靠性，已吸引了國內(nèi)新能源整車廠商的關(guān)注。英飛凌近期贏得了國內(nèi)一家整車廠商采用HybridPACK2功率模塊的大型項目，但他沒有透露這家廠商的名稱。

　　他強調(diào)：“新能源汽車對英飛凌是個重大機遇。目前每輛整車中汽車電子產(chǎn)品的價格已達(dá)200多美元，而IGBT模塊的價格通常為3、400美元。當(dāng)中國新能源汽車市場起量時，我們的收入用財源滾滾形容毫不夸張，而且重新奪回因瑞薩和NEC電子合并而失去的汽車電子老大的地位不是難事。對于混合動力汽車，還可提供DC/AC逆變器、大功率DC/DC轉(zhuǎn)換、高壓電池-低壓電池的DC/DC轉(zhuǎn)換、AC/DC充電器和動力電池管理系統(tǒng)（BMS）等大功率技術(shù)。”

　　在現(xiàn)有的電機控制中，采用的是MCU加外部RDC（旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換單元），成本約6、7美元。CPU需從外部RDC讀取角度值，然后查表，搜索sin和cos值。富士通半導(dǎo)體針對EV/PHEV電機控制的200MHzCPU MB91580集成了雙RDC，CPU可直接從寄存器中讀出上述數(shù)值。此前的9步處理流程縮減為5步，處理時間從25μs減到12μs，將電機控制時間比前一代產(chǎn)品縮短了40%。

　　通過電機控制抑制CPU負(fù)載率，能同時進(jìn)行BMS控制和DC/DC控制。BMS系統(tǒng)中的ML5218芯片最多可管理15節(jié)動力電池，串聯(lián)數(shù)據(jù)采集模塊（DCM）可擴展管理30節(jié)電池。

　　飛思卡爾2月28日在德國紐倫堡的世界嵌入式大會上，針對空調(diào)風(fēng)機、雨刮器、燃油泵和水泵等平臺應(yīng)用，推出了S12MagniV 16位S12ZVM系列混合信號MCU。這款單芯片電機控制方案集成了MCU、MOSFET柵極驅(qū)動單元、電壓調(diào)節(jié)器和LIN物理層。通常實現(xiàn)上述4個功能需要2-4個芯片。另外，S12ZVM系列可將機械或液壓系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)DC電機替換為BLDC電機。

1 2 3

　　談到汽車，無疑安全是第一位的。郗蘊俠指出，汽車工業(yè)迫切需要功能安全解決方案。從最初設(shè)計系統(tǒng)開始，需要引入功能安全的概念，然后在每一步設(shè)計中都要符合功能安全的標(biāo)準(zhǔn)。

　　功能安全是指系統(tǒng)不存在由于電子電氣的功能故障而導(dǎo)致不合理的風(fēng)險。對于汽車電子電氣系統(tǒng)，要遵守ISO26262標(biāo)準(zhǔn)與IEC61508功能安全標(biāo)準(zhǔn)。2011年11月，ISO26262標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)安全風(fēng)險程度，對系統(tǒng)或系統(tǒng)某組成部分劃分出A、B、C、D的汽車安全完整性等級（ASIL），D最高，安全需求最嚴(yán)。隨著ASIL等級的增加，針對系統(tǒng)硬件和軟件開發(fā)流程的要求也隨之增強。

　　她表示，飛思卡爾的功能安全SafeAssure計劃滿足ISO26262和IEC61508標(biāo)準(zhǔn)，及ASIL D要求。支持安全流程、安全硬件、安全軟件和安全支持4個領(lǐng)域。其中所需硬件包括MCU、傳感器、模擬器件和電源管理芯片；軟件有AUTOSAR OS、MCAL等。ASIL D系統(tǒng)設(shè)計如圖4所示。

　　圖4 采用PowerSBC和MCU進(jìn)行ASIL D系統(tǒng)設(shè)計

　　郗蘊俠舉了個MCU的例子。MPC5643L（獵豹）是為功能安全設(shè)計的MCU，采用了兩個CPU，提高處理能力。兩個核可并行運算，或一個核工作，另一個核作監(jiān)控，即鎖步模式。內(nèi)置自測（BIST）和共因失效檢測也很重要。例如，溫度傳感器專門測試MCU內(nèi)部的溫度。

　　為滿足ASIL標(biāo)準(zhǔn)，英飛凌的CIC61508安全監(jiān)控芯片（見圖5）可監(jiān)督MCU的工作，最值得關(guān)注的是，它還可監(jiān)控其它廠商的MCU，“目前全球只有我們能提供這種芯片。”劉魯偉稱。

　　圖5英飛凌的CIC61508安全監(jiān)控芯片結(jié)構(gòu)圖

　　中國車主有望很快享受TPMS和ADAS

　　汽車安全系統(tǒng)從最初的被動安全發(fā)展到后來的主動安全，現(xiàn)又發(fā)展到了安全性預(yù)測。這類技術(shù)包括胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）；高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）等。在國外應(yīng)用已比較成熟，但在中國剛開始起步。

　　據(jù)交通安全管理部門統(tǒng)計，因爆胎引發(fā)的交通事故占各類事故總數(shù)的1/3強，且多是惡性事故。因此，現(xiàn)在TPMS在很多國家已是強制標(biāo)準(zhǔn)配置。中國政府也出臺了TPMS建議性標(biāo)準(zhǔn)，可在行駛中隨時檢測胎壓和溫度，以盡量保護駕乘者的人身安全。英飛凌可提供TPMS SP37芯片。

　　ADAS系統(tǒng)包含后視停車輔助、多攝像頭全景停車輔助、前大燈控制（隨動轉(zhuǎn)向、水平調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)近光調(diào)整）、車道偏離預(yù)警（見圖6）、交通標(biāo)志識別、前方碰撞預(yù)警、行人檢測、自動巡航系統(tǒng)等功能。涉及的技術(shù)有視頻放大、編碼、傳輸、解碼、處理和顯示系統(tǒng)。

　　圖6 車道偏離預(yù)警原理示意圖。根據(jù)幾個前視和側(cè)視攝像頭輸入的圖像，與車輛前方的參考物（圖中綠色十字）、左側(cè)行車線（紅色）、右側(cè)行車線（藍(lán)色）進(jìn)行實時圖像疊加對比，確定車輛是否偏離正常車道。

　　ADI工程師表示：“通過安裝后視/前視/側(cè)視攝像頭和視覺處理ECU，可用上述ADAS功能提前警示駕駛員，提高行車安全。例如車道偏離預(yù)警，根據(jù)幾個前視和側(cè)視攝像頭輸入的圖像，與車輛前方的參考物（途中綠色十字）、左側(cè)行車線（紅色）、右側(cè)行車線（藍(lán)色）進(jìn)行實時對比，確定車輛是否偏離正常車道。若某段距離的行車線被物體壓住或遮擋，攝像頭無法識別時，則系統(tǒng)會根據(jù)此前的數(shù)據(jù)進(jìn)行“慣性”計算，直至捕捉并輸入了新圖像。”

　　后視攝像頭現(xiàn)較普遍，前視通常只能在奔馳、寶馬、蘭博基尼、保時捷等豪車上見到，且比例也不到30%。不知目前仍嫌小貴的ADAS何時能“飛入”尋常百姓的普通車?yán)铮?/p>

　　ADI工程師給出了答案：其提供基于VGA或HD分辨率的前視攝像頭輔助駕駛的低、中、高端參考方案。Blackfin處理器BF592的低端方案，可實現(xiàn)車道偏離預(yù)警功能，成本僅2美元。BF53x/561中端方案可實現(xiàn)車道偏離預(yù)警、自動遠(yuǎn)近光燈和交通標(biāo)志識別功能，成本十幾美元。BF60x高端方案除上述功能外，還包括前方碰撞預(yù)警和行人檢測。但他沒有透露具體成本。

　　目前在國內(nèi)正與深圳航盛和豪恩電子合作，開發(fā)后裝市場。需要注意的是，要配合車載多媒體安裝，還不能單獨安裝。

　　其他ADAS方案還有：富士通半導(dǎo)體開發(fā)的目前全球唯一能實現(xiàn)三維360度輔助駕駛系統(tǒng)效果的方案，飛思卡爾的MPC5604E芯片，及英飛凌的前大燈控制芯片TLE4206-xG。

　　對于汽車視頻應(yīng)用，目前的LVDS電纜既貴且重。飛思卡爾的以太網(wǎng)控制器和博通的低成本非屏蔽以太網(wǎng)雙絞線，將在寶馬于2013年推出的基于以太網(wǎng)的新X5車型上出現(xiàn)。寶馬宣稱：2013年將開啟汽車以太網(wǎng)時代。

　　Nvdia（英偉達(dá)）表示，將在具有3D功能和渲染能力的Tegra（圖睿）車用SoC里采用Spansion的GL閃存，有望應(yīng)用于奧迪、寶馬、蘭博基尼、特斯拉等汽車的ADAS和抬頭顯示儀（HUD）中。

　　GL系列閃存的頁面模式讀取速度比其他并行NOR閃存高45%，因此，駕駛員在按下數(shù)字儀表盤按鈕的瞬間，可以快速啟動，提升駕乘舒適性。這款產(chǎn)品在2012年德國紐倫堡國際嵌入式系統(tǒng)展會（Embedded World 2012）上進(jìn)行了展示。

1 2 3

　　汽車黑匣子

　　處于安全考慮，現(xiàn)在不少車主想把車輛行駛中的各種狀態(tài)記錄、保存下來。為了滿足這種需求，韓國Core Logic開發(fā)了多款汽車行駛記錄儀，俗稱汽車黑匣子（見圖7、圖8和圖9）。

　　圖7 韓國Core Logic展示的汽車行駛記錄儀PC播放器

　　圖8 韓國Core Logic開發(fā)的汽車行駛記錄儀的外觀（1）

　　圖9 韓國Core Logic開發(fā)的汽車行駛記錄儀的外觀（2）

　　Core Logic業(yè)務(wù)總監(jiān)甘東振表示，只有攝像功能的汽車黑匣子價格為800元，帶攝像、GPS和Gsensor功能的為1300元。攝像頭為雙通道VGA或HD分辨率的。除芯片外，還提供包括軟件在內(nèi)的交鑰匙解決方案。目前，正與現(xiàn)代汽車合作進(jìn)行前裝開發(fā)。

　　看來，在后裝市場，花不到1000元就能裝個黑匣子。這樣，行駛在路上，出現(xiàn)刮蹭、碰撞等任何情況，責(zé)任馬上一清二楚，不會再出現(xiàn)扯皮，避免了可能發(fā)生的交通擁堵。而且有了黑匣子，平時停車也就更放心了，惡意毀車者就會留下鐵證。（記者恩平）

1 2 3