为了满足汽车消费者对舒适、安全、信息以及娱乐的需求,在汽车中具备微控制器的能力以及基于微处理器的系统正点燃爆炸式的各种应用以及汽车制造商与芯片公司之间的合作。
本月初召开的国际汽车电子大会就是半导体供应商与汽车制造商之间为日益增长的协作举行论坛的地方。然而,由该活动提供的消息显示,尽管短期对汽车级微控制器以及基于处理器的系统级芯片(SoC)存在巨大的需求,但是,长期的赢家将是那些利用系统级、整车方法帮助汽车制造商以较少的微控制器进行设计和电子集成的芯片及EDA公司。
据位于美国内华达州里诺的研究公司Databeans分析,汽车半导体市场在2006年总计为180亿美元,预计在2012年将达到290亿美元,获得平均8%的年增长率。与此同时,位于加州Palo Alto的Frost & Sullivan预测,在同一时段,主动安全系统市场规模将从大约130亿美元增长到大约213亿美元。
在向汽车市场提供半导体器件的供应商当中,ST微电子名列飞思卡尔以及英飞凌科技之后而排名第三,它举例说明了这个增长趋势。ST公司汽车产品组报告的2006年销售额为13.6亿美元,相比之下,1996年该公司整个汽车市场的销售额不足4亿美元。该芯片制造商在这一市场中的复合年增长率(CAGR)为14%,与此同时,该市场本身的复合年增长率大约为6%。展望未来的10年,ST的发言人表示,它计划维持10%以上的复合年增长率。
因此,汽车市场给芯片制造商显示了良好的收入潜力,并且汽车制造商把芯片公司视为改善燃油经济性、二氧化碳排放以及安全性的途径。
的确,汽车制造商正受到做出这样改进的持续不断的压力。
欧洲委员会企业和工业总局下属汽车单位的领导人Reinhard Schulte-Braucks表示,汽车制造商必须帮助减少二氧化碳排放,以达到2012年120g/km的共同目标,并通过采用各种避碰技术增强道路安全性。各项要求详细记载在欧洲委员会倡议的CARS 21(面向21世纪的竞争性汽车法规系统)战略之中。
雷诺汽车公司电子工程网络总监Rémi Bastien说,强制性环保法规、高安全性汽车以及各种低成本技术产生了许多压力,采用电子技术是解决问题的关键。
“我们正处于两种平行的趋势互补的连接点,” Bastien说,“消费者需求以及由政府表达的环保要求正呈指数上升。每隔5年,对污染气体排放的标准要加倍,与此同时,要求二氧化碳排放减少20%。此外,消费者期望越来越多的舒适、安全性以及对远程信息通信系统的链接数量。电子技术—遵循摩尔定律—为应对这些挑战带来了许多机会。我们在这两个玩家之间已经建立了完美的双赢关系。”
负责欧洲、中东以及非洲的总经理兼飞思卡尔公司高级副总裁Denis Griot说,上世纪70年代,因加州清洁空气行动,微控制器(MCU)首次被进入汽车之中,其目的是对引擎进行控制。“电动机控制这种应用使MCU技术向着越来越好的方向演变,在过去的10年当中,MCU的计算性能已经增加了20倍,而数据处理能力增加了7倍。”
Griot表示,尽管第一渗透波是通过基于MCU的电子技术的应用来对引擎进行控制,但是,第二波是采用电子技术提高汽车的安全性。“因为汽车事故每年对欧洲经济的影响总计达到800亿欧元(大约1200亿美元),我们应该把安全性视为要不折不扣实现的事情,”他说。
第二波将需要在车辆结构上做出变化,他补充说,诸如ABS、车辆安全性控制以及乘员保护这样的功能迄今为止均是彼此之间独立的功能,这些功能之间必须彼此通信以获得最优的安全性。此外,新型的驾驶员辅助系统—如自主巡航控制、车道偏离报警以及夜视和盲点检测等功能—将被推出,因此,需要基于半导体的传感器以及高性能的处理器和存储器。
当把安全性应用到整个汽车系统时,关键是解决传感器、执行机构、通信、互连、动力以及计算的可靠性问题。这意味着需要完全冗余的安全性—这是军事和航空电子设备中开发的一种标准方法。
“通过芯片冗余实现的安全性将是另一个技术突破,它将有助于从被动安全向主动—甚至预防—安全的转移,” Griot说,“我们与大陆公司(德国汉诺威)协作开发一种具有三核的多核方法,这三核将协调工作,控制它们自身,并提供减低能耗以及满足安全性及容错约束所需要的计算以及控制性能。”
在它们的“Space”设计计划中,飞思卡尔以及大陆公司计划开发一款基于飞思卡尔的Power架构的三核32位MCU。
英飞凌公司也为汽车应用—通过它的Audo和Audo NG器件—推出了不同种类的MCU,其中,结合了具有独立外设控制处理器的TriCore MCU。这种架构据说适合于引擎控制以及其它动力总成应用所需要的确定性的实时性能。
“多核方法非常有前途并且是我们策略的组成部分,”雷诺汽车的Bastien说,“然而,这在短期内不会实现,因为我们并没有掌握每一个电子控制单元。关于动力总成,仅仅采用一只ECU对引擎和变速箱进行了控制。关于Autosar,可能从众多的微控制器当中选择一个来试产许多模块,但是,在2012年以前,这不会被扩大到量产。”
当被问及Autosar将如何拥抱多核处理器时,Autosar负责PSA Peugeot Citron的项目负责人Alain Gilberg表示,要到2009年当该项目完成时才知道,“我们将继续工作以维持Autosar,并且将来我们希望能够把多核方法完全引入Autosar。”
据Griot消息,用于全面和整体集成的所有技术构建模块均已可用,其中,包括执行器、传感器以及微处理器。然而,选择合适架构以及设计方法所面临的挑战依旧。“我们必须首先把各种技术集成起来,” Griot宣称,他指出,飞思卡尔与ST在2007年签署了一项协作协议,以加速微处理器集成的过程。
Bastien表示,“雷诺汽车在系统方法上投入巨大。例如,软件可以通过合适的算法而消除对一些传感器的需求。系统的维数越多,在不同的维数之间就需要越多的坐标。在实际意义上,加速系统集成的最佳途径就是,与我们的供应商一道定义集成各种功能的可能性,以期能够增加芯片制造商的最先进技术的价值。Autosar就是实现这些集成的良好机会。”
“我们需要掌握全局系统方法并拥有一个全面的系统,” Gilberg说,“想想我们用了这么多ECU,都是因为把一切都分割成模块进行处理。”
据英飞凌公司汽车系统高级负责人Patrick Leteinturier介绍,对减少车辆中ECU的数量以及它们之间的互连的需求,将导致更为集中的架构的出现,从而提高效率及可靠性、降低复杂性并获得更高的成本效益。
Griot总结说:“我们正处于一个转折点,由软件带来的创新将超越硬件的创新。我认为,我们除了鼓励创新之外别无选择。我们需要采用软件/硬件自顶向下的架构法进行突破。这种方法将使整个系统更为便宜且车辆更为安全。”
京公网安备 11011202001138号
