电子安全系统预计将成为汽车工业中增长最快的应用领域。根据Strategy Analytics公司2003年底发表的一份报告,到2007年全球汽车电子系统的总需求将接近1,500亿美元,其中安全系统市场的增长速度最快,达到12.1%,届时其规模将超过230亿美元。另一家市场研究公司iSuppli指出,今年中国汽车电子系统的产值将增长近40%,预计到2007年将达到55亿美元的规模。
这些统计数字表明汽车电子设备将出现显著增长。汽车正在集成越来越多的控制电路,从发动机控制单元、电子仪表板、远程无键登陆(RKE)系统、防锁死煞车系统、安全气囊到安全系统等。汽车环境面临与标准低电压数字电子系统不同的挑战,尽管差异并没有那么明显。
关键区别之一是汽车系统中的许多集成电路可能直接与蓄电池相连,因而要承受高达40V的电压。原因在于所有与显示、音频和激励器有关的电路都需要高电压,而控制发动机的功率晶体管驱动器甚至需要处理更高的电压。与此同时,汽车对信号处理功能的需求也在飞速增长,而这类芯片却要求采用亚微米工艺技术。
VSPACE=12 HSPACE=12 ALT="图: Dialog半导体公司推出的一款高度集成的电源管理器件,旨在说明用于移动电话的CMOS技术也可以在汽车领域得到应用。
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因此,设计者面临的挑战是如何在标准的CMOS工艺中同时集成高电压和低电压元件。通常,这些元件包括40V电路,如驱动器、负载调整器、感应元件、高性能模拟电路和传感器等,以及低电压元件,如嵌入式闪存、微控制器和其它数字逻辑电路等。这两类元件经常要被集成到单芯片上。
这样的系统级芯片(SoC)可以控制在引擎管理、安全和舒适电子系统中的小型电动马达。典型的例子是单芯片安全气囊或智能马达驱动器应用,后者包括传感器信号调整、微控制器存储器和驱动器。包括电源管理和传感器电路在内的一些系统模块需要使用高电压晶体管或传感器,而这些元件通常不能由标准的高密度数字工艺(如CMOS)制造。
即使我们采用标准的高电压CMOS工艺,所得电路的逻辑性能往往较低,而且不可能达到很高的集成度。为了用低电压工艺实现满足要求的混合信号IC,人们提出了一种新颖的方法,在亚微米CMOS工艺的基础上开发专用的高电压器件和霍尔传感器。但这种解决方案并不是在现有工艺中加入新的高电压晶体管,相反,它着眼于优化从技术上有可能采用标准工艺步骤的高电压晶体管。
这反映出业界正在发展公共的工艺技术平台,既可用于在大多数低功耗消费电子产品中的集成电路,又可用于汽车电子系统中高电压、低功耗的集成器件。在Dialog半导体公司,我们看到制造技术的“二元性”越来越突出,它们同时被用于移动电话和汽车安全电子系统。
然而,消费电子与汽车电子存在着巨大差别。随着电子含量的增加,汽车电子越来越需要更复杂的系统。但这些复杂系统经常需要更现代的制造技术。因此,我们的问题就是汽车工业迫切需要新技术,但不能等待现有的商业技术经过多年改进后才应用到汽车领域中。例如,消费电子领域的新技术正在转向12英寸晶圆和100nm以下的工艺,但目前没有人能奢望在汽车领域采用这些技术。
因此,汽车电子半导体制造商所面临的挑战是在降低成本与优化功能之间找到正确的平衡点,同时确保能够采用标准的商业化低成本制造工艺实现高电压和低电压模块。
作者:Roland Pudelko
CEO兼总裁
Dialog半导体公司
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