FPGA給汽車電子帶來新機(jī)遇
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技術(shù)方案與實(shí)用技巧
其它加促了汽車電子發(fā)展的原因，還有：技術(shù) - 隨著半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步，元件的成本得以下降；市場競爭-汽車制造商越來越多地將電子器件作為其競爭的優(yōu)勢或武器；性能-電子產(chǎn)品可用來優(yōu)化汽油消耗和提高引擎性能；法規(guī)要求–法例規(guī)定在點(diǎn)火器和引擎控制系統(tǒng)中使用的電子器件必須有助于減少排放；安全性-安全功能如氣囊、ABS系統(tǒng)及應(yīng)急呼叫系統(tǒng)等現(xiàn)已成為開拓市場的工具。
技術(shù)選擇
汽車工程師傳統(tǒng)以來一直依賴于微控制器(MCU)和定制ASIC產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)和控制汽車上的電子系統(tǒng)，以及擴(kuò)展每一代汽車電子的功能。但隨著部件數(shù)目越來越多、產(chǎn)品快速推
出市場的壓力越來越大，以及對性能的要求越來越高，迫使工程師需要找尋另外的技術(shù)，如低成本、少功耗及高可靠性的FPGA。與MCU相比，FPGA為汽車設(shè)計(jì)人員提供更高的性能和更多的功能 (如I/O、可編程邏輯等)。類似地，與ASIC產(chǎn)品相比，FPGA提供更低的成本和更高的靈活性。與ASIC不同，一旦完成了詳細(xì)的資格認(rèn)證程序，F(xiàn)PGA還能用于多種程序或項(xiàng)目中，協(xié)助設(shè)計(jì)人員爭取與汽車資格認(rèn)證相關(guān)最多的時(shí)間和資源運(yùn)用?；谶@些及其它各種原因，Gartner Dataquest市場研究公司的分析專家認(rèn)為FPGA將是汽車電子產(chǎn)業(yè)中增長最快的半導(dǎo)體環(huán)節(jié)，到2007年的年復(fù)合增長率超過70%。
設(shè)計(jì)人員已意識到采用指定的FPGA比ASIC享有更正面的優(yōu)勢。例如，使用FPGA的設(shè)計(jì)人員可以在設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行更改。事實(shí)上，已經(jīng)投入使用的產(chǎn)品也可以進(jìn)行升級，并且不會導(dǎo)致嚴(yán)重的資格認(rèn)證問題。在產(chǎn)品開發(fā)周期壓力越來越大的市場環(huán)境下，廠家都不愿意冒風(fēng)險(xiǎn)，因此FPGA是很理想的解決方案。
Actel的目標(biāo)解決方案
Actel FPGA背后獲公認(rèn)的技術(shù)能夠針對世界上最惡劣的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)要求最嚴(yán)格的高可靠性應(yīng)用。作為軍品和航天市場知名的供應(yīng)商，Actel現(xiàn)可為集成汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來高可靠性的FPGA產(chǎn)品。Actel的FPGA能為那些要求高可靠性、固件錯(cuò)誤免疫力、低功耗、高結(jié)溫、單芯片、低成本及高設(shè)計(jì)安全性 (防設(shè)計(jì)篡改) 的汽車應(yīng)用系統(tǒng)提供最佳的解決方案。Actel備有廣泛的封裝品種，包括芯片級封裝 (CSP)、精密FBGA封裝及其它封裝器件，能夠?qū)⒏嗟倪壿嫹庋b在更小的器件中，從而減少器件的占位空間、提高效率和降低成本。
Actel目前已開發(fā)出豐富的FPGA解決方案，包括以下系列的特選器件：以Flash為基礎(chǔ)的ProASIC Plus及以反熔絲為基礎(chǔ)的eX、SX-A和MX系列。Actel還在汽車市場推出以Flash為基礎(chǔ)的ProASIC3 及最新的Fusion PSC (可編程系統(tǒng)芯片)。Actel并同時(shí)提供廣泛系列的IP以支持大多數(shù)汽車標(biāo)準(zhǔn)。
Actel的汽車電子解決方案非常適用于實(shí)現(xiàn)車載信息通訊系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)和各種車體控制功能，以及引擎?zhèn)}內(nèi)的驅(qū)動控制和安全系統(tǒng)。典型的應(yīng)用包括音視頻、多媒體、導(dǎo)航、安全系統(tǒng)管理、引擎控制、汽車診斷和監(jiān)視系統(tǒng)，以及緊急響應(yīng)總臺。由于Actel所有FPGA都采用單芯片技術(shù)，因此特別適合于各種汽車子系統(tǒng)之間靈活的互連。Actel的汽車電子解決方案具備卓越的可靠性和一致的性能，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部以及延伸到車轎和引擎罩下的點(diǎn)對點(diǎn)連接的最理想方案。
Actel FPGA為汽車市場帶來優(yōu)勢
汽車市場一直都很注重電子器件的可靠性、成本及知識產(chǎn)權(quán)(IP)安全性。Actel在這些領(lǐng)域具有市場領(lǐng)先的優(yōu)勢，并且一直與主要的汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)公司合作，充分發(fā)揮這方面的優(yōu)勢。
可靠性
市場對高可靠性部件的需求是確保當(dāng)今汽車系統(tǒng)各個(gè)功能都操作正常的關(guān)鍵。盡管該領(lǐng)域已有顯著的進(jìn)步，但仍然存在許多工程上的權(quán)衡問題未有深入了解，這些都應(yīng)列入先進(jìn)數(shù)字電路的選擇考慮中。在選擇FPGA時(shí)，對其根基技術(shù)作出評估非常重要，因?yàn)槠骷募夹g(shù)根基對于汽車應(yīng)用中FPGA的可靠性和適應(yīng)性影響重大。
例如，以 Flash和反熔絲為基礎(chǔ)的非揮發(fā)性FPGA就比以SRAM為基礎(chǔ)的FPGA有兩大根本性的質(zhì)量優(yōu)勢。前者的功耗非常低，有助于減少以SRAM為基礎(chǔ)FPGA器件的電子漂移和熱散引起的可靠性問題。此外，SRAM FPGA器件的功耗和熱散大，會大幅縮短亞微米級半導(dǎo)體器件的壽命。
非揮發(fā)性FPGA也不會出現(xiàn)因中子和阿爾法離子誘發(fā)的 SRAM擾亂問題，即固件錯(cuò)誤。這些擾亂會導(dǎo)致FIT故障率 (109小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)的失效次數(shù))，而這個(gè)量級的故障率已超出業(yè)界的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。如果能夠使用像Actel 這樣以提供任務(wù)關(guān)鍵產(chǎn)品見稱的FPGA供貨商的器件，其優(yōu)勢當(dāng)然不言而喻，Actel且已致力于保證器件在極端環(huán)境條件下運(yùn)行的高性能和高可靠性。
安全性
隨著汽車電子越來越復(fù)雜，以及FPGA的使用越來越廣泛，F(xiàn)PGA的設(shè)計(jì)價(jià)值也越來越高。盜取知識產(chǎn)權(quán) (IP) 和篡改FPGA設(shè)計(jì)已對汽車產(chǎn)業(yè)構(gòu)成了重大的威脅。正當(dāng)SRAM FPGA一般被認(rèn)為很容易被篡改，所需的專業(yè)技術(shù)和設(shè)備要求也很低時(shí)，非揮發(fā)性FPGA (如由Actel提供) 卻甚至比它們想要取代的ASIC技術(shù)更加安全、抵御力更強(qiáng)。設(shè)計(jì)篡改可能包括更改引擎控制設(shè)置，這會對汽車的安全性及保修構(gòu)成嚴(yán)重的后果。因此，設(shè)計(jì)人員在選擇FPGA時(shí)應(yīng)考慮器件對整體系統(tǒng)成本的影響，同時(shí)又能提供更高的整體設(shè)計(jì)安全性。
與此同時(shí)，如果車載信息通信系統(tǒng)要被用作面向某種付費(fèi)服務(wù) (如衛(wèi)星無線電和定位服務(wù)) 的經(jīng)授權(quán)裝置，那么這個(gè)系統(tǒng)也極可能受到攻擊，而這也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員特別擔(dān)心的問題。管理網(wǎng)關(guān)訪問控制和用戶身份認(rèn)證的系統(tǒng)一旦在簽權(quán)功能上失效，將成為昂貴的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)或其它成本不菲的無線通信基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)巨大漏洞。這是高智能黑客攻擊低價(jià)器件而導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)簽權(quán)失守的情況。更重要的是，那些以付費(fèi)服務(wù)作為收入來源的系統(tǒng)將徹底失效，導(dǎo)致收入損失，甚至最終企業(yè)倒閉。
結(jié)論
技術(shù)的進(jìn)步、法規(guī)的制定和消費(fèi)電子產(chǎn)品需求的增加不斷推動汽車電子市場發(fā)展。面向汽車半導(dǎo)體的高增長應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車安全系統(tǒng) (如安全氣囊、定速巡航控制、防碰撞和防死鎖剎車系統(tǒng)) 和駕駛臺電子設(shè)備 (如娛樂系統(tǒng)、信息通訊系統(tǒng)、儀表和付費(fèi)服務(wù)系統(tǒng))。由于汽車市場一向都很注重電子器件的可靠性、成本和安全性問題，因此目前已開始認(rèn)識到非揮發(fā)性FPGA技術(shù)所帶來的優(yōu)勢。
Actel擁有豐富的以Flash和反熔絲為基礎(chǔ)的FPGA產(chǎn)品，能為那些要求高可靠性、固件錯(cuò)誤免疫力、低功耗、高結(jié)溫、單芯片、低成本及高設(shè)計(jì)安全性的汽車應(yīng)用系統(tǒng)提供最佳的解決方案。Actel 的汽車電子解決方案具備卓越的可靠性和一致的性能，使其成為汽車內(nèi)外應(yīng)用的理想器件，包括車載信息通信系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)、車體控制功能、引擎罩下的驅(qū)動控制、導(dǎo)航、引擎診斷系統(tǒng)、緊急響應(yīng)總臺及其它等，以執(zhí)行當(dāng)中的操作、維護(hù)、監(jiān)視及通信系統(tǒng)等功能。
其它資料
根據(jù)主要從事半導(dǎo)體及電子市行業(yè)市場調(diào)研的機(jī)構(gòu)Databeans調(diào)查，電氣和電子元件占一般汽車總成本約20%。該公司估計(jì)一輛2004年生產(chǎn)的低價(jià)位汽車上有150到180 個(gè)電子元件，而現(xiàn)在生產(chǎn)的高價(jià)位汽車上則最少包含400個(gè)電子元件。
此外，Databeans還估計(jì)全球汽車半導(dǎo)體市場的規(guī)模目前已達(dá)155億美元，預(yù)測2006年將出現(xiàn)更多增長，使到市場規(guī)模接近174億美元。該公司并預(yù)計(jì)在預(yù)測期間的市場增長率平均為每年9%。
Databeans全球汽車半導(dǎo)體預(yù)測
Actel公司總裁兼首席執(zhí)行官John East指出：“駕駛者對汽車安全性和便利性的日益關(guān)注，已逐漸增加電子器件在汽車上使用的比重，使到每部汽車采用的半導(dǎo)體數(shù)量也相應(yīng)增多。對所有汽車產(chǎn)品來說，質(zhì)量、可靠性和成本是最重要的因素，這包括了汽車應(yīng)用中的半導(dǎo)體器件。我們對汽車電子市場所出現(xiàn)新的機(jī)遇感到非常興奮，因?yàn)锳ctel的非揮發(fā)性 FPGA正處于有利的位置，全面滿足這個(gè)市場的需要和需求。
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