什么樣的汽車可以讓我們感到安全？

目前，中國汽車業(yè)正在步入以智能化（ADAS & Autonomous）、網(wǎng)聯(lián)化（Connected）、電動(dòng)化（Electrification）和共享化（Shared services）為代表的“新四化”時(shí)代。IHS Markit的數(shù)據(jù)顯示，到2023年，汽車電子系統(tǒng)總額將高達(dá)1800億美元，平均每輛汽車會(huì)使用500美元以上的半導(dǎo)體器件，增幅最大的應(yīng)用分別來自高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、動(dòng)力系統(tǒng)（Powertrain）和車載娛樂信息系統(tǒng)（Infotainment）。其中，ADAS以高達(dá)23.6%的增幅位列第一。

ADAS快速增長的原因，一方面源自汽車制造商正致力于提高汽車的安全性，不斷開發(fā)新技術(shù)以幫助減少道路事故并確保汽車內(nèi)部連接的安全。過去幾年中，在高精度電子傳感器（激光器、雷達(dá)和攝像頭）、支持人工智能的高速多核片上系統(tǒng)（SoC）、高速車載網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的加持下，車輛ADAS主動(dòng)安全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

另一方面，包括中國在內(nèi)的全球各地交通運(yùn)輸監(jiān)管機(jī)構(gòu)都在各自的安全規(guī)定和要求中提高了評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，所有車輛都必須遵守。這些都清晰的表明中國對(duì)ADAS主動(dòng)安全功能的重視程度正在不斷提升。

“質(zhì)的飛躍”的背后推手，離不開復(fù)雜的軟硬件處理能力，是它們?cè)诳焖偻苿?dòng)故障保護(hù)工程設(shè)計(jì)成為當(dāng)今汽車行業(yè)最重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。Microchip等汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商一直致力于提供豐富的單片機(jī)（MCU）和汽車聯(lián)網(wǎng)解決方案，以滿足符合ISO-26262標(biāo)準(zhǔn)的汽車功能安全要求。激光雷達(dá)和環(huán)視攝像頭兩個(gè)細(xì)分市場(chǎng)的應(yīng)用就體現(xiàn)了上述趨勢(shì)。

讓激光雷達(dá)的“心跳”更穩(wěn)健

隨著智能化程度的不斷提高和無人駕駛360度無死角監(jiān)控的要求，汽車中傳感器數(shù)量正變得越來越多。根據(jù)Yole Développement的預(yù)測(cè)，用于自動(dòng)駕駛車輛的傳感器將在未來15年內(nèi)持續(xù)以51%的年復(fù)合成長率（CAGR）迅速成長。當(dāng)前圍繞自動(dòng)駕駛發(fā)展的傳感器類型主要有三種：視覺攝像頭、毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)，三項(xiàng)技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)，很難互相取代。

可靠性一直都是汽車制造商及電子系統(tǒng)供應(yīng)商所關(guān)注的焦點(diǎn)。與毫米波雷達(dá)和攝像頭相比，具備高分辨率、遠(yuǎn)距離和視角廣闊等特性，甚至能有效識(shí)別遠(yuǎn)端路面上的石頭等非金屬物體的激光雷達(dá)，對(duì)于自動(dòng)駕駛，尤其是L3到L5級(jí)高階自動(dòng)駕駛，是非常必要的。而對(duì)于需要依賴精確時(shí)序的激光雷達(dá)，MEMS振蕩器為其提供更穩(wěn)健“心跳”。

與傳統(tǒng)的石英振蕩器相比，MEMS振蕩器抗振動(dòng)能力提高了5倍，可靠性提高了20倍，抗沖擊能力更是提高了500倍，其還有一項(xiàng)突出的優(yōu)勢(shì)是能夠在極高溫度下保持其頻率穩(wěn)定性。此外，MEMS振蕩器還兼具小巧尺寸和堅(jiān)固耐用的特性。

Microchip最近推出的DSA11x1和DSA11x5均為汽車級(jí)MEMS振蕩器和時(shí)鐘發(fā)生器，它們符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，在-40°C至+125°C的溫度范圍內(nèi)具備出色的頻率穩(wěn)定性（低至±20 ppm），可滿足汽車電子溫度等級(jí)grade 1的應(yīng)用要求。

這些MEMS振蕩器的相位抖動(dòng)均低于1 ps（典型值），工作頻率范圍為2.3 MHz至170 MHz，并且有2.5 mm x 2.0 mm、3.2 mm x 2.5 mm和5.0 mm x 3.2 mm三種符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的小巧尺寸可供選擇，厚度均為0.85 mm。

在這些全新推出的符合AEC-Q100 grade 1的MEMS振蕩器中，有業(yè)界首款雙輸出MEMS振蕩器，即DSA2311。這款振蕩器采用2.5 mm x 2.0 mm封裝，可替代電路板上的兩個(gè)晶振或其他振蕩器。該器件的兩個(gè)同步CMOS輸出的范圍均為2.3 MHz至170 MHz。這不但能夠節(jié)省PCB空間，而且還能降低采購、庫存和安裝成本，并最終提高產(chǎn)品集成度。

汽車連接的未來

環(huán)視攝像機(jī)系統(tǒng)是當(dāng)前許多ADAS應(yīng)用，包括車道偏離預(yù)警、停車輔助、盲區(qū)監(jiān)測(cè)、行人檢測(cè)和自適應(yīng)巡航控制中的關(guān)鍵部件，可鳥瞰車輛周圍環(huán)境，提高乘客安全性并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。

有效的環(huán)視攝像機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵組件之一是高速連接。Microchip提供汽車級(jí)以太網(wǎng)設(shè)備和INICnet?控制器，可用于在各種形式的媒體上傳輸視頻、數(shù)據(jù)和消息。

按照麥肯錫的說法，汽車以太網(wǎng)將很快“崛起成為汽車的支柱”。Microchip獨(dú)有的INICnet技術(shù)通過單一電纜支持以太網(wǎng)、音頻、視頻和控制，從而簡化了汽車信息娛樂網(wǎng)絡(luò)。

INICnet技術(shù)可以與汽車以太網(wǎng)共存，可無縫連接基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的跨車輛域數(shù)據(jù)通信，同時(shí)并行提供多路基于時(shí)分復(fù)用（TDM）技術(shù)的數(shù)字音頻和壓縮視頻數(shù)據(jù)的高效傳輸。并有50 Mbps和150 Mbps兩種不同的速度等級(jí)，帶寬效率高達(dá)95%以上。兩種選項(xiàng)均支持環(huán)型或菊花鏈，50 Mbps通過非屏蔽雙絞線實(shí)現(xiàn)，而150 Mbps通過同軸電纜實(shí)現(xiàn)。INICnet將在2021年成為開放的ISO標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于INICnet技術(shù)的以太網(wǎng)通道，其ISO/OSI模型僅涵蓋模型的前兩層，因此，它可以從更高層中完全抽象出來，在更新驅(qū)動(dòng)程序后，即可實(shí)現(xiàn)套接字（Socket）等常見網(wǎng)絡(luò)通信代碼調(diào)用。目前，INICnet的以太網(wǎng)通道驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)開源支持Linux?、Android?和QNX系統(tǒng)，以便INICnet技術(shù)的以太網(wǎng)通道以完全透明的方式集成到基于IP通信的現(xiàn)有系統(tǒng)中。這樣開發(fā)工程師就不必?fù)?dān)心底層聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

Microchip汽車產(chǎn)品部亞太區(qū)資深產(chǎn)品營銷經(jīng)理Yan Goh表示：“在產(chǎn)品開發(fā)周期中盡早與汽車制造商及零部件供應(yīng)商交流，對(duì)于新的連接技術(shù)至關(guān)重要。這將確保產(chǎn)品的兼容性并遵從嚴(yán)格的汽車標(biāo)準(zhǔn)，使我們的客戶能夠有效地將我們的新產(chǎn)品應(yīng)用到他們的設(shè)計(jì)中去。Microchip始終致力于提供高效、穩(wěn)定、安全的汽車網(wǎng)絡(luò)解決方案，以滿足汽車電子領(lǐng)域中不斷增長的數(shù)據(jù)傳輸需求。”

結(jié)語

自動(dòng)駕駛是一個(gè)新興市場(chǎng)，其中包括許多來自非傳統(tǒng)汽車行業(yè)的新參與者，由于缺少協(xié)商一致的行業(yè)要求而且技術(shù)也在不斷發(fā)展，我們將面臨著一系列挑戰(zhàn)。這就要求半導(dǎo)體供應(yīng)商與汽車制造商和零部件供應(yīng)商之間展開密切合作，以便滿足這些不斷變化的需求。

同時(shí)，考慮到功能安全和網(wǎng)絡(luò)安全是目前最重要的兩大趨勢(shì)，作為在汽車級(jí)MCU和數(shù)字信號(hào)控制器（DSC）方面擁有悠久歷史的廠商，Microchip的核心競(jìng)爭(zhēng)力在于能夠提供整體系統(tǒng)解決方案，包括MCU、DSC、FPGA、模擬產(chǎn)品、連接和聯(lián)網(wǎng)解決方案、存儲(chǔ)器產(chǎn)品、人機(jī)界面解決方案和安全產(chǎn)品，以及世界一流的服務(wù)和支持、出色的質(zhì)量和可靠性以及首屈一指的交貨能力。