這將是我們未來的座駕

安全和娛樂給汽車電子業(yè)帶來新機遇

這將是我們未來的座駕

作者:  Bernard Levine

　　如果說芯片領域有一道曙光，那就是移動計算。這并不一定說的是無線網絡，而是汽車電子。

　　Allied Business Intelligence 研究公司預言世界汽車半導體市場將從去年的123億美元增長到2007年的170億美元以上。這是很保守的預言。另一個研究公司Strategy Analytics提供相同的支持觀點：今天電氣系統一般占汽車成本20 %以上。但到2008這個數字會上升到30%。

　　下面我們用圖形說明這些新的電子系統會用在何處。在安全方面，有智能氣囊、雷達、攝像機、自適應導航控制，輪胎壓力監(jiān)測和其它避免交通事故的裝置。你還可以看見一大批新的電子設施：數字收音機、免提手機和其它無線連接應用以及壽命預測。甚至與還有飛機上用于判定事故原因一樣的黑盒子。的確，許多今天開發(fā)的有關安全、方便性和娛樂性以及信息服務等應用，我們已經談論了好多年。但是僅僅出現在高端的豪華型轎車和跑車上。現在，由于成本大大降低和集成規(guī)模增加，開始進入大批量生產時代。因此需要增加內容和市場。

　　半導體公司將微控制器MCU和數字信號處理器DSP以及其它功能集成在單一芯片上。并且在硅片上集成更多的無源器件。隨著這些混合型IC的發(fā)展，我們會看到軟件的功能更加強大。Flash和其它非易失型存儲器使汽車制造商可以在汽車進入生產線前的最后幾分鐘仍然可以重新編寫程序代碼，甚至還可以在用戶購買后修改程序代碼。專家們期望增加電子電路，以便使傳統的發(fā)動機更干凈、和效率更高。

　　當然，消費者最終決定他們愿意購買何種產品。但是有一點是明確的：隨著成本降低，接受者會更多。

安全
   
　　分析家觀點：所有這些安全系統都依賴于先進的集成電路（IC），通常 在可以通過編程增加靈活性和提高性能的任何地方，加入嵌入式flash存儲器。Semico研究公司的Tony Massimini說，“更多的嵌入式flash意味著更多的功能和更加復雜的軟件”。策略分析家Mark Fitzgerald 補充說，“我們需要軟件更加細化和更強大的處理器”。

　　1. 輪胎壓力監(jiān)測是另一個避免事故的重要方法，可以避免汽車傾翻悲劇。現有兩種監(jiān)測技術，一種是新的半導體，包括專用微控制器，在每個輪胎邊沿測量壓力和溫度，通過RF收發(fā)器來傳送信息。必要時激活儀表板上的警告指示燈。另一個系統依靠對現有防抱死剎車系統軟件作微小修改，基于輪胎旋轉速度來跟蹤輪胎是否安全。（這種方法適用于一個以上的輪胎氣壓不足，或者汽車行駛在崎嶇的路面，或者負載不均勻等情況）

　　2.智能安全氣囊系統根據乘車人的身體重量和事故的情況調節(jié)氣囊的展開情況。這需要智能傳感器，即在單一ASIC芯片上集成模擬和數字功能（如：電壓調節(jié)），來替代像繼電器和保險管等無源器件。當有事故發(fā)生時，即使與汽車其它電器系統失去接觸的情況下，內部能量儲存器、電容器、壓縮機和其它元件仍然可以保持氣囊工作。

　　3.事故防止系統包括自適應導航控制和雷達，用于識別碰撞沖擊和采取躲避行為。夜視設備和軍用的相似，安裝在突出的汽車擋風板上，提高黑暗情況下的視覺能力，使汽車駕駛員對可能的危險有更多的反應時間。攝像機傳送駕駛員盲區(qū)內障礙物的信息，以幫助駕駛員避免事故。攝像機的視野通過車內網絡或者發(fā)送器傳送，并顯示在儀表盤。

　　下面的問題就是保證電子器件相關的兼容性，Safe-by-Wire工業(yè)協會正在開發(fā)新的標準汽車總線來控制傳感器和控制器件。
　　
發(fā)動機和驅動系統

　　工業(yè)界需要解決FlexRay 和 TTP 兩個通信協議的問題，以實現drive-by-wire。這些系統將用電子功能替代由駕駛員控制的機械功能， 因此具有很高的可靠性、實時性的總線架構必不可少。

　　1.對功率需求的日益提高最終導致必須使用42伏電氣系統，以減少現今12伏系統下電流和電線數量。但是電器供應商主張仍然使用12伏系統，只是用IC代替?zhèn)鹘y的繼電器和開關電路，做少量修改。汽車制造商也喜歡在12伏系統下替換一些元器件，如用MOSFET替代二極管以提供可達3千瓦的更大功率。即使drive-by-wire系統最終必須使用42伏，汽車的其它部分如前燈也不能工作在如此高的電壓下（汽車前燈的燈絲太脆弱）。因此需要12V/42V雙電壓的混合系統，每輛汽車包含兩個電池。

　　2.發(fā)動機磨合依靠新的模擬集成電路IC來檢測發(fā)動機的巔峰時的性能。在這些情況之外，發(fā)動機也許會熄火或者點火不良。這種檢測更多地用軟件實現，所以我們期待Motorola等半導體公司能夠提供動力系微控制器。這種微控制器集成更多的軟件和flash存儲器。DSP處理器跟蹤變量閥門的定時，減少對ASIC的需求。微處理器可以在很大程度上控制柴油發(fā)動機中燃料噴射過程的同步，使其更潔凈和更安靜。

　　3. Drive-by-wire系統將用電子系統代替現今的操縱、制動和其它液壓和機械系統。 雖然目前尚沒有具體時間表何時能夠完全取代，一些drive-by-wire已經用在節(jié)流閥和制動器的設計中，帶有旨在縮短剎車距離的傳感器。這些傳感器探測節(jié)流閥的迅速上升，然后移動制動踏板。當駕駛員施加于制動器上的壓力過大時、以及觸發(fā)更大的制動力時，這些傳感器也能夠感應出來。

　　分析家的觀點：擁有自己的研究公司的Randy Frank說，電氣負載在過去幾年大約每年增加100瓦，并且預計今后十年繼續(xù)保持這個增長率。換用42伏系統相關成本的增加—以及制造商不能看到直接收益—導致大多數制造商盡可能使用低成本替代品來延遲在這方面的投資。這些替代品包括電子水泵和利用功率MOSFET的電子充電器以及其他與12V 總線有效連接的器件。
 
娛樂和生物識別

　　1. 黑盒子—飛機上用于發(fā)現飛機失事原因的記錄器—正受到汽車相關人事的歡迎。其推廣可以減少保險費用。這種設備大約是手機體積的兩倍，可以有規(guī)律的發(fā)送數據，記錄里程和駕駛模式以及紀錄諸如事故前的速度等統計信息。為此需要標準的微處理器和存儲器，還需要GSM和GP在事故發(fā)生時發(fā)送警示信息和不斷地編輯行使數據。幾家集成電路制造商已經可以提供預封裝的用于這種黑盒子的無線通信模塊。這些應用也許會使各種付費管理模式成為可能：租用、根據駕駛的保險費付費以及自動收費等。

　　2.數字收音機，除了接收信號更清晰以外，還可以提供電子地圖和導航等功能。Philips Electronics等許多集成電路公司正在開發(fā)支持各種數字廣播標準的電路。以數字方式控制無線電信號要求功能強大的軟件,并且需要對與調諧器和放大器接口的電路作相應改動。所以，開發(fā)商正在研究智能功率器件，使其可以集成控制邏輯，在同一個芯片上集成微處理器和功率開關。

　　3. 導航系統會隨著價格從幾千美元降到幾百美元得到普遍應用。Motorola和Analog Devices 等半導體公司正在設計將DSP、flash 和微控制器功能于一身的芯片以減少成本，其目標是設計一個處理器來完成現在需要六個芯片才能完成的功能。利用附帶的flash 存儲器，技術人員可以通過下載升級軟件。

　　4.語音輔助控制幾乎可以控制汽車內的所有設備，包括空調、反光鏡和移動電話。許多集成電路公司正在開發(fā)具有語音識別功能的電子地圖電路。但是交通工具內由于道路、收音機和談話的背景噪音是開發(fā)的主要障礙。

　　5. 生物識別點火系統 半導體公司已經聯合軟件供應商共同開發(fā)安全和低成本指紋識別系統，用于打開車門和啟動發(fā)動機。STMicroelectronics 公司的TouchChip生物識別解決方案可以被集成到鎖或者鑰匙中。該系統利用芯片來識別駕駛員的指紋，用來打開車門，并根據個人的愛好自動調節(jié)座位，反光鏡和收音機等。

    分析家的觀點Fleck Research公司的Ken Fleck預言，近期內導航系統、互聯網接入和娛樂系統日趨融合，也許會使用藍牙進行連接。Allied Business Intelligence公司的Frank Viquez預測，雖然藍牙技術在汽車中應用先期主要用于電話，但接下來會有許多其它應用，包括遠距離車輛診斷，電子地圖服務以及交通工具間的通信，以及音頻和視頻下載。