半導體廠商在汽車電子領(lǐng)域?qū)で笸黄?/h1>
隨著汽車電子技術(shù)的快速滲透，以及半導體解決方案逐步取代機械組件，預(yù)計全球汽車半導體市場今后幾年內(nèi)的增長率將達到10%左右。對汽車可靠性、安全性、空載重量、尾氣排放和油耗日益苛刻的要求，也推動了這種增長。根據(jù)市場研究公司Strategy Analytics 2006年5月的一項研究報告，2005年，全球汽車集成電路市場的總銷售額大約為164億美元。
符合歐III排放標準的英飛凌雙缸進氣口噴射摩托車引擎控制系統(tǒng)
英飛凌的車燈控制模塊650W轉(zhuǎn)換能力僅有5W熱損失
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/80480.htm
平均而言，如今一輛汽車的計算能力幾乎相當于阿波羅13號宇宙飛船的計算能力。系統(tǒng)和車輛設(shè)計的復雜程度在不斷增加。在汽車上，半導體過去是現(xiàn)在仍然是汽車電子創(chuàng)新的基礎(chǔ)，而且潛力巨大。
英飛凌：集成化是關(guān)鍵
當前的發(fā)展趨勢是，分散比較簡單的控制任務(wù)，同時集中更加復雜的監(jiān)控任務(wù)，二者都要求在半導體產(chǎn)品中集成新的功能。
英飛凌科技(中國)有限公司汽車、工業(yè)及多元化電子市場事業(yè)部汽車電子高級市場經(jīng)理劉魯偉先生表示，分散意味著融入新的功能，從而使外設(shè)更加智能化。要實現(xiàn)這一目標，方法之一是結(jié)合兩個或更多硅芯片，然后將其放在一個“匣子”內(nèi)，成為一個系統(tǒng)級封裝(SiP)。以英飛凌的胎壓傳感器為例，一個系統(tǒng)級封裝實際上由大量傳感器組成，并且包含微機械壓力和加速傳感器，還有溫度傳感器，加上信號處理、能量管理和通過RFID接口的信號傳輸功能。或者，在同一個硅片上融合這些功能，創(chuàng)造出眾所周知的片上系統(tǒng)(SoC)。片上系統(tǒng)的一個例子就是英飛凌的智能化SMART功率管理技術(shù)。該技術(shù)可用于像智能執(zhí)行器這樣的設(shè)備上。該類設(shè)備能夠獨立地將電機的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為脈沖電機電流，還可以向中央控制器報告電機的運行狀態(tài)。
今后幾年內(nèi)，LIN 和CAN仍將是中低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用[例如，特色應(yīng)用(LIN)、動力傳動系統(tǒng)控制和即時安全系統(tǒng)(CAN)]的標準總線系統(tǒng)。明顯具備更高數(shù)據(jù)速率的FlexRay總線系統(tǒng)，能夠為安全相關(guān)應(yīng)用和動力傳動系統(tǒng)應(yīng)用帶來大量的好處。英飛凌正在開發(fā)面向這些應(yīng)用的集成化解決方案，并且預(yù)計在不遠的將來可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。
在中國，英飛凌在支持跨國公司的同時，也積極與本土汽車制造商和部件商攜手開發(fā)汽車電子模塊。主攻方向包括：
(1)引擎管理。英飛凌已和當?shù)鼗锇楹献鏖_發(fā)出適用于摩托車的電噴(EFI)參考設(shè)計。利用該解決方案，中國的摩托車制造商能夠提高產(chǎn)品的燃油經(jīng)濟性，同時減少廢氣排放，甚至達到歐洲三號的排放標準?？紤]到中國每年要生產(chǎn)1,800萬輛摩托車，此舉可望協(xié)助中國改善空氣質(zhì)量。該解決方案還適用于小排量的經(jīng)濟型轎車。
(2) 安全系統(tǒng)，包括防抱死系統(tǒng)、安全氣囊、胎壓監(jiān)測等。英飛凌推出的SP30在單一芯片中集成了胎壓傳感器、溫度傳感器、重力傳感器、微控制器。這樣，就能大大減小胎內(nèi)模塊的體積，并大大簡化其設(shè)計(每個輪胎內(nèi)模塊只有兩顆芯片—SP30和收發(fā)器)。
(3)車身電子系統(tǒng)，包括車窗升降系統(tǒng)、照明控制、車門控制模塊等。英飛凌的功率器件和8位/16位微控制器能夠幫助開發(fā)工程師設(shè)計出高可靠性、低成本的系統(tǒng)。這對汽車電子系統(tǒng)而言至關(guān)重要。
瑞薩：MCU實現(xiàn)環(huán)保、安全、舒適
2005年車用半導體市場上，瑞薩以7.1%排名為世界第四大車用半導體廠商，同時，瑞薩是日本最大的車用半導體廠商，在日本的市場份額為22.3%。瑞薩實現(xiàn)的汽車電子，主要是圍繞著MCU為核心而開發(fā)的。在2006年7月的中國瑞薩論壇上，瑞薩面向中國，推介了幾款以MCU為核心的系統(tǒng)方案。
引擎控制系統(tǒng)中的SH7055
當前，為了降低汽油的消耗，及符合日趨嚴格的排放法規(guī)，人們正在開發(fā)混合動力發(fā)動機。但有資料表明，即使到2010年，混合動力發(fā)動機在新車中的比例還是有限的，只有百分之幾。可見，光靠新技術(shù)的采用來推動汽車產(chǎn)業(yè)目前尚存很大問題，因此必須在原有技術(shù)上進行改革，例如對現(xiàn)有的汽油發(fā)動機的改革，達到與柴油發(fā)動機相同的燃燒指標。這些開發(fā)，無非是靠提高汽油發(fā)動機的效率，降低二氧化碳的排放等手段。國際上一些公司采用了新技術(shù)后，可以提高汽油發(fā)動機效率30%左右。
當前，引擎控制系統(tǒng)已經(jīng)由2000年開始的缸內(nèi)噴射變成model控制（表1），需要在MCU中使用大容量的閃存，同時工作頻率提高。瑞薩作為世界最大的MCU廠商以及最大的閃存MCU廠商，目前主流產(chǎn)品為32位MCU- SH7055F。瑞薩更有頻率可達200MHz的多內(nèi)核MCU。
導航系統(tǒng)的SH7770
日本在導航系統(tǒng)的成就是有目共睹的。據(jù)瑞薩半導體管理（中國）有限公司自動車營業(yè)技術(shù)副部長楊崢嶸介紹，瑞薩MCU在導航系統(tǒng)用芯片的整個市場占有率為60%，SH7770在瑞薩導航系統(tǒng)中占有將近1/2的市場，預(yù)計未來1、2年，SH7770將達到2/3的市場份額。
由SH7770為核心的整合方案為SH-Navi I。其特點是：1，完全整合CPU、2D/3D加速器及必要的I/O接口；2，地圖繪制用強大的3D圖形及精細的2D圖形。在形成內(nèi)容豐富多彩的圖像信息的同時，另外可以接收GPS, IrDA, 傳感器信號等。
除此之外，瑞薩MCU在安全氣囊控制系統(tǒng)，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，儀表板控制系統(tǒng)，車身控制系統(tǒng)，車載網(wǎng)絡(luò)(LAN)，汽車音響等方面也一顯身手，力圖通過汽車電子來實現(xiàn)環(huán)保、安全、舒適。
Freescale：遠程通信、信息娛樂、主動安全戰(zhàn)略
飛思卡爾(Freescale)信息娛樂、多媒體和車載信息服務(wù)業(yè)務(wù)部(IMTD)總經(jīng)理Anand Ramamoorthy先生在今年5月上海的Freescale技術(shù)論壇(FTF)期間，介紹了該公司的汽車電子戰(zhàn)略。
作為世界最大的汽車電子廠商，F(xiàn)reescale主要通過半導體和軟件實現(xiàn)三大業(yè)務(wù)領(lǐng)域的解決方案：第一，遠程通信?？墒蛊嚺c遠程呼叫中心連在一起，這時車里有個按鈕，當想獲得一些信息時，例如想了解附近有什么加油站、飯店時，可與呼叫中心聯(lián)絡(luò)。最受歡迎的一個遠程服務(wù)中心就是美國的on-start呼叫中心，基于Freescale的典型的導航系統(tǒng)部分MPC5200B芯片。
第二個關(guān)鍵領(lǐng)域是信息娛樂系統(tǒng)。主要強調(diào)地圖和圖形，需要芯片和軟件去捕獲和計算圖像，例如汽車上的GPS、電子地圖等等。
第三大是汽車的主動安全。安全有兩種，主動安全和被動安全(安全帶是典型的被動安全措施)。主動安全技術(shù)非常多，可以是在汽車上安裝小的攝像鏡頭，對位置和路況進行檢測；也可以是防撞雷達。
這三方面有個共性：要建立一個生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系。作為一家半導體供應(yīng)商，F(xiàn)reescale認為這不僅僅是芯片的問題，還要和其他因素整合起來，例如操作系統(tǒng)，中間件，無線連接，GPS，人機界面，應(yīng)用供應(yīng)商等。Freescale倡導的mobileGT聯(lián)盟，使各成員的軟件和硬件供應(yīng)商密切合作，以構(gòu)建滿足其特定要求的、基于PowerPC架構(gòu)的參考平臺。這些伙伴把技術(shù)放在一個公用的平臺上，甚至把技術(shù)進行最優(yōu)化。
Freescale目前主打的是Media 5200 mobile GT參考平臺。未來的產(chǎn)品將更加整合，明年早些時候即將推出的產(chǎn)品對處理器將進行更多整合，例如加上視頻加速引擎，并在性能、價格和功率方面進行進一步優(yōu)化。
處理器芯片的另一個趨勢是雙核開始流行，因為相比單核性能更高，還降低了功耗。雙核/多核產(chǎn)品對攝像頭等市場有吸引力，因為攝像頭捕捉物體是個非常復雜的操作，不僅要捕獲物體，還要進行處理，把信息反饋給駕駛?cè)藛T。
Altera：可編程邏輯加速汽車電子化
在過去， ASIC在汽車芯片應(yīng)用上占據(jù)統(tǒng)治地位。但是缺乏靈活性、開發(fā)成本高且周期長，這些因素使得ASIC不再是首選。取而代之的是PLD器件，在過去的3到4年中，PLD在汽車領(lǐng)域得到了空前的發(fā)展。在今后5年中，預(yù)計PLD的年均增長率至少為50% CAGR。
Altera資深技術(shù)市場工程師趙敏表示，導航、后座娛樂和輔助駕駛等數(shù)字內(nèi)容大量出現(xiàn)，已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。 這些應(yīng)用將給PLD產(chǎn)品帶來非常大的市場機會，Altera已經(jīng)開發(fā)出了許多相關(guān)的解決方案。對于這類成本敏感的應(yīng)用，低成本的Cyclone 和Cyclone II FPGA更為合適，如果需要實現(xiàn)的功能更為復雜，可以選擇 HardCopy。
后座娛樂系統(tǒng)，未來FPGA可以實現(xiàn)虛線中的所有功能
多通道的導航及后座娛樂的顯示系統(tǒng)可以接收并顯示導航、DVD和移動電視以及后視照相機和夜視的輸入信號， FPGA可以作為圖形化的控制器，扮演協(xié)處理器的角色。接收的信號越多，功能也更為復雜，因此對于相對高端的應(yīng)用，可以在FPGA中加入Nios II處理器和3D圖形加速引擎，對于簡單的導航和功能相對單一的后座娛樂系統(tǒng)，一片F(xiàn)PGA可以接收并輸出視頻信號，不再需要主處理器。
除此之外，Altera也在參與開發(fā)基于HardCopy的車用網(wǎng)關(guān)控制器，以及帶有三個天線陣列的第二代的自動巡航控制系統(tǒng)。
在中國，目前Altera 產(chǎn)品的目標市場集中于GPS導航和汽車娛樂領(lǐng)域，終端客戶包括了方案提供商、模塊廠商以及汽車廠商。
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隨著汽車電子技術(shù)的快速滲透，以及半導體解決方案逐步取代機械組件，預(yù)計全球汽車半導體市場今后幾年內(nèi)的增長率將達到10%左右。對汽車可靠性、安全性、空載重量、尾氣排放和油耗日益苛刻的要求，也推動了這種增長。根據(jù)市場研究公司Strategy Analytics 2006年5月的一項研究報告，2005年，全球汽車集成電路市場的總銷售額大約為164億美元。
符合歐III排放標準的英飛凌雙缸進氣口噴射摩托車引擎控制系統(tǒng)
英飛凌的車燈控制模塊650W轉(zhuǎn)換能力僅有5W熱損失
平均而言，如今一輛汽車的計算能力幾乎相當于阿波羅13號宇宙飛船的計算能力。系統(tǒng)和車輛設(shè)計的復雜程度在不斷增加。在汽車上，半導體過去是現(xiàn)在仍然是汽車電子創(chuàng)新的基礎(chǔ)，而且潛力巨大。
英飛凌：集成化是關(guān)鍵
當前的發(fā)展趨勢是，分散比較簡單的控制任務(wù)，同時集中更加復雜的監(jiān)控任務(wù)，二者都要求在半導體產(chǎn)品中集成新的功能。
英飛凌科技(中國)有限公司汽車、工業(yè)及多元化電子市場事業(yè)部汽車電子高級市場經(jīng)理劉魯偉先生表示，分散意味著融入新的功能，從而使外設(shè)更加智能化。要實現(xiàn)這一目標，方法之一是結(jié)合兩個或更多硅芯片，然后將其放在一個“匣子”內(nèi)，成為一個系統(tǒng)級封裝(SiP)。以英飛凌的胎壓傳感器為例，一個系統(tǒng)級封裝實際上由大量傳感器組成，并且包含微機械壓力和加速傳感器，還有溫度傳感器，加上信號處理、能量管理和通過RFID接口的信號傳輸功能。或者，在同一個硅片上融合這些功能，創(chuàng)造出眾所周知的片上系統(tǒng)(SoC)。片上系統(tǒng)的一個例子就是英飛凌的智能化SMART功率管理技術(shù)。該技術(shù)可用于像智能執(zhí)行器這樣的設(shè)備上。該類設(shè)備能夠獨立地將電機的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為脈沖電機電流，還可以向中央控制器報告電機的運行狀態(tài)。
今后幾年內(nèi)，LIN 和CAN仍將是中低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用[例如，特色應(yīng)用(LIN)、動力傳動系統(tǒng)控制和即時安全系統(tǒng)(CAN)]的標準總線系統(tǒng)。明顯具備更高數(shù)據(jù)速率的FlexRay總線系統(tǒng)，能夠為安全相關(guān)應(yīng)用和動力傳動系統(tǒng)應(yīng)用帶來大量的好處。英飛凌正在開發(fā)面向這些應(yīng)用的集成化解決方案，并且預(yù)計在不遠的將來可以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。
在中國，英飛凌在支持跨國公司的同時，也積極與本土汽車制造商和部件商攜手開發(fā)汽車電子模塊。主攻方向包括：
(1)引擎管理。英飛凌已和當?shù)鼗锇楹献鏖_發(fā)出適用于摩托車的電噴(EFI)參考設(shè)計。利用該解決方案，中國的摩托車制造商能夠提高產(chǎn)品的燃油經(jīng)濟性，同時減少廢氣排放，甚至達到歐洲三號的排放標準?？紤]到中國每年要生產(chǎn)1,800萬輛摩托車，此舉可望協(xié)助中國改善空氣質(zhì)量。該解決方案還適用于小排量的經(jīng)濟型轎車。
(2) 安全系統(tǒng)，包括防抱死系統(tǒng)、安全氣囊、胎壓監(jiān)測等。英飛凌推出的SP30在單一芯片中集成了胎壓傳感器、溫度傳感器、重力傳感器、微控制器。這樣，就能大大減小胎內(nèi)模塊的體積，并大大簡化其設(shè)計(每個輪胎內(nèi)模塊只有兩顆芯片—SP30和收發(fā)器)。
(3)車身電子系統(tǒng)，包括車窗升降系統(tǒng)、照明控制、車門控制模塊等。英飛凌的功率器件和8位/16位微控制器能夠幫助開發(fā)工程師設(shè)計出高可靠性、低成本的系統(tǒng)。這對汽車電子系統(tǒng)而言至關(guān)重要。
瑞薩：MCU實現(xiàn)環(huán)保、安全、舒適
2005年車用半導體市場上，瑞薩以7.1%排名為世界第四大車用半導體廠商，同時，瑞薩是日本最大的車用半導體廠商，在日本的市場份額為22.3%。瑞薩實現(xiàn)的汽車電子，主要是圍繞著MCU為核心而開發(fā)的。在2006年7月的中國瑞薩論壇上，瑞薩面向中國，推介了幾款以MCU為核心的系統(tǒng)方案。
引擎控制系統(tǒng)中的SH7055
當前，為了降低汽油的消耗，及符合日趨嚴格的排放法規(guī)，人們正在開發(fā)混合動力發(fā)動機。但有資料表明，即使到2010年，混合動力發(fā)動機在新車中的比例還是有限的，只有百分之幾。可見，光靠新技術(shù)的采用來推動汽車產(chǎn)業(yè)目前尚存很大問題，因此必須在原有技術(shù)上進行改革，例如對現(xiàn)有的汽油發(fā)動機的改革，達到與柴油發(fā)動機相同的燃燒指標。這些開發(fā)，無非是靠提高汽油發(fā)動機的效率，降低二氧化碳的排放等手段。國際上一些公司采用了新技術(shù)后，可以提高汽油發(fā)動機效率30%左右。
當前，引擎控制系統(tǒng)已經(jīng)由2000年開始的缸內(nèi)噴射變成model控制（表1），需要在MCU中使用大容量的閃存，同時工作頻率提高。瑞薩作為世界最大的MCU廠商以及最大的閃存MCU廠商，目前主流產(chǎn)品為32位MCU- SH7055F。瑞薩更有頻率可達200MHz的多內(nèi)核MCU。
導航系統(tǒng)的SH7770
日本在導航系統(tǒng)的成就是有目共睹的。據(jù)瑞薩半導體管理（中國）有限公司自動車營業(yè)技術(shù)副部長楊崢嶸介紹，瑞薩MCU在導航系統(tǒng)用芯片的整個市場占有率為60%，SH7770在瑞薩導航系統(tǒng)中占有將近1/2的市場，預(yù)計未來1、2年，SH7770將達到2/3的市場份額。
由SH7770為核心的整合方案為SH-Navi I。其特點是：1，完全整合CPU、2D/3D加速器及必要的I/O接口；2，地圖繪制用強大的3D圖形及精細的2D圖形。在形成內(nèi)容豐富多彩的圖像信息的同時，另外可以接收GPS, IrDA, 傳感器信號等。
除此之外，瑞薩MCU在安全氣囊控制系統(tǒng)，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，儀表板控制系統(tǒng)，車身控制系統(tǒng)，車載網(wǎng)絡(luò)(LAN)，汽車音響等方面也一顯身手，力圖通過汽車電子來實現(xiàn)環(huán)保、安全、舒適。
Freescale：遠程通信、信息娛樂、主動安全戰(zhàn)略
飛思卡爾(Freescale)信息娛樂、多媒體和車載信息服務(wù)業(yè)務(wù)部(IMTD)總經(jīng)理Anand Ramamoorthy先生在今年5月上海的Freescale技術(shù)論壇(FTF)期間，介紹了該公司的汽車電子戰(zhàn)略。
作為世界最大的汽車電子廠商，F(xiàn)reescale主要通過半導體和軟件實現(xiàn)三大業(yè)務(wù)領(lǐng)域的解決方案：第一，遠程通信?？墒蛊嚺c遠程呼叫中心連在一起，這時車里有個按鈕，當想獲得一些信息時，例如想了解附近有什么加油站、飯店時，可與呼叫中心聯(lián)絡(luò)。最受歡迎的一個遠程服務(wù)中心就是美國的on-start呼叫中心，基于Freescale的典型的導航系統(tǒng)部分MPC5200B芯片。
第二個關(guān)鍵領(lǐng)域是信息娛樂系統(tǒng)。主要強調(diào)地圖和圖形，需要芯片和軟件去捕獲和計算圖像，例如汽車上的GPS、電子地圖等等。
第三大是汽車的主動安全。安全有兩種，主動安全和被動安全(安全帶是典型的被動安全措施)。主動安全技術(shù)非常多，可以是在汽車上安裝小的攝像鏡頭，對位置和路況進行檢測；也可以是防撞雷達。
這三方面有個共性：要建立一個生態(tài)系統(tǒng)關(guān)系。作為一家半導體供應(yīng)商，F(xiàn)reescale認為這不僅僅是芯片的問題，還要和其他因素整合起來，例如操作系統(tǒng)，中間件，無線連接，GPS，人機界面，應(yīng)用供應(yīng)商等。Freescale倡導的mobileGT聯(lián)盟，使各成員的軟件和硬件供應(yīng)商密切合作，以構(gòu)建滿足其特定要求的、基于PowerPC架構(gòu)的參考平臺。這些伙伴把技術(shù)放在一個公用的平臺上，甚至把技術(shù)進行最優(yōu)化。
Freescale目前主打的是Media 5200 mobile GT參考平臺。未來的產(chǎn)品將更加整合，明年早些時候即將推出的產(chǎn)品對處理器將進行更多整合，例如加上視頻加速引擎，并在性能、價格和功率方面進行進一步優(yōu)化。
處理器芯片的另一個趨勢是雙核開始流行，因為相比單核性能更高，還降低了功耗。雙核/多核產(chǎn)品對攝像頭等市場有吸引力，因為攝像頭捕捉物體是個非常復雜的操作，不僅要捕獲物體，還要進行處理，把信息反饋給駕駛?cè)藛T。
Altera：可編程邏輯加速汽車電子化
在過去， ASIC在汽車芯片應(yīng)用上占據(jù)統(tǒng)治地位。但是缺乏靈活性、開發(fā)成本高且周期長，這些因素使得ASIC不再是首選。取而代之的是PLD器件，在過去的3到4年中，PLD在汽車領(lǐng)域得到了空前的發(fā)展。在今后5年中，預(yù)計PLD的年均增長率至少為50% CAGR。
Altera資深技術(shù)市場工程師趙敏表示，導航、后座娛樂和輔助駕駛等數(shù)字內(nèi)容大量出現(xiàn)，已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。 這些應(yīng)用將給PLD產(chǎn)品帶來非常大的市場機會，Altera已經(jīng)開發(fā)出了許多相關(guān)的解決方案。對于這類成本敏感的應(yīng)用，低成本的Cyclone 和Cyclone II FPGA更為合適，如果需要實現(xiàn)的功能更為復雜，可以選擇 HardCopy。
后座娛樂系統(tǒng)，未來FPGA可以實現(xiàn)虛線中的所有功能
多通道的導航及后座娛樂的顯示系統(tǒng)可以接收并顯示導航、DVD和移動電視以及后視照相機和夜視的輸入信號， FPGA可以作為圖形化的控制器，扮演協(xié)處理器的角色。接收的信號越多，功能也更為復雜，因此對于相對高端的應(yīng)用，可以在FPGA中加入Nios II處理器和3D圖形加速引擎，對于簡單的導航和功能相對單一的后座娛樂系統(tǒng)，一片F(xiàn)PGA可以接收并輸出視頻信號，不再需要主處理器。
除此之外，Altera也在參與開發(fā)基于HardCopy的車用網(wǎng)關(guān)控制器，以及帶有三個天線陣列的第二代的自動巡航控制系統(tǒng)。
在中國，目前Altera 產(chǎn)品的目標市場集中于GPS導航和汽車娛樂領(lǐng)域，終端客戶包括了方案提供商、模塊廠商以及汽車廠商。
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