汽車安全掀起半導(dǎo)體需求第二波浪潮

　　汽車用戶對車輛舒適、安全、信息和娛樂的需求引燃了多種應(yīng)用的誕生，實現(xiàn)這些應(yīng)用的基于微控制器(MCU)和微處理器的系統(tǒng)將進一步推動汽車廠商和芯片公司間的合作。

　　前不久在巴黎召開的國際汽車電子大會(IAEC)是針對半導(dǎo)體供應(yīng)商和汽車制造商間日益緊密的合作而搭建的一個論壇。但從大會傳遞的信息是：盡管短期內(nèi)對汽車級微控制器和基于處理器的系統(tǒng)級芯片(SoC)的需求在增長，但長期贏家將是那些能幫助汽車廠商通過采用系統(tǒng)級整車方法進行設(shè)計和電子整合、進而采用更少量的MCU的芯片廠商和EDA公司。

　　據(jù)研究公司Databeans的數(shù)據(jù)，2006年的汽車半導(dǎo)體市場是180億美元，到2012年預(yù)計將達到290億美元，年平均增長率為8%。而據(jù)Frost&Sullivan的預(yù)測，同期的主動安全系統(tǒng)的市場將從130億美元增長到213億美元。

　　總部設(shè)在瑞士日內(nèi)瓦的意法半導(dǎo)體是排在飛思卡爾和英飛凌之后的第三大汽車半導(dǎo)體供應(yīng)商，該公司在大會上闡述了這一上漲的趨勢。據(jù)稱，意法半導(dǎo)體的汽車產(chǎn)品部在2006年銷售額為13.6億美元，而1996年整個汽車半導(dǎo)體市場的銷售也不足4億美元。意法半導(dǎo)體在汽車半導(dǎo)體市場的年復(fù)合增長率(CAGR)是14%，而該市場本身的CAGR約為6%。就意法半導(dǎo)體10年期發(fā)展史來看，該公司的發(fā)言人表示他們計劃保持高于10%的CAGR。

　　因此，汽車市場向芯片廠商展示了良好的錢景。另外，汽車廠商也認為，為了增加燃油效率、降低二氧化碳的排放并增加安全性，與芯片廠商合作是一種很好的途徑。

　　事實上，汽車廠商一直承受著上述需求的壓力。

　　歐盟的企業(yè)和產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)委員會汽車事務(wù)部官員ReinhardSchulte-Braucks指出，汽車廠商必須協(xié)助減少二氧化碳的排放以達到歐盟要求的到2012年的120g/km目標，并采用防碰撞技術(shù)來增加道路安全。歐盟的相關(guān)要求在歐盟力推的CARS21(21世紀競爭汽車管控系統(tǒng))戰(zhàn)略中得到詳盡表述。

　　電子方案是解決環(huán)境約束、實現(xiàn)高安全性汽車和低成本技術(shù)的關(guān)鍵，雷諾汽車電子工程網(wǎng)絡(luò)總監(jiān)RemiBastien表示。

　　“我們處在這樣一個狀態(tài)，兩條并行的趨勢互相補充。”Bastien說。“用戶需求和政府主導(dǎo)的環(huán)境要求正在以指數(shù)形式增長。對污染氣體排放的標準每5年要嚴格一倍，而二氧化碳的排放每5年要減少20%。另外，用戶期待更舒適、更安全、以及更便捷的信息處理，這些都對符合摩爾定律的電子技術(shù)帶來了更多機遇。汽車廠商和芯片廠商間絕對是雙贏關(guān)系。”

　　MCU首次進入汽車的時候，是為了滿足1970年代加州空氣凈化法(CCAA)而被用于引擎控制，飛思卡爾半導(dǎo)體高級副總裁兼歐洲、中東和非洲區(qū)總經(jīng)理DenisGriot說，“電機控制技術(shù)跟隨著MCU技術(shù)的發(fā)展。MCU的計算性能提升了20倍;在過去10年間，數(shù)據(jù)處理能力也增加了10倍。”

　　電子技術(shù)大規(guī)模進入汽車應(yīng)用，其第一波是借助MCU的引擎控制，而第二波則是將電子用于安全，Griot表示。

　　“歐洲每年由車禍導(dǎo)致的經(jīng)濟損失達800億歐元(約合1,200億美元)，我們對安全的要求應(yīng)一絲不茍。”他說。

　　第二波浪潮將要求對汽車架構(gòu)做出改變，他補充道。諸如ABS、車輛穩(wěn)定控制和乘員保護等功能目前是獨立的，而為了實現(xiàn)更嚴密的安全保護，它們間彼此必須能相互通信。另外，還將引入諸如自主式巡航控制、越線警告以及夜晚視覺和盲區(qū)監(jiān)控等新的駕駛員輔助系統(tǒng)，它們需要基于半導(dǎo)體的傳感器、以及高性能的處理器和存儲器。

　　當對整個系統(tǒng)實現(xiàn)安全要求時，關(guān)鍵就是與傳感、執(zhí)行、通信、互連、電源和計算等各個環(huán)節(jié)息息相關(guān)的可靠性。這意味著可通過冗余設(shè)計來獲得安全——冗余設(shè)計是為軍工和航空航天應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)。

　　“借助芯片冗余實現(xiàn)的安全是另一種技術(shù)突破，它將有助于從被動安全向主動的、甚至預(yù)防性的安全轉(zhuǎn)變。”Griot表示，“我們與ContinentalAG的合作實現(xiàn)了一種有3個核的多核方案，它們協(xié)同工作、自我控制，可在降低功耗的同時滿足安全和容錯約束的條件下，提供更好的計算和控制性能。”

　　在其“Space”設(shè)計項目中，飛思卡爾和Continental計劃基于飛思卡爾的PowerArchitecture架構(gòu)，開發(fā)一款三核的32位MCU。

　　英飛凌通過其Audo和AudoNG器件也為汽車應(yīng)用提供異類多核MCU，這些器件將TriCoreMCU和一個獨立外設(shè)控制處理器整合在一起。據(jù)說該架構(gòu)適用在引擎控制和其它動力傳動等要求確定性和實時性的應(yīng)用中。

　　“多核方法前景非常光明，它是我們戰(zhàn)略的一部分。”雷諾汽車公司的Bastien說，“但它不會在短期內(nèi)發(fā)生。就拿動力傳動來說，我們已在測試用一個ECU同時控制引擎和齒輪箱。借助汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)(Autosar)，可用一個MCU控制多個模塊，但到2012年前，這不會得到普遍應(yīng)用。”

　　當問及Autosar如何迎合多核處理器時，Autosar負責標志雪鐵龍項目的負責人AlainGilberg表示，在2009年以后，當該項目完成時，“我們將繼續(xù)支持Autosar。另外，我們希望以后能在Autosar上完善多核技術(shù)。”

　　Griot指出說，用于廣泛及全面整合的技術(shù)構(gòu)造模塊都已具備，包括：執(zhí)行器、傳感器和微處理器。但是，在選擇合適的架構(gòu)和設(shè)計方法方面仍存在挑戰(zhàn)。“我們必須成為技術(shù)整合的始作俑者。”Griot斷言。他透露，飛思卡爾和意法半導(dǎo)體在2007年6月簽署了一項協(xié)議以加速微處理器整合進程。

　　Bastien說：“雷諾對系統(tǒng)方法進行了大量投資。例如，借助適當算法的軟件可省去一些傳感器。系統(tǒng)維度越擴展，就越需要不同廠商的合作。加速系統(tǒng)整合的最好方法，實際上就是與我們的供應(yīng)商一道，來確定可增加芯片供應(yīng)商最先進技術(shù)價值的功能整合的可能性。Autosar是實現(xiàn)這些整合的一個好機會。”

　　“我們需一種全局的系統(tǒng)方法及一個完整系統(tǒng)，”Gilberg說，“若我們有太多的ECU，那是因為每項功能都各自
為政。”

　　英飛凌的汽車系統(tǒng)高級主管PatrickLeteinturier表示，減少汽車ECU數(shù)量，并將它們連接起來，這些將導(dǎo)致更集中架構(gòu)的出現(xiàn)，這種新架構(gòu)將更高效、更可靠、更具成本效益且不那么復(fù)雜。

　　Griot總結(jié)說：“我們正處在一個轉(zhuǎn)折點上——其中，創(chuàng)新更多地來自軟件而非硬件。我相信，這種情況將逼迫并鼓勵我們創(chuàng)新。我們需突破這種軟件/硬件自上而下的建構(gòu)方法。新方法將使整個系統(tǒng)更便宜、令汽車更安全。”