汽車安全掀起對半導體需求的第二波浪潮
http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-08 16:16:44 來源:互聯網
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用的誕生,實現這些應用的基於微控製器(MCU)和微處理器的係統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)是針對半導體供應商和汽車製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:盡管短期內對汽車級微控製器和基於處理器的係統級芯片(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係統級整車方法進行設計和電子整合、進而采用更少量的MCU的芯片廠商和EDA公司。
據研究公司Databeans的數據,2006年的汽車半導體市場是180億美元,到2012年預計將達到290億美元,年平均增長率為8%。而據Frost&Sullivan的預測,同期的主動安全係統的市場將從130億美元增長到213億美元。
總(zong)部(bu)設(she)在(zai)瑞(rui)士(shi)日(ri)內(nei)瓦(wa)的(de)意(yi)法(fa)半(ban)導(dao)體(ti)是(shi)排(pai)在(zai)飛(fei)思(si)卡(ka)爾(er)和(he)英(ying)飛(fei)淩(ling)之(zhi)後(hou)的(de)第(di)三(san)大(da)汽(qi)車(che)半(ban)導(dao)體(ti)供(gong)應(ying)商(shang),該(gai)公(gong)司(si)在(zai)大(da)會(hui)上(shang)闡(chan)述(shu)了(le)這(zhe)一(yi)上(shang)漲(zhang)的(de)趨(qu)勢(shi)。據(ju)稱(cheng),意(yi)法(fa)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)汽(qi)車(che)產(chan)品(pin)部(bu)在(zai)2006年銷售額為13.6億美元,而1996年整個汽車半導體市場的銷售也不足4億美元。意法半導體在汽車半導體市場的年複合增長率(CAGR)是14%,而該市場本身的CAGR約為6%。就意法半導體10年期發展史來看,該公司的發言人表示他們計劃保持高於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並增加安全性,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。
歐盟的企業和產業指導委員會汽車事務部官員ReinhardSchulte-Braucks指出,汽車廠商必須協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,並采用防碰撞技術來增加道路安全。歐盟的相關要求在歐盟力推的CARS21(21世紀競爭汽車管控係統)戰略中得到詳盡表述。
電子方案是解決環境約束、實現高安全性汽車和低成本技術的關鍵,雷諾汽車電子工程網絡總監RemiBastien表示。
“我們處在這樣一個狀態,兩條並行的趨勢互相補充。”Bastien說。“用戶需求和政府主導的環境要求正在以指數形式增長。對汙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帶來了更多機遇。汽車廠商和芯片廠商間絕對是雙贏關係。”
MCU首次進入汽車的時候,是為了滿足1970年代加州空氣淨化法(CCAA)而被用於引擎控製,飛思卡爾半導體高級副總裁兼歐洲、中東和非洲區總經理DenisGriot說,“電機控製技術跟隨著MCU技術的發展。MCU的計算性能提升了20倍;在過去10年間,數據處理能力也增加了10倍。”
電子技術大規模進入汽車應用,其第一波是借助MCU的引擎控製,而第二波則是將電子用於安全,Griot表示。
“歐洲每年由車禍導致的經濟損失達800億歐元(約合1,200億美元),我們對安全的要求應一絲不苟。”他說。
第二波浪潮將要求對汽車架構做出改變,他補充道。諸如ABS、車che輛liang穩wen定ding控kong製zhi和he乘cheng員yuan保bao護hu等deng功gong能neng目mu前qian是shi獨du立li的de,而er為wei了le實shi現xian更geng嚴yan密mi的de安an全quan保bao護hu,它ta們men間jian彼bi此ci必bi須xu能neng相xiang互hu通tong信xin。另ling外wai,還hai將jiang引yin入ru諸zhu如ru自zi主zhu式shi巡xun航hang控kong製zhi、越線警告以及夜晚視覺和盲區監控等新的駕駛員輔助係統,它們需要基於半導體的傳感器、以及高性能的處理器和存儲器。
當對整個係統實現安全要求時,關鍵就是與傳感、執行、通信、互連、電源和計算等各個環節息息相關的可靠性。這意味著可通過冗餘設計來獲得安全——冗餘設計是為軍工和航空航天應用開發的技術。
“借助芯片冗餘實現的安全是另一種技術突破,它將有助於從被動安全向主動的、甚至預防性的安全轉變。”Griot表示,“我們與ContinentalAG的合作實現了一種有3個核的多核方案,它們協同工作、自我控製,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製性能。”
在其“Space”設計項目中,飛思卡爾和Continental計劃基於飛思卡爾的PowerArchitecture架構,開發一款三核的32位MCU。
英飛淩通過其Audo和AudoNG器件也為汽車應用提供異類多核MCU,這些器件將TriCoreMCU和一個獨立外設控製處理器整合在一起。據說該架構適用在引擎控製和其它動力傳動等要求確定性和實時性的應用中。
“多核方法前景非常光明,它是我們戰略的一部分。”雷諾汽車公司的Bastien說,“但它不會在短期內發生。就拿動力傳動來說,我們已在測試用一個ECU同時控製引擎和齒輪箱。借助汽車開放係統架構(Autosar),可用一個MCU控製多個模塊,但到2012年前,這不會得到普遍應用。”
當問及Autosar如何迎合多核處理器時,Autosar負責標誌雪鐵龍項目的負責人AlainGilberg表示,在2009年以後,當該項目完成時,“我們將繼續支持Autosar。另外,我們希望以後能在Autosar上完善多核技術。”
Griot指出說,用於廣泛及全麵整合的技術構造模塊都已具備,包括:執行器、傳感器和微處理器。但是,在選擇合適的架構和設計方法方麵仍存在挑戰。“我們必須成為技術整合的始作俑者。”Griot斷言。他透露,飛思卡爾和意法半導體在2007年6月簽署了一項協議以加速微處理器整合進程。
Bastien說:“leinuoduixitongfangfajinxingledaliangtouzi。liru,jiezhushidangsuanfaderuanjiankeshengquyixiechuanganqi。xitongweiduyuekuozhan,jiuyuexuyaobutongchangshangdehezuo。jiasuxitongzhenghedezuihaofangfa,shijishangjiushiyuwomendegongyingshangyidao,laiquedingkezengjiaxinpiangongyingshangzuixianjinjishujiazhidegongnengzhenghedekenengxing。Autosar是實現這些整合的一個好機會。”
“我們需一種全局的係統方法及一個完整係統,”Gilberg說,“若我們有太多的ECU,那是因為每項功能都各自為政。”
英飛淩的汽車係統高級主管PatrickLeteinturier表示,減少汽車ECU數量,並將它們連接起來,這些將導致更集中架構的出現,這種新架構將更高效、更可靠、更具成本效益且不那麼複雜。
Griot總結說:“我們正處在一個轉折點上——其中,創新更多地來自軟件而非硬件。我相信,這種情況將逼迫並鼓勵我們創新。我們需突破這種軟件/硬件自上而下的建構方法。新方法將使整個係統更便宜、令汽車更安全。”