半导体厂商在汽车电子领域寻求突破

　　随着汽车电子技术的快速渗透，以及半导体解决方案逐步取代机械组件，预计全球汽车半导体市场今后几年内的增长率将达到10%左右。对汽车可靠性、安全性、空载重量、尾气排放和油耗日益苛刻的要求，也推动了这种增长。根据市场研究公司Strategy Analytics 2006年5月的一项研究报告，2005年，全球汽车集成电路市场的总销售额大约为164亿美元。


符合欧III排放标准的英飞凌双缸进气口喷射摩托车引擎控制系统


英飞凌的车灯控制模块650W转换能力仅有5W热损失

　　平均而言，如今一辆汽车的计算能力几乎相当于阿波罗13号宇宙飞船的计算能力。系统和车辆设计的复杂程度在不断增加。在汽车上，半导体过去是现在仍然是汽车电子创新的基础，而且潜力巨大。

　　英飞凌：集成化是关键

　　当前的发展趋势是，分散比较简单的控制任务，同时集中更加复杂的监控任务，二者都要求在半导体产品中集成新的功能。

　　英飞凌科技(中国)有限公司汽车、工业及多元化电子市场事业部汽车电子高级市场经理刘鲁伟先生表示，分散意味着融入新的功能，从而使外设更加智能化。要实现这一目标，方法之一是结合两个或更多硅芯片，然后将其放在一个“匣子”内，成为一个系统级封装(SiP)。以英飞凌的胎压传感器为例，一个系统级封装实际上由大量传感器组成，并且包含微机械压力和加速传感器，还有温度传感器，加上信号处理、能量管理和通过RFID接口的信号传输功能。或者，在同一个硅片上融合这些功能，创造出众所周知的片上系统(SoC)。片上系统的一个例子就是英飞凌的智能化SMART功率管理技术。该技术可用于像智能执行器这样的设备上。该类设备能够独立地将电机的预设转速转换为脉冲电机电流，还可以向中央控制器报告电机的运行状态。

　　今后几年内，LIN 和CAN仍将是中低数据速率应用[例如，特色应用(LIN)、动力传动系统控制和即时安全系统(CAN)]的标准总线系统。明显具备更高数据速率的FlexRay总线系统，能够为安全相关应用和动力传动系统应用带来大量的好处。英飞凌正在开发面向这些应用的集成化解决方案，并且预计在不远的将来可以实现更高的数据速率。
 
　　在中国，英飞凌在支持跨国公司的同时，也积极与本土汽车制造商和部件商携手开发汽车电子模块。主攻方向包括：
 
　　(1)引擎管理。英飞凌已和当地伙伴合作开发出适用于摩托车的电喷(EFI)参考设计。利用该解决方案，中国的摩托车制造商能够提高产品的燃油经济性，同时减少废气排放，甚至达到欧洲三号的排放标准。考虑到中国每年要生产1,800万辆摩托车，此举可望协助中国改善空气质量。该解决方案还适用于小排量的经济型轿车。

　　(2) 安全系统，包括防抱死系统、安全气囊、胎压监测等。英飞凌推出的SP30在单一芯片中集成了胎压传感器、温度传感器、重力传感器、微控制器。这样，就能大大减小胎内模块的体积，并大大简化其设计(每个轮胎内模块只有两颗芯片—SP30和收发器)。

　　(3)车身电子系统，包括车窗升降系统、照明控制、车门控制模块等。英飞凌的功率器件和8位/16位微控制器能够帮助开发工程师设计出高可靠性、低成本的系统。这对汽车电子系统而言至关重要。

　　瑞萨：MCU实现环保、安全、舒适

　　2005年车用半导体市场上，瑞萨以7.1%排名为世界第四大车用半导体厂商，同时，瑞萨是日本最大的车用半导体厂商，在日本的市场份额为22.3%。瑞萨实现的汽车电子，主要是围绕着MCU为核心而开发的。在2006年7月的中国瑞萨论坛上，瑞萨面向中国，推介了几款以MCU为核心的系统方案。

　　引擎控制系统中的SH7055

　　当前，为了降低汽油的消耗，及符合日趋严格的排放法规，人们正在开发混合动力发动机。但有资料表明，即使到2010年，混合动力发动机在新车中的比例还是有限的，只有百分之几。可见，光靠新技术的采用来推动汽车产业目前尚存很大问题，因此必须在原有技术上进行改革，例如对现有的汽油发动机的改革，达到与柴油发动机相同的燃烧指标。这些开发，无非是靠提高汽油发动机的效率，降低二氧化碳的排放等手段。国际上一些公司采用了新技术后，可以提高汽油发动机效率30%左右。

　　当前，引擎控制系统已经由2000年开始的缸内喷射变成model控制（表1），需要在MCU中使用大容量的闪存，同时工作频率提高。瑞萨作为世界最大的MCU厂商以及最大的闪存MCU厂商，目前主流产品为32位MCU- SH7055F。瑞萨更有频率可达200MHz的多内核MCU。
　　
　　导航系统的SH7770

　　日本在导航系统的成就是有目共睹的。据瑞萨半导体管理（中国）有限公司自动车营业技术副部长杨峥嵘介绍，瑞萨MCU在导航系统用芯片的整个市场占有率为60%，SH7770在瑞萨导航系统中占有将近1/2的市场，预计未来1、2年，SH7770将达到2/3的市场份额。
由SH7770为核心的整合方案为SH-Navi I。其特点是：1，完全整合CPU、2D/3D加速器及必要的I/O接口；2，地图绘制用强大的3D图形及精细的2D图形。在形成内容丰富多彩的图像信息的同时，另外可以接收GPS, IrDA, 传感器信号等。

　　除此之外，瑞萨MCU在安全气囊控制系统，电动助力转向系统，仪表板控制系统，车身控制系统，车载网络(LAN)，汽车音响等方面也一显身手，力图通过汽车电子来实现环保、安全、舒适。

　　Freescale：远程通信、信息娱乐、主动安全战略

　　飞思卡尔(Freescale)信息娱乐、多媒体和车载信息服务业务部(IMTD)总经理Anand Ramamoorthy先生在今年5月上海的Freescale技术论坛(FTF)期间，介绍了该公司的汽车电子战略。

　　作为世界最大的汽车电子厂商，Freescale主要通过半导体和软件实现三大业务领域的解决方案：第一，远程通信。可使汽车与远程呼叫中心连在一起，这时车里有个按钮，当想获得一些信息时，例如想了解附近有什么加油站、饭店时，可与呼叫中心联络。最受欢迎的一个远程服务中心就是美国的on-start呼叫中心，基于Freescale的典型的导航系统部分MPC5200B芯片。

　　第二个关键领域是信息娱乐系统。主要强调地图和图形，需要芯片和软件去捕获和计算图像，例如汽车上的GPS、电子地图等等。



　　第三大是汽车的主动安全。安全有两种，主动安全和被动安全(安全带是典型的被动安全措施)。主动安全技术非常多，可以是在汽车上安装小的摄像镜头，对位置和路况进行检测；也可以是防撞雷达。

　　这三方面有个共性：要建立一个生态系统关系。作为一家半导体供应商，Freescale认为这不仅仅是芯片的问题，还要和其他因素整合起来，例如操作系统，中间件，无线连接，GPS，人机界面，应用供应商等。Freescale倡导的mobileGT联盟，使各成员的软件和硬件供应商密切合作，以构建满足其特定要求的、基于PowerPC架构的参考平台。这些伙伴把技术放在一个公用的平台上，甚至把技术进行最优化。

　　Freescale目前主打的是Media 5200 mobile GT参考平台。未来的产品将更加整合，明年早些时候即将推出的产品对处理器将进行更多整合，例如加上视频加速引擎，并在性能、价格和功率方面进行进一步优化。

　　处理器芯片的另一个趋势是双核开始流行，因为相比单核性能更高，还降低了功耗。双核/多核产品对摄像头等市场有吸引力，因为摄像头捕捉物体是个非常复杂的操作，不仅要捕获物体，还要进行处理，把信息反馈给驾驶人员。

　　Altera：可编程逻辑加速汽车电子化

　　在过去， ASIC在汽车芯片应用上占据统治地位。但是缺乏灵活性、开发成本高且周期长，这些因素使得ASIC不再是首选。取而代之的是PLD器件，在过去的3到4年中，PLD在汽车领域得到了空前的发展。在今后5年中，预计PLD的年均增长率至少为50% CAGR。

　　Altera资深技术市场工程师赵敏表示，导航、后座娱乐和辅助驾驶等数字内容大量出现，已经成为主流产品。 这些应用将给PLD产品带来非常大的市场机会，Altera已经开发出了许多相关的解决方案。对于这类成本敏感的应用，低成本的Cyclone 和Cyclone II FPGA更为合适，如果需要实现的功能更为复杂，可以选择 HardCopy。


后座娱乐系统，未来FPGA可以实现虚线中的所有功能

　　多通道的导航及后座娱乐的显示系统可以接收并显示导航、DVD和移动电视以及后视照相机和夜视的输入信号， FPGA可以作为图形化的控制器，扮演协处理器的角色。接收的信号越多，功能也更为复杂，因此对于相对高端的应用，可以在FPGA中加入Nios II处理器和3D图形加速引擎，对于简单的导航和功能相对单一的后座娱乐系统，一片FPGA可以接收并输出视频信号，不再需要主处理器。

　　除此之外，Altera也在参与开发基于HardCopy的车用网关控制器，以及带有三个天线阵列的第二代的自动巡航控制系统。

　　在中国，目前Altera 产品的目标市场集中于GPS导航和汽车娱乐领域，终端客户包括了方案提供商、模块厂商以及汽车厂商。