这将是我们未来的座驾

安全和娱乐给汽车电子业带来新机遇

这将是我们未来的座驾

作者:  Bernard Levine

　　如果说芯片领域有一道曙光，那就是移动计算。这并不一定说的是无线网络，而是汽车电子。

　　Allied Business Intelligence 研究公司预言世界汽车半导体市场将从去年的123亿美元增长到2007年的170亿美元以上。这是很保守的预言。另一个研究公司Strategy Analytics提供相同的支持观点：今天电气系统一般占汽车成本20 %以上。但到2008这个数字会上升到30%。

　　下面我们用图形说明这些新的电子系统会用在何处。在安全方面，有智能气囊、雷达、摄像机、自适应导航控制，轮胎压力监测和其它避免交通事故的装置。你还可以看见一大批新的电子设施：数字收音机、免提手机和其它无线连接应用以及寿命预测。甚至与还有飞机上用于判定事故原因一样的黑盒子。的确，许多今天开发的有关安全、方便性和娱乐性以及信息服务等应用，我们已经谈论了好多年。但是仅仅出现在高端的豪华型轿车和跑车上。现在，由于成本大大降低和集成规模增加，开始进入大批量生产时代。因此需要增加内容和市场。

　　半导体公司将微控制器MCU和数字信号处理器DSP以及其它功能集成在单一芯片上。并且在硅片上集成更多的无源器件。随着这些混合型IC的发展，我们会看到软件的功能更加强大。Flash和其它非易失型存储器使汽车制造商可以在汽车进入生产线前的最后几分钟仍然可以重新编写程序代码，甚至还可以在用户购买后修改程序代码。专家们期望增加电子电路，以便使传统的发动机更干净、和效率更高。

　　当然，消费者最终决定他们愿意购买何种产品。但是有一点是明确的：随着成本降低，接受者会更多。

安全
   
　　分析家观点：所有这些安全系统都依赖于先进的集成电路（IC），通常 在可以通过编程增加灵活性和提高性能的任何地方，加入嵌入式flash存储器。Semico研究公司的Tony Massimini说，“更多的嵌入式flash意味着更多的功能和更加复杂的软件”。策略分析家Mark Fitzgerald 补充说，“我们需要软件更加细化和更强大的处理器”。

　　1. 轮胎压力监测是另一个避免事故的重要方法，可以避免汽车倾翻悲剧。现有两种监测技术，一种是新的半导体，包括专用微控制器，在每个轮胎边沿测量压力和温度，通过RF收发器来传送信息。必要时激活仪表板上的警告指示灯。另一个系统依靠对现有防抱死刹车系统软件作微小修改，基于轮胎旋转速度来跟踪轮胎是否安全。（这种方法适用于一个以上的轮胎气压不足，或者汽车行驶在崎岖的路面，或者负载不均匀等情况）

　　2.智能安全气囊系统根据乘车人的身体重量和事故的情况调节气囊的展开情况。这需要智能传感器，即在单一ASIC芯片上集成模拟和数字功能（如：电压调节），来替代像继电器和保险管等无源器件。当有事故发生时，即使与汽车其它电器系统失去接触的情况下，内部能量储存器、电容器、压缩机和其它元件仍然可以保持气囊工作。

　　3.事故防止系统包括自适应导航控制和雷达，用于识别碰撞冲击和采取躲避行为。夜视设备和军用的相似，安装在突出的汽车挡风板上，提高黑暗情况下的视觉能力，使汽车驾驶员对可能的危险有更多的反应时间。摄像机传送驾驶员盲区内障碍物的信息，以帮助驾驶员避免事故。摄像机的视野通过车内网络或者发送器传送，并显示在仪表盘。

　　下面的问题就是保证电子器件相关的兼容性，Safe-by-Wire工业协会正在开发新的标准汽车总线来控制传感器和控制器件。
　　
发动机和驱动系统

　　工业界需要解决FlexRay 和 TTP 两个通信协议的问题，以实现drive-by-wire。这些系统将用电子功能替代由驾驶员控制的机械功能， 因此具有很高的可靠性、实时性的总线架构必不可少。

　　1.对功率需求的日益提高最终导致必须使用42伏电气系统，以减少现今12伏系统下电流和电线数量。但是电器供应商主张仍然使用12伏系统，只是用IC代替传统的继电器和开关电路，做少量修改。汽车制造商也喜欢在12伏系统下替换一些元器件，如用MOSFET替代二极管以提供可达3千瓦的更大功率。即使drive-by-wire系统最终必须使用42伏，汽车的其它部分如前灯也不能工作在如此高的电压下（汽车前灯的灯丝太脆弱）。因此需要12V/42V双电压的混合系统，每辆汽车包含两个电池。

　　2.发动机磨合依靠新的模拟集成电路IC来检测发动机的巅峰时的性能。在这些情况之外，发动机也许会熄火或者点火不良。这种检测更多地用软件实现，所以我们期待Motorola等半导体公司能够提供动力系微控制器。这种微控制器集成更多的软件和flash存储器。DSP处理器跟踪变量阀门的定时，减少对ASIC的需求。微处理器可以在很大程度上控制柴油发动机中燃料喷射过程的同步，使其更洁净和更安静。

　　3. Drive-by-wire系统将用电子系统代替现今的操纵、制动和其它液压和机械系统。 虽然目前尚没有具体时间表何时能够完全取代，一些drive-by-wire已经用在节流阀和制动器的设计中，带有旨在缩短刹车距离的传感器。这些传感器探测节流阀的迅速上升，然后移动制动踏板。当驾驶员施加于制动器上的压力过大时、以及触发更大的制动力时，这些传感器也能够感应出来。

　　分析家的观点：拥有自己的研究公司的Randy Frank说，电气负载在过去几年大约每年增加100瓦，并且预计今后十年继续保持这个增长率。换用42伏系统相关成本的增加—以及制造商不能看到直接收益—导致大多数制造商尽可能使用低成本替代品来延迟在这方面的投资。这些替代品包括电子水泵和利用功率MOSFET的电子充电器以及其他与12V 总线有效连接的器件。
 
娱乐和生物识别

　　1. 黑盒子—飞机上用于发现飞机失事原因的记录器—正受到汽车相关人事的欢迎。其推广可以减少保险费用。这种设备大约是手机体积的两倍，可以有规律的发送数据，记录里程和驾驶模式以及纪录诸如事故前的速度等统计信息。为此需要标准的微处理器和存储器，还需要GSM和GP在事故发生时发送警示信息和不断地编辑行使数据。几家集成电路制造商已经可以提供预封装的用于这种黑盒子的无线通信模块。这些应用也许会使各种付费管理模式成为可能：租用、根据驾驶的保险费付费以及自动收费等。

　　2.数字收音机，除了接收信号更清晰以外，还可以提供电子地图和导航等功能。Philips Electronics等许多集成电路公司正在开发支持各种数字广播标准的电路。以数字方式控制无线电信号要求功能强大的软件,并且需要对与调谐器和放大器接口的电路作相应改动。所以，开发商正在研究智能功率器件，使其可以集成控制逻辑，在同一个芯片上集成微处理器和功率开关。

　　3. 导航系统会随着价格从几千美元降到几百美元得到普遍应用。Motorola和Analog Devices 等半导体公司正在设计将DSP、flash 和微控制器功能于一身的芯片以减少成本，其目标是设计一个处理器来完成现在需要六个芯片才能完成的功能。利用附带的flash 存储器，技术人员可以通过下载升级软件。

　　4.语音辅助控制几乎可以控制汽车内的所有设备，包括空调、反光镜和移动电话。许多集成电路公司正在开发具有语音识别功能的电子地图电路。但是交通工具内由于道路、收音机和谈话的背景噪音是开发的主要障碍。

　　5. 生物识别点火系统 半导体公司已经联合软件供应商共同开发安全和低成本指纹识别系统，用于打开车门和启动发动机。STMicroelectronics 公司的TouchChip生物识别解决方案可以被集成到锁或者钥匙中。该系统利用芯片来识别驾驶员的指纹，用来打开车门，并根据个人的爱好自动调节座位，反光镜和收音机等。

    分析家的观点Fleck Research公司的Ken Fleck预言，近期内导航系统、互联网接入和娱乐系统日趋融合，也许会使用蓝牙进行连接。Allied Business Intelligence公司的Frank Viquez预测，虽然蓝牙技术在汽车中应用先期主要用于电话，但接下来会有许多其它应用，包括远距离车辆诊断，电子地图服务以及交通工具间的通信，以及音频和视频下载。