众厂商谈汽车半导体的技术趋势

　　1、MCU平台需要强大的处理能力，重视网络接口

　　1.1飞思卡尔汽车仪表及信息娱乐系统市场开发经理黄熙：为满足汽车电子技术的发展需要，一方面车用MCU需要更好的性能：更强大的处理和运算能力——高频，多核，支持多种操作系统平台—— iOS、Android、WinCE.，支持多种通信接口——CAN、LIN、Ethernet、USB、WIFI.，符合功能安全规范ISO26262和硬件加密规范SHE；另一方面，应该最大程度地降低成本，减少故障率，减少开发难度和时间。

　　1.2Spansion汽车电子事业部产品经理李丹： 车载半导体产品一直在向更高集成度、更高性能、更高品质的方向发展。除此之外，适用于汽车电子系统的半导体产品还有一些特别的发展趋势，例如汽车微控制器越来越重视车载网络接口，针对安全性的ISO26262标准将会越来越受到重视，对于车载娱乐系统和仪表系统，越来越注重图形显示和控制，ARM平台将会逐渐被更多汽车电子系统采用，基于模型的开发模式越来越受到欢迎，等等。

　　2、汽车电子的消费电子化

　　2.1 从交通工具向巨型移动设备的转型

　　英特尔

　　物联网事业部交通解决方案中国市场开发总监徐伟杰博士：数字世界催生了无处不在的连接需求，消费者希望即使身在旅途也能享受各类数字化体验。如今，汽车正在经历从交通工具到巨型移动设备的转型。分析师预测，到2016年，在成熟市场中，能否提供车内连接和在线内容，将成为影响消费者购车决策的关键因素。

　　汽车已成为物联网中的关键一环，既能接收数据，也能将数据发至云、交通基础设施以及其他车辆。因此，越来越多的汽车制造商转向包括英特尔在内的领先科技公司，寻求技术合作、探索各种创新应用，以有效地为消费者提供更加强大的信息、娱乐功能，更加安全的行车环境和愉悦的驾乘体验。

　　对于英特尔，不同于消费电子产品，英特尔在基础平台的开发过程中会做大量测试，以确保满足汽车行业最严格的各种要求，包括对更高温度和较低百万机会缺陷数（DPM）的要求，此外，为了更好地满足未来汽车的互联需求，车规级芯片亦需要强大的计算能力，能够适应更高的数据要求。

　　2.2 车联网

　　恩智浦(NXP)半导体大中华区汽车电子业务部总经理陈伟进：以下几个方面将驱动汽车电子产业的发展。首先，节能环保、绿色能源技术的倡导，催生了在相关汽车电子领域一系列的技术变革，例如基于恩智浦“局部网络”（Partial Networking）技术的CAN物理层收发器TJA1145T，以及具备该功能的SBC（System Basis Chip）芯片UJA1168TK，在整车能耗管理方面具有显著的优势， 该技术使得整车网络中的电子控制单元只有在收到特定的关联报文情况下才会被唤醒，从而达到降低整车网络功耗的目的。

　　其次，由于IT行业与传统汽车行业的融合，如何为人、车和基础设施之间提供安全可靠的互联功能成为未来发展的一大热点，无论是车内网络互联，包括传统的CAN、LIN、Flex Ray通信，以及未来的以太网在车内的普及，还是车与车（C2C）以及车与外部世界的互联（C2X），恩智浦在相关领域都有非常多的投入与创新，例如在C2X领域，恩智浦、思科和Cohda Wireless三家企业发挥各自优势，使汽车物联网成为现实。

　　再有，安全可靠的通信。“黑客”与“病毒”不再只是IT行业的专有名词，这一切将在汽车电子行业得以复现，如何保障汽车物联网的信息安全将成为整个汽车产业的使命。得益于在智能卡领域的领先优势，恩智浦早已将相关的技术应用于汽车电子当中，例如在汽车智能钥匙、引擎防盗、NFC和C2X等需要高可靠加密通信的应用领域提供解决方案。

　　2.3 仪表和导航、主动安全的SoC方案

　　富士通半导体（上海）有限公司 市场部高级经理周浩洋：网络时代的来临，使人们希望汽车能够成为生活及工作方式的延伸，在汽车上就像待在自己的办公室和家里一样，可以处理工作事物和生活琐事。因此，汽车电子的消费电子化趋势尤为明显，汽车将具有更好的智能化和网络化，更高的安全性。

　　针对以上趋势，很多半导体厂商开始开发高集成度、高性能SoC系统解富士通半导体(上海)有限公司 市场部高级经理周浩洋决方案，发力车载人机交互、车载辅助驾驶和车用系统总线领域。首先车载人机交互最常用的界面就是车载仪表和导航，导航的信息化和职能化已经有一定程度的发展，可是仪表领域还是长期保持不变，该领域的一个发展方向正是特斯拉倡导的，就是用大的TFT屏替代传统的机械仪表，这部分需要多种半导体技术的支持，包括主控SoC驱动图形，总线架构收发芯片保证远距离的传输，更多需要半导体厂商去做先行开发和技术研究投入。

　　主动安全的发展也是一个重要的趋势，特别是基于摄像头的主动安全技术。这个涉及到的IC器件包括摄像头、主控SoC和图像算法。主控SoC需要有多路视频（摄像头）输入接口，基于硬件的拼接算法。这都需要半导体厂商考虑应用需求的发展，提前布局产品的开发。

　　3、IP助力高性能视觉和图像SoC

　　ImaginationTechnologies 业务发展副总裁Volker Politz：汽车行业对集成更智能化、丰富多媒体技术的需求不断增长。这是因为汽车供应商开始认识到集成和应用强大GPU的重要性，比如用于娱乐信息系统中的先进3D图形技术的Power VR Rogue内核和用于ADAS中的节能GPU计算。由于汽车制造商要求高性能的视觉和图像技术，例如，Imagination的Power VR Raptor内核，来实现诸如车道识别、防撞系统及其他安全相关产品特点，我们也看到越来越多的摄像系统进入汽车中。

　　另外，随着更多的操作系统比如Android Auto 和QNX被用在汽车中，丰富的应用程序将成为越来越重要的汽车独特卖点。

　　4、安全、环保、舒适

　　4.1 多种安全措施

　　ADI公司汽车电子行业中国区市场经理许智斌：车用半导体IC的特点与发展趋势可以分以下几个方面。

　　● 主动安全。在辅助驾驶领域，E-NCAP(欧洲安全碰撞测试)已经引入了相应系统的加分项，国内标准也在快速跟上。这个领域将带来雷达、视觉信号处理芯片的又一增长驱动。而着眼于未来，高级驾驶辅助系统(ADAS)将会是未来两三年汽车电子市场的开发热点，将带来高性能DSP、视频转换器、视频放大器、射频等芯片的需求增长。随着平台和解决方案成本的下降，ADAS系统的配备已经从高端车型向中端甚至入门级车型中快速渗透。

　　● 预测安全。在高速过弯，湿滑地面行驶，快速变道等驾驶情况下，侧翻与稳定性控制(ESC)是对当今主流安全系统的全新改进。需要更多的MEMS加速度传感器和角速度传感器来感测碰撞的不同部位以及车身姿态。同时，多种传感器的融合，来降低系统复杂度和系统成本。由于这样的传感器往往安装在振动比较恶劣的位置，所以需要传感器具有很高的振动冲击抵御性。TPMS和ESC（车身动态稳定系统）的装车率在快速上升，同时标配ESC系统的车型也在不断增多。由此带来的电子系统数量和规模在不断扩充，尤其需要更多的MEMS传感器来感测碰撞的不同部位以及车身姿态。同时，多种传感器的融合，来降低系统复杂度和系统成本，也是另一个趋势。

　　● 被动安全。如果在主动安全和预测安全的机制都无效的情况下，那么就需要有效的被动安全机制最大限度地减轻驾驶员和乘客在事故中的损伤，同时也要兼顾行人在碰撞事故中的安全。全面有效的安全气囊系统在此时就尤为重要，是最后一道防线。ADI至今已经交付了超过5亿个MEMS传感器，新一代的用于气囊加速度传感器ADXL185/ADXL189/ADXL188/ADXL288，用于ESC和Rollover/Rollstability的角速度传感器。ADXRS800在内部集成了众多的系统功能，比如自测、信号带宽设定、门限触发、对振动的优良抵御性等等。

　　4.2 马达与图像

　　东芝电子(中国)有限公司技术统括部高级经理黄文源总结如下。

　　● 效率：针对效率的改善，马达控制技术成为关键。现在一辆高档车中大约会用到80个左右的马达，所谓的旗舰车型更是用到了100个以上大小不同的马达。马达的高速、低噪、高效率控制技术将成为今后重要的技术课题。

　　● 安全：针对安全性，在推进NCAP法制化运行的市场中，1fps的数据量的增加，多个识别应用同时执行等的要求的出现，图像处理、识别用的处理器的高速处理能力和低功耗的并存将成为极大的技术课题。

　　对应的半导体、IC方面趋势如下：

　　● ADAS和IVI领域

　　(1)图像识别IC

　　作为世界性的法规，NCAP的活动领域在不断扩大，对车辆、车道线、行人、标识等多种对象的同时识别性能成为必要，一方面由于车辆中装载位置的限制，要求ADAS用的图像识别处理器要实现高性能加上宽温度保证、高可靠性、低功耗等的技术指标。另外，作为今后的竞争领域，能使各个汽车制造商、Tier1（零部件一级供应商）厂商所持有的各自的算法便于兼容的构架是十分重要的。

　　(2)车辆仪表用图像处理IC

　　针对车载用的TFT显示仪表，今后将不断地发展并普及到一般车型，另外，据预测，作为驾驶员所需信息的显示，HUD（抬头显示）的需求将逐渐增加。在这种情况下，一方面要求汽车仪表用图像处理电路，要具有高品质的图像处理性能，多路的图像输出I/F；另一方面，针对汽车仪表也要求系统的小型化。另外，里程计的修改防止等的安全功能的需求也将逐渐增加。

　　● 马达驱动MCU&IC

　　(1)马达驱动电路是由高耐压混

　　合信号生产工艺加上驱动级或者是预驱动级所需的正弦波驱动逻辑混合而成的单片电路。并且，高结温保证（175℃保证等等）、低噪声化、机电一体化成为重要的课题。

　　(2)马达用MCU，在从引擎作为

　　主要的动力源的行驶系统转变为以马达作为动力源的行驶系统的巨大变化的情况下，为了进一步改善每公里行驶费用而要求系统实现小型化，高转速成为必需。

　　4.3 TI策略

　　德州仪器（TI）处理器业务部业务开发总监蒋宏：未来的汽车将会更加安全、环保和智能。下一代的汽车将会通过传感器来监控驾驶员及汽车周边的环境，而车载的通信系统会将所有的数据与信息进行整合与分析。相比目前使用的车载通信系统，未来的系统不仅会在速度上提升百倍，同时也会更加轻便，从而减少汽车的二氧化碳排放量。无论是用于汽车智能前照灯的DLP技术，还是用于下一代智能显示和雷达系统的技术，未来的ADAS处理器将会更加的智能与强大，并且会朝着无人驾驶的方面发展，半导体也终将成为智能汽车与打造完美驾驶体验的核心。

　　对于许多人来说，汽车可能是他们的移动生活空间或办公场所，汽车的智能化也为提升驾驶的趣味性带来更多的发展空间。未来的汽车将在不同部位集成不同的信息娱乐设备，并在驾驶时通过屏幕以及其他装置（抬头显示，等）为驾驶员显示所有的关键驾驶信息。未来车厂的差异化很多来自于人机交互和使用体验，汽车从以前我们认为是纯机械的产品，慢慢会转化成机械+IT的产品。

　　4.4 环保、信息与舒适、安全

　　罗姆（ROHM）半导体公司：

　　现预计在2020年之前，全球汽车的销售量将以每年3%～4%的速度增长，而与之相比，汽车的电子元器件相关产品则超过汽车销售量增速，以每年7%～8%的速度增长。

　　汽车电子化的主要原因有3大关键词——环保，信息与舒适，安全。

　　为了贡献于其中，ROHM正在着力充实提供汽车各电子控制部位所需的供电电源的“电源IC”产品。此外，ROHM和行业顶级厂商英特尔合作，加速参考业务。2013年，ROHM又为英特尔Atom处理器E600的后续平台、面向汽车信息娱乐系统的Atom处理器E3800系列开发了电源管理IC。

　　5、模拟器件

　　5.1 开关电容器充电泵稳压器受关注

　　凌力尔特公司电源管理产品副总裁Don Paulus：预计至少在未来的几年时间， 模拟器件增速将高于行业的整体水平。这是由于电子装置取代了传统的机电和液压系统，因此一部标准的中型车辆如今包含了100多个处理器和几十台电机。车辆中分布式系统和诊断功能的激增对数字通信提出了更高的要求，这反过来又推动了数据速率的提高以及数字收发器需求量的增加。

　　历史上，线性稳压器一直用于数字处理器、收发器和相关组件提供稳压的电源。但是随着功率需求的增加，使用线性稳压器带来的问题越来越多。线性稳压器是简单和低成本器件，其具有非常紧凑和易于设计的应用电路。不过，当用于把汽车电池电压转换为数字组件所需的低电压时，此类稳压器的效率低下。

　　对于系统设计师而言，一种替代方案是用开关模式 DC/DC 转换器来取代线性稳压器。开关电源具有很高的效率，但也带来了其特有的难题，包括电感器的选择和供应、环路补偿和降低辐射 EMI、以及解决方案相对复杂和占板面积较大等。

　　传统线性稳压器应用的第二种替代方案是开关电容器充电泵稳压器。此类组件既拥有线性稳压器解决方案紧凑和简单易用的优点，同时又缩小了线性稳压器与开关稳压器之间的效率差距。凌力尔特提供了一个非常适合于这类应用的高电压充电泵稳压器系列。例如：LTC3255可采用一个范围为4V~48V的输入电压提供高达50mA的负载电流，故障保护范围则为-52V至60V。其无负载静态电流仅为20μA。从12Vin至5Vout转换的效率高于80%，而从12V至3.3V转换的效率则为55%，产生的功率损耗仅为线性稳压器的大约50%。与线性稳压器不同的是，充电泵亦可用于负输出和降压-升压型应用。

　　5.2 48V系统带来新的机会

　　Intersil公司精密产品副总裁Phillip Chesley：电源管理领域随着汽车采用新48V系统而产生新的机会。汽车电子向48V的升级需要可靠且兼顾性价比的解决方案，这其中对技术水平要求之高，对半导体厂商而言确实是个非常大的挑战。目前仅有极少供应商能够提供60V汽车级的解决方案，以提供支持48V标准所需的设计裕量。因为标准高压工艺的输出电压精度和纹波并不支持混合信号器件，如精密转换器和放大器，所以许多供应商都在开发能够在高压工艺中经济地提供所需精度的技术。

　　需要强调的是，对于汽车电子系统而言，对电源效率的要求同样是必不可少的。例如，Intersil通过创新电源解决方案使HEV（混合动力系统）和pHEV（插电式混合动力）的效率提升了10%（通过监测和平衡电池芯电压的精度至2.3mV）。该项数据的提升在实际应用中的体现，意味着驾驶距离可从100英里增加到110英里。再以电池组的寿命为例，电池组的保修期通常为10年，10%的效率提升意味着其寿命可延长一年。

　　5.3 半导体配合汽车电子的关键趋势

　　安森美半导体中国区应用工程总监吴志民：半导体技术不断配合汽车电子的关键趋势。例如安森美半导体配合整车厂在新车型中应用自动“启动/停止”(Start/Stop)功能，当汽车因为堵车或等红灯而停下来时，这种创新的系统自动关闭发动机(熄火)；而当驾驶人的脚从刹车踏板移向油门踏板时，就自动重新启动发动机(点火)。这就帮助降低不必要的油耗，降低排放。

　　又如，LED已经广泛应用于汽车外部及内部的照明。由于LED尺寸小，能够配合美观别致的前照灯系统外观造型设计，还能帮助提升汽车的主动安全性。例如，基于LED的自适应前照灯系统(AFS)可以改善夜间转弯照明。

　　汽车应用也需要优化发动机及变速箱控制，采用更加优化的传感器及传感器接口，以及用于车载网络的LIN、CAN和Flex Ray收发器等。

　　由于汽车应用环境空间受限，同时也面对高温等问题，用于汽车应用的半导体需要提升集成度，采用小巧及更高热效率的封装，减小占位面积，并提升耐高温工作能力。如应用于汽车发动机点火模块的IGBT，要求减小尺寸，提升长期可靠性及提高保护等级等。

　　5.4 DC/DC转换器和充电器等多种电源集成

　　国际整流器公司（IR）技术市场和销售执行总监Marc Le Grain：汽车电子技术最为重要的课题之一便是电池电压从12V（目前的铅酸电池）提升到48V和400V（锂离子电池）。这种变化要求将汽中车的DC/DC转换器和充电器等多种电源进行集成。

　　为了解决电池板网电压提升的问题，IR特别针对汽车应用等产品，开发出像IGBT这样可以耐受最高1200V的击穿电压的半导体。逆变器要求优化的IGBT技术，它将导通和开关损耗以及短路性能进行折中， 而转换器正在采用超快速的IGBT，可以允许最高达200kHz的开关频率，以降低滤波的成本和占位面积。

　　电子产品供应商也在努力开发创新型技术，提高电流密度，以实现电动机械环境中的电子产品的集成，因此，那些要求线缆和连接器的单个的电子模块将被取代。这些开发大大缩减了系统成本和尺寸。在最近的几个季度，出现了大量的封装创新，用以提高功率密度和缩减系统尺寸。

　　5.5 IGBT和MOSFET的重要性

　　飞兆半导体资深技术专家兼技术市场工程师Gar yWagner：功率电子将在汽车应用中发挥更多重要的作用。由于汽车制造商需要设计对环境影响更小、更高效的车辆，将汽车系统电气化变得必不可少。分立功率技术比如有更出色短路保护性能、擎住效应抵抗力更强、更低饱和压降的场截止沟道IGBT，以及低导通损耗、增强的开关性能的超结MOSFET技术将使这些电气系统得以推广。另外的趋势是对电源管理和包括诊断能力在内的控制功能的整合，以及功耗和整体尺寸减小。

　　具有低导通损耗且能以更高频率工作的坚固耐用的IGBT和MOSFET技术非常重要。IGBT的发展趋势是朝更高的开关速度、更低的饱和压降、更强的抗短路能力方向发展；MOSFET的发展趋势需要有更低的导通电阻和更高的开关速度。同时，栅极驱动IC与新创的分立功率器件技术控制需求一起发展，让系统设计者能充分利用功率器件增强的开关特性。封装趋势包括使用模块集成分立功率器件、附加的控制和诊断电路，从而缩短设计周期，提高系统效率，减少尺寸，提高散热性能。

　　Fairchild关注内燃机点火系统中的IGBT，以及辅助电气系统里对三相电机进行控制的功率模块等若干领域。

　　6、车用存储器方案

　　美光（Micron）半导体技术有限公司汽车事业部市场战略总监Tullio Cettolin：微处理器单元、存储器和计算能力正在成为汽车驾驶系统的关键元素。电子系统复杂度越来越高，这就要求有更多具有更大容量、更好性能和更高可靠性的半导体产品，具体来说即是存储器解决方案。

　　导航和3D地图、交通监测、天气信息、汽车收音机、多媒体紧急呼叫和语音识别等信息娱乐应用都需要高容量易失性和非易失性存储器。在高容量非易失性存储器方面，eMMC存储器是最适合于这些应用的解决方案。

　　eMMC是一种标准化的管理型NAND存储器架构。为汽车行业定制的eMMC嵌入式存储器架构具备特定功能，可满足汽车行业的需求。例如，美光半导体的eMMC产品包括专门用于进行故障分析的测试点。通过这些测试点，测试系统可直接访问模块中的NAND组件，无需通过控制器发送数据。这样即可对整个存储器组进行全面检查。

　　在汽车行业中，半导体存储器的另一个引人关注趋势是汽车应用对于低功耗存储器（尤其是LP DRAM）的需求和采用日益增加。这主要是由于汽车总是保持在联网状态，这也意味着汽车中的许多系统总是保持在运行状态，或至少处于“待命”模式，已准备好快速完全启动整个系统，包括所有信息娱乐应用、仪表板和ADAS模块。

　　7、FPGA加速汽车电子的发展

　　Altera汽车业务部信息娱乐和驾驶信息战略市场经理John Goldie：对于汽车系统的设计人员而言，与构建模块化ASSP或者功能固定的ASIC相比，现场可编程门阵列(FPGA)能够提供非常独特而且灵活的解决方案。FPGA支持设计人员根据自己的特殊需求，自由地在架构中划分CPU和硬件加速功能。以并行的方式在架构中放置关键处理单元，可以实现大吞吐量、低延时和确定性延时特性。这非常适合对安全性、系统干预以及引导/自动驾驶判断等有要求的关键系统。系统能够灵活地实现，可以直接在需要的地方构建功能安全(ISO26262)，而安全uC方法只能监视数据在芯片上的输入/输出。对于FPGA，可以在需要的任何地方放置内置自测试(BIST)、诊断和检查，甚至是冗余功能。

　　Altera最近发布了14款Cyclone VSoC系列器件，扩展了其AEC-Q100产品。AEC-Q100认证产品满足了汽车电子委员会的测试要求，为汽车应用提供合格的集成电路。SoC具有双核(或者单核) ARM Cortex-A9 MPCore处理器，以及含有两个控制区域网(CAN)控制器和两个以太网MAC(介质访问控制)的多个外设。

　　王莹　《电子产品世界》编辑

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