引言
随着电子设备在汽车整车中的应用比例越来越高,汽车电子已经成为汽车差异化的标准之一。今后汽车电子系统的发展趋势也将绿色环保、节能减排的方向发展,尤其是降低CO2的排放率、提高燃油的利用效率等。虽然近一两年,中国的汽车市场的增长越趋缓慢,但不可否认它仍然是最具发展潜力的市场之一。2012年EDN China汽车电子论坛深圳站于8月29日与Nepcon展同期举办,共有180名左右的技术工程师参加了此次论坛,论坛云集了诸如飞兆、富士通、飞思卡尔、德州仪器、力科、CSR等优秀半导体生厂商和测试测量仪器提供商,和与会的工程师一起分享了汽车电子行业的发展现状以及所面临的一些挑战等内容。
飞兆:栅极驱动器实现先进汽车电子系统
面对目前汽车领域的发展趋势,如提高燃油效率、减少CO2排放、更高可靠性、更小的外形尺寸、更严苛的工作环境等,对于汽车电子系统的功率密度和抗噪能力以及能效等方面也提出了更高的要求,这也是目前设计人员面临的针对汽车环境优化设计的挑战,设计人员除了需要满足上述的要求之外,还将面临更短的设计周期等问题。
汽车用栅极驱动器相对于分离式解决方案,能够减少元件数目和减小PCB尺寸,在宽电压尖峰范围内提供强大的抗干扰能力,并帮助降低IGBT和FET的开关损耗,提供快速开关、欠压闩锁保护,还可提供低于50ns的高侧开启/关断传输延迟。栅极驱动器能够为典型的汽车应用提供包括辅助负载管理、功率转换器、高压柴油和汽车燃料喷射、引擎阈控制、马达驱动等应用。飞兆半导体的汽车用大电流低侧栅极驱动器可驱动包括接地电源电路中的MOSFET器件、开关柴油piezo喷射器和低功率转换器、具有CMOS或TTL逻辑输入的单沟道和双沟道器件等功率器件,还可通过MOSFET器件的Miller Plateau区域来实现MillerDrive架构快速转换等功能。
MillerDrive架构可提供高效的电流传输。普通半桥器件可用于有源循环的单端负载PWM的配置以及接地负载或连接至电池的负载,全桥或多相配置的器件可用于雨刷、泵和双向冷却风扇等。飞兆半导体的高压半桥高侧驱动器可负载高达600V的高压,是用于在12V或24V电压下工作的低压负载的经济解决方案,也可应用于如直接燃油喷射系统等的中等电压应用中。飞兆半导体的高压大电流栅极驱动器则可提供快速的开关速度和低传输延迟,工作频率可达到250kHz甚至更高,也可为半/全桥类电路系统提供更好的抗噪能力和较大的负电压耐受性能以及更大的功率密度,可应用于EV/HEV电气系统以及前端全桥型正激变换器的驱动等。
2012 EDN China汽车电子论坛成功举行
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富士通:致力发展汽车电子平台
一个成熟的汽车电子设计平台可以为客户提供模块化的系统设计,包含软硬件设计的鲁棒系统,更好的逻辑控制,还能减小设计的复杂性,缩短产品的上市时间,增加价格谈判的砝码。面对日益复杂的汽车电子系统设计以及紧凑的设计周期,富士通认为上述的汽车电子设计平台非常必要。
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面向全球市场提供行业解决方案的综合服务供应商富士通半导体的汽车电子设计平台产品是一个庞大的家族,范围覆盖了车用仪表/网关、安全气囊、ABS/EPS、HV/EV/EPS马达控制、汽车音响、加速传感器/角度传感器、空调等技术应用面。富士通提供满足AUTOSAR(Automotive Open System Architecture)标准的32位MCU以及具有高性价比的16位MCU,并正在开发满足多核应用的MCU产品。针对16位MCU,通过引入具有HIS推荐条款的AUTOSAR标准,解决不断增加的ROM/RAM容量问题,也可对系统软件重复使用。富士通的FR81S系列32位MCU都兼容AUTOSAR MCAL 3.0/3.1标准协议。另外,富士通也保持和第三方工具提供商的合作,如ECU软件调试以及提供代码生成等软件工具的厂商。
富士通也在积极开发新的MCU产品线,16FXS产品线包括Flash容量从32KB~384KB,引脚从48pin~144pin的不同组合;FR81S产品线包括Flash容量从256KB~1024KB,引脚从64pin~208pin的不同组合产品,满足不同客户的开发需求。这两条产品线都具有高性能、硬件辅助功能、符合AUTOSAR标准等特点,是汽车开发商的理想选择。
飞思卡尔:完整汽车电子解决方案迎合中国市场
2009年,中国的汽车生产量获得了爆发式的增长,但此后开始急剧下降,至2011年达到了一个历史最低点, 2012年上半年,中国的汽车生产量只增加了4.84%,预计到2015年都会维持这样一个缓慢增长的趋势。面对目前环境问题的突出,对于能源汽车的需求将不断增长,在汽车中的电子使用量也不断增加,飞思卡尔认为有4个主要增长的利润领域,它们分别为:车身安全领域、行车信息及车载娱乐、动力系统、车身底盘以及安全系统方面。
飞思卡尔作为汽车电子领域的领先提供商,目前是排名第一的车用MEMS传感器提供商、排名第二的车用微控制器提供商、排名第四的车用IC以及模拟器件提供商,大约在50%左右的汽车中都使用了飞思卡尔的电子产品。飞思卡尔在车用电子产品领域具有长期的开发经验,产品具有高性能、安全性、符合汽车电子严格标准的特点。飞思卡尔在8位、16位车用MCU产品方面都有完善的产品目录,客户可根据自己的开发需求选择适合自己的产品应用,尤其是飞思卡尔的16位S12G MCU系列,可为客户提供灵活的内存、封转和成本选项。但目前的汽车电子市场也在不断推进,32位MCU也越来越多地应用于设计中,16位MCU的市场占有率渐渐缩小。飞思卡尔针对车身不同的应用需求,提供满足不同开发需求的32位MCU产品,帮助客户最大化使用IP、降低开发风险、缩短产品的上市时间。
随着ISO 26262标准的发布,对于汽车电子的使用又提出了严苛的要求。飞思卡尔的MCU都符合该标准,针对车身安全系统、行车信息及车载娱乐、动力系统、车身底盘以及安全系统4个方面都推出了完整的产品开发系列以供客户选择。未来汽车电子的发展趋势将是绿色、健康安全以及网络连接。飞思卡尔在每个子系统方面都有完整的解决方案,提供安全、环保的产品。
力科:汽车总线测试方案
随着现代汽车电子系统的日益复杂,所需传输数据越来越庞大,高效的总线系统必不可少。目前,主流的汽车内部互连协议为CANBus、LINBus和FlexRay,后两者的应用目前还相对较少,但也占有一定的市场份额。为了保证总线传输的准确性以及安全性,测试是最好的方法之一。
测试仪器的提供商美国力科可以提供基于数字示波器平台完整的总线测试解决方案,在总线出错时,可快速识别错误类别以方便解决问题。对于CANBus总线,力科提供的CANBus TD软件包括了CANBus的触发、解码功能,而CANBus TDM软件除了包括CANBus的触发、解码功能外,还具有测量/图示功能。LINBus TD是针对LINBus的测试、触发与解码软件包,它完全支持LIN 1.3,2.0和J2602规范,触发数据帧的Break(Start of Frame),Message ID,Message ID+Data和Error Frames等协议内容,也是业界唯一完整的LIN总线触发器,一般的厂家只提供起始位(Start of Frame)触发。对于FlexRay总线,力科提供的FlexRay测试方案支持2.5Mb/s,5Mb/s和10Mb/s三种速率信号,该测试方案也是业界首家基于示波器的FlexRay总线测试方案。另外,力科的VBA汽车电子总线测试方案功能更为强大,它包括了CANBus TDM、LINBus TD以及FlexRay TDP的全部功能,并具有DBC格式文件导入和符号化解码等功能,可帮助客户提高车辆电子系统研发效率,缩短开发周期,加快产品上市时间。
面对未来车载电子系统的不断增长,消费者对于互连需求的不断增加,上述的三种总线将可能无法满足用户的传输需求。MOST(Media Oriented Systems Transport)是一个用于汽车行业的高速多媒体网络总线,其最初的设计目的是提供更低成本的标准化方案以同时管理多个音频和视频功能,目前也已有很多汽车产商使用。2007年针对大众市场推出了MOST50 ePHY标准,2012年又推出了针对高端市场的MOST150 oPHY标准,力科可提供这两种标准的物理层测试软件包。但由于BroadR-Reach标准的开发和使用,对于MOST的普及可能会产生一定的影响。BroadR-Reach由博通公司设立,是专门为满足汽车半导体市场的严格要求而设计,它允许多种车内系统同时通过单对非屏蔽双绞线存取信息,由于不必使用笨重的屏蔽电缆,可以减少30%的线缆重量,帮助汽车制造商降低80%的连接成本。力科的QualiPHY一致性测试软件可同时满足MOST和BroadR-Reach的测试需求,自动生成全部的测试结果报告,支持非常多的标准。力科也是目前唯一能够提供物理层一致性测试方案的厂商。
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CSR:提供先进车载娱乐方案
自1998年从Cambridge Consultants分离出来并成立公司,CSR一直是通信领域的领先供应商,并于2011年2月和美国成像技术公司Zoran合并,将其成像和视频技术应用于Wi-Fi、蓝牙和定位产品中,巩固了其在通信领域的市场地位。CSR在连接、定位和视频/音频领域都有完整的解决方案,拥有数量众多的客户群,办公室网络遍布全球,在智能蓝牙、图像捕捉、语音音乐、定位以及车载娱乐五大平台都获得了可观增长,尤其在车载娱乐方面的产品,至2015年,车用蓝牙的市场占有率将上升至72%,Wi-Fi将上升至30%,定位系统应用至2017年将上升至65%,导航SoC的需求也强劲增长。
CSR的产品可应用于汽车中的行车记录仪、车载娱乐系统、后座视频、胎压监测系统、后视摄像机等方面,CSR的车载娱乐平台可以方便地添加行业领先的CSR蓝牙、蓝牙低功耗、Wi-Fi和Wi-Fi Direct无线连接产品。CSR的汽车电子团队也遍布全球,为每一位客户预集成并预优化这些硬件及软件组件,确保为客户提供具有更好性能的产品,显著缩短开发周期,从而使客户无需自己付出辛苦的劳动去集成并优化这些不同的技术,为客户提供及时、专业的技术支持,加快产品上市的步伐。
CSR在汽车电子市场已有10年左右的蓝牙产品、12年的GPS产品和3年多的SoC产品设计经验。CSR致力于为客户提供形成差异化设计的产品,所有产品都能自动升级并符合相关标准的规定,保持与领先OEM产商的交流,及时获得在连接和定位系统方面的发展趋势,利用CSR的技术开发符合发展趋势的产品。目前,CSR是2010/2011年度车载娱乐领域排名第四的半导体提供商,市场份额占有率为5.8%。之后,CSR也会在车载娱乐系统领域积极开发新的应用,为驾车者提供更安全、更实时、更娱乐的驾车体验。
TI:Hercules系列MCU平台助力系统安全设计
随着移动设备的爆发式增长,对于信息安全的要求也越来越高。据之前的相关统计,60%的移动设备可能会泄露用户的个人信息,对信息的保密性造成很大的威胁。TI的Hercules MCU系列可以为开发者提供对安全性要求严格的应用,如医疗、航空、工业以及汽车电子领域等。
在汽车电子领域的安全标准于2006年开始制定,其中1-9部分已于2011年11月份作为国际标准发布,第10部分的内容将作为最终版的标准于2012年的中旬发布。而对于ISO 26262标准还没有国家明确规定要求厂商执行,但至2012年年底,许多OEM厂商将要求新的产品必须符合ISO 26262标准,需要对已经生产出的产品进行重新设计以符合ISO 26262标准,如硬件、软件和系统设计需要变更时,更新的产品必须按照ISO 26262标准来设计;还未生产使用的元器件也都必须符合ISO 26262标准,这些元器件不仅本身需要符合ISO 26262标准,在组合成为一个系统后也需完全符合该标准。TI的Hercules安全 MCU平台基于ARM Cortex内核,可利用硬件提供安全特性,检测是否有随机故障,避免系统出错,具有单位纠错和双位纠错能力的闪存,使用于高性能应用的场合,如医疗和汽车电子等领域,帮助用户缩短产品上市的市.
TI也致力于和客户维持长期的合作以及创新。TI具有强大的研发能力以及生产能力,在汽车电子领域拥有20多年的产品生产经验,可满足不同客户的不同需求以实现产品的差异化,TI还可提供完善的软件支持服务,帮助客户缩短产品上市时间以取得先机。
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