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专家热议汽车电子的新趋势

http://cn.newmaker.com 3/14/2010 今日电子

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展厅 2	汽车电子展厅车灯, 遥控发射器, 汽车娱乐系统, TPMS胎压监测, 汽车防盗器, ...

根据市场调查机构中投顾问的数据，在巨大的市场潜力与国家激励政策的双重推动下，预计到2012年，中国汽车电子市场规模有望突破3200亿元。

那么，目前市场对汽车的安全性和汽车信息娱乐系统等有哪些新的要求？继CD/DVD、MP3和电视显示屏之后，什么又将是下一个被大量移植入汽车的产品呢？

针对今日电子杂志提出的行业热点问题，本次论坛邀请到的来自电源管理、存储、传感器和微控制器等各类半导体器件的供应商都给出了精彩的回答。

■ 问：目前市场对汽车的安全性、汽车信息娱乐系统、动力传动系统、网络和其他系统有何新的要求？贵公司的哪些方案可以满足这些需求，还面临哪些挑战？

爱特公司军用和航天产品市场总监Ken O’Neil：开发更安全、更便利、更舒适的汽车是市场的主要趋势。除了提高燃油效率外，增加车载娱乐的电子内容、延长汽车寿命，以及驾驶员辅助和安全功能都是重点项目。

在动力传动应用方面，无皮带(beltless)引擎、集成式启动电机、电动转向和机电阀门控制等功能已越来越多地采用基于电子的系统来取代纯机械系统，从而提高可靠性、性能和效率；车载娱乐和信息娱乐型应用的发展重点则包括连接能力、GPS导航，以及集成式仪表台应用；车身电子功能，如无匙门禁、侵入报警、空调控制和四季雨刷等，都是发展更安全电子产品趋势的一部分；能够根据汽车底盘发送的信息来决定是否打开的智能气囊将成为新兴的功能；而采用纯电子控制的电控制动技术，也会取代机械式手/脚杠杆装置。

爱特公司现有的解决方案能够应对未来的挑战，满足市场对更高集成度、更高可靠性和更低功率的解决方案的需求。ProASIC3系列是目前市场上唯一支持135℃结温的FPGA产品。该系列通过了AECQ-100标准认证，备有各种密度和封装。功耗是与性能折中平衡的另一个重要因素。功耗极低的 IGLOO系列FPGA独特的Flash*Freeze模式能让器件在进入睡眠模式后，在25℃、静态待机模式下维持低至5μW的功耗。

ADI公司汽车电子部门副总裁Thomas Wessel：用户需求和政府法规正在推动汽车应用的发展，使之具备更高的智能性，即更好地解决如何节省燃油、延长电池续航时间和节省电池电量、何时触发被动和主动安全系统、如何获得更佳的引擎性能、更低的废气排放、导航以及提供增强的车载娱乐体验。这种日益增长的对智能的需求意味着更多的信号处理，同时也在信号处理方面带来更多的挑战。解决这些挑战是ADI的专长。

例如，电子稳定性控制和高级驾驶辅助系统(ADAS)等安全系统造就了更强大的主动安全系统。这样的系统不仅需要更精确的惯性MEMS传感器用于测量加速度和偏航速率，而且需要更先进的雷达和视频信号处理，其中数字信号处理技术水平也相应需要进一步提高。ADI公司作为MEMS、RF、放大器、转换器和DSP领域的领导者，可为实现这样的系统提供相应的技术。而所面临的挑战在于，如何以最低的成本使产品具有最小的尺寸、标准IC占位面积、支持标准通信的扩展特性集、最高的可靠性、可在更高和更低温度工作条件下的鲁棒性及易于配置等特性。

Atmel汽车业务部高级市场总监Matthias Kastner博士：爱特梅尔有三条产品线瞄准汽车市场：微控制器业务部、无线射频和汽车业务部，以及存储器业务部。爱特梅尔在汽车连网应用中尤为积极，可以提供完整的解决方案，包括稳健的连网收发器IC，以及能够非常高效地处理各种连网协议的专有AVR微控制器。

在单一芯片上集成更多的功能是目前最大的挑战，但同时也是一个重要的商机。爱特梅尔正在积极开发新的工艺技术，以实现目前所无法企及的集成水平。

飞思卡尔半导体汽车电子工程经理康晓敦：汽车安全性是集成电路设计师面临的一大挑战。例如，目前复杂的安全气囊系统是从最初采用的单个驾驶员侧系统逐步演进而来的。飞思卡尔拥有广泛的中高g值加速度传感器和相关的控制技术，能提供更复杂的安全气囊系统，包括前部和侧面碰撞保护以及其他头部和膝盖防护。

未来的汽车信息娱乐系统是将家庭用的一切都可以“搬”到汽车上，当然由于汽车的使用条件非常苛刻，用到汽车上的很多产品均要求重新设计。实际上未来的娱乐系统除了我们能想到的硬件设备外，还通过各种网络与汽车通信系统和控制系统连接，实现语音等自动控制及诊断等功能。再就是一定要有优质的第三方服务，如通过高速无线网实现新闻、影片等的实时点播等。

针对汽车娱乐，飞思卡尔的主要产品是MPC5200系列；屡获殊荣的Symphony DSP系列产品的应用范围已扩展到家庭娱乐、汽车和专业音频应用中；ColdFire音频处理器MCF5251为汽车和消费电子市场带来便携式音频娱乐。

随着各国政府制定了更为严格的排放标准，开发符合排放规定的清洁片解决方案成为芯片供应商的主要研究方向之一。飞思卡尔的32位汽车微控制器 MONACO（MPC563xM系列）利用强大的处理能力和集成的数字信号处理引擎功能优势，可以有效地检测引擎爆震，降低CO2排放，减少引发温室效应及全球变暖的汽车排放问题，并为新兴市场提供了经济高效的引擎控制设计。

IR汽车产品业务部副总裁兼总经理Henning Hauenstein：在我看来，汽车市场的主要发展趋势取决于四方面的要求，包括环境、安全、信息和可接受性。每种要求对于汽车中原有及新型的功能和系统都有着重要的影响。

先谈环境。排放管制法规及市场对更佳燃料效益的憧憬，推动了汽车内燃引擎和动力装置的电气化强大需求。

近年汽车安全系统由“被动”趋“主动”，希望在关键的情况下为驾驶员带来所需的支持。因此，有很多前瞻性系统都会被引入汽车当中，如车道偏离警告系统、用来测量与下一辆汽车距离及环境的雷达感应器、让驾驶员在漆黑及烟雾中都能够看得见障碍物的夜视系统、遇上危险时可以在驾驶员还未察觉下便紧急刹车的电子制动系统等。

根据有关统计，路人在交通意外中的死伤率中占很大的百分比。政府对此非常关注，因此定出了相关的要求，例如，要求汽车具有减低对碰撞者影响的动态系统，以及更善于辨认路人的系统。为满足这个要求，汽车的照明系统必须得到改进，如引入智能式高强度放电灯 (HID) 及发光二极管 (LED) 灯，以便动态管理光线方向及形状。

第三项是信息。这方面的要求完全出于消费者希望汽车环境内可以融合更多惯用的消费性产品的渴求。我们相信D类音频功能正好在汽车内派上用场，并拥有专门为汽车应用而设计的D类音频产品系列。

可接受性也十分重要，因为新型的汽车系统和功能无论有多精彩，最终都要能够让普遍的用户使用得起。我相信像IR这类第三层供应商，在实现可接受性方面将可做出更大程度的贡献，因为我们提供的电子技术具有高度智能，并且经过优化，具有更高的效率和更好的性能，为我们的客户——第二层和第一层系统生产商——减低总系统成本。

国际整流器公司(IR)自1947年成立以来，一直肩负着开发节能电子技术的使命。我们在汽车电子方面的两大发展重点包括：一是凭借先进的针对应用的产品和芯片组，支持有助于提升燃料及能源效益、又能推动环保的解决方案；二是为大众汽车市场带来多元化的通用或针对应用的标准产品，针对汽车系统结构中较耗电的部分，进一步改善能源效益。

为了在这些市场领域上取得成功，IR特别成立了一个专门的汽车业务部门，负责管理5条产品线。基本上，这些产品足够涵盖今天的标准汽车以至未来的电动力或混合动力车中所有功率管理应用的需求。

IR提供两个主要的功率开关器件系列，包括MOSFET及IGBT。这些低、中、高压功率器件适用于传统的12V汽车及24V货车电网，以及总线电压介于600～1200V的高压混合动力车应用。我们更拥有一个能够为汽车和货车带来集成保护及智能的智能功率开关器件系列。我们可以供高达75V 的大电流模拟集成电路，以及可驱动高达1200V 功率开关器件（如用于混合动力车的动力电机驱动）的高压混合信号集成电路产品。

我们所有产品皆采用自行开发的专有硅工艺，再配合十分先进的专有封装技术，如我们最近发布的无键合线及100%无铅的DirectFET产品系列。我们的汽车业务部管理IR公司内最多元化的产品系列和应用。这一点充分展现了我们对汽车市场的重大承诺和发展重点。

凌力尔特公司电源产品部产品市场总监Tony Armstrong：我们认为，将取得显著成长的领域是汽车LED照明，特别是汽车前照灯。由于HB LED车前灯所需的供电功率通常为50W，因此其供电需特别关注热设计。凌力尔特的LT3755/-1/-2是一款60V、高端电流检测DC/DC控制器，专为从一个4.5～40V的输入电压范围来驱动高电流LED而设计。LT3756/ -1/-2采用了与其相同的设计，但可从6～100V的输入提供至100V的输出。这两款器件的“-1”版本均提供了外部同步能力，而标准和“-2”版本器件则采用一个开路LED状态指示器替代了该引脚的功能。所有这些器件都非常适合于众多的应用，包括工业、建筑和汽车照明。它们特别擅长于提供高功率输出，如汽车前照灯经常需要的50W功率。

对于我们所有的汽车电子产品，凌力尔特公司均按照美国汽车电子委员会制定的AEC-Q100标准进行鉴定。因此，这些产品可以在当今汽车的众多功能中积极地推广使用，包括汽车智能信息服务系统和信息娱乐系统、车身电子设备和引擎管理，以及安全系统和GPS/导航系统。

Microchip汽车产品组亚太区汽车市场经理陈颂恩：混合动力车辆的发展给当今汽车系统设计人员带来了新的挑战。根据某些市场分析报告，混合动力车辆的电子设备几乎是汽油动力车辆的三倍。

在混合动力车辆的嵌入式环境中，设计上的挑战层出不穷。随着这一市场的增长超越了低成本解决方案的要求，不可避免介入的角色——“标准”的重要性不应被低估。由于这一新兴市场要求分布式智能，低成本、性能导向的嵌入式控制IC就成为优选。

这一领域的应用由MCU、模拟IC和功率半导体共同驱动。Microchip Technology提供范围广阔的嵌入式解决方案，包括MCU和模拟IC。这些解决方案由于具有范围广阔的性能选项，使得设计人员能够选择适合的MCU 来满足系统需求，并选择适当的性价比。Microchip持续扩展其嵌入式解决方案的产品系列，为那些希望满足混合动力车辆子系统要求的设计人员提供解决方案。无论是DC-DC转换器、电池充电系统还是其他子系统，Microchip所提供的创新解决方案都能为设计人员提供开发低成本系统的灵活选择。

在混合动力车辆中，电机控制对于实现关键子系统（如动力转向控制和电池冷却）很重要。直流无刷（BLDC）电机比较常用，因为它尺寸小、可控性好且高效。BLDC电机正日益广泛地得到应用，从而取代传送带和液压系统、提供额外功能并增加行车里程。控制BLDC电机所需的磁铁和电子设备成本不断下降，有助于其应用于更多场合以及达到更高功效。

Microchip提供的dsPIC33数字信号控制器（DSC）系列支持强大的DSP指令集和灵活的寻址模式，因而能使算术和逻辑运算更快、更准确。

美国国家半导体亚太区市场营销经理赵伟德：据统计，在美国约有55%的致命性交通事故是由于车道偏离警告系统（LDW）失灵引起的。因此，客户一直在期待能够获得更加高效、稳定可靠的车载通信系统解决方案。

美国国家半导体新近推出两款全新的串行及解串器芯片组在业界率先实现了以65MHz的时钟频率驱动24位高分辨率平板显示器这一特别功能。这两款新产品都属于FPD-Link II系列，可提供5～65MHz的像素时钟。

除此之外，在车载娱乐信息系统、驾驶辅助系统、安全防护系统以及动力传动系统等领域，美国国家半导体均有多种不同的解决方案，如电源管理系统、接口产品、放大器、模拟/数字转换器和温度感应器等。

豪威科技公司高级汽车产品营销经理Inayat Khajasha：微光性能是汽车CMOS影像传感器最重要的功能之一。豪威（OmniVision）CMOS影像传感器，借助领先的OmniPixel3-HS等像素技术，可提供业内最优的微光性能。

市场对车载摄像机的另一项要求是色彩的高动态范围（HDR）。当光线状态快速变化时，豪威OV10620 HDR传感器的作用原理与人眼类似。色彩的HDR功能可以为众多领域应用，如碰撞检测系统、车道偏离报警系统，以及智能前灯调光和制导系统等带来显著的好处。

CMOS影像传感器设计师在汽车行业面临的另一项重大挑战是如何在最小的封装内提供最多的功能。为了解决这一难题，豪威科技的汽车传感器使用了AutoVision芯片尺寸封装（aCSP)，实现了业内最小的汽车封装（6.67mm×7.12mm×0.71 mm）。

豪威科技拥有业内最丰富的汽车级CMOS影像传感器产品系列，目前有6款针对汽车市场专门设计的传感器，此外还有众多产品即将推出。

Ramtron汽车电子专员Duncan Bennett：简而言之，汽车电子行业的主要趋势是追求更低功耗。F-RAM存储器具有独特的功耗优势，较最接近的同类型产品优胜100倍。

Ramtron目前有3条产品线面向汽车应用，包括I2C串口F-RAM存储器、SPI串口F-RAM存储器和状态保持器，共有15种不同的产品。

泰科电子上海瑞侃电路保护部应用工程经理董：汽车发展的方向是安全、舒适/愉悦、智能、环保。可以预见，未来的电子系统结构复杂、功能强大，汽车的总耗电量增加。我们提供的电路保护解决方案不仅能够确保车载电子、电器的电气安全，还能保证设备在恶劣电气环境下正常工作，保证了电子、电器设备的可靠性。

瑞侃电子的PolySwitch（PPTC）共有8个不同安装方式的产品系列适用于汽车电子、电器应用；除此以外，还有表面贴装保险丝、压敏电阻、低电容ESD防护器件，以及过压-过流综合保护组件。

■ 问：继CD/DVD、MP3和电视显示屏之后，越来越多的消费电子产品有望被移植到汽车之中。在您看来，什么将是下一个被大量移植到汽车的产品？

爱特公司军用和航天产品市场总监Ken O’Neil：下一代应用将包括帮助驾驶员做出决策的智能系统，如报告实时交通信息、天气、路况等；也会集成收发电邮、连接互联网、无线通信、蓝牙和微型个人电脑等功能，为使用者创建舒适的环境。

ADI公司汽车电子部门副总裁Thomas Wessel：从安全和方便的角度来看，基于视觉的驾驶辅助系统，如车道偏离报警、盲点摄像头、碰撞预警传感、碰撞减轻、自适应巡航控制、导航和远程信息系统以及速度限制监视等将变成主流，并将向中低端市场发展而进入更多的汽车。

人机接口（HMI）是消费电子技术将对汽车环境产生影响的另一个领域。将直觉控制带入汽车，可使用户体验更加愉悦，在驾驶过程中更少地转移注意力。例如，包括语音识别和触摸屏控制等技术越来越多的被MP3播放器采用。

Atmel汽车业务部高级市场总监Matthias Kastner博士：我们相信触摸屏将成为一种成本效益很高的主导性解决方案，可用于控制已连接的消费电子产品和汽车常见功能，如HVAC和汽车音响等。此外，触摸屏设计还省去许多按钮和开关，让驾驶席四周变得更简洁。

飞兆半导体车身电子/智能开关产品总监Gary Wagner：车载互联网很可能是下一个应用，而声控语音电邮(voice-activated email)也有发展潜力。

飞思卡尔半导体汽车电子工程经理康晓敦：除了无线遥控技术和GPS接收技术外，无线音视频技术、无线高速存储技术、无线高速网络技术等消费类技术向汽车无线服务应用的移植，应该是未来可以想到的汽车无线应用技术。

IR汽车产品业务部副总裁兼总经理Henning Hauenstein：目前，随着现代电子技术百花齐放，为汽车驾驶员提供了大量的信息监视、建议及指导。然而，物极必反，信息过多不一定对驾驶员有帮助，反而有可能妨碍了驾驶。因此，谈到汽车上的娱乐及方便性功能，未来趋势将集中于把现在的多元化功能融会贯通于智能网，使系统变得更加实用，让驾驶员可以轻易使用不同的功能、同步处理不同的工作，并非不断带来更多选择和新功能及增加系统的复杂性。

凌力尔特公司电源产品部产品市场总监Tony Armstrong：汽车音响主机传统上负责提供诸如CD播放机等简单功能的控制，但是如今则日益成为越来越多先进功能装置的前端，如导航系统、蓝牙蜂窝电话接线、硬盘驱动器和iPod接口。尽管如此，汽车音响主机的功能仍在不断发展，这一点与PC演进周期中所经历的发展过程很相似。因此，在其下一代音响主机设计中，汽车制造商需要迅速采取不受其硬件外在特性约束的策略，并逐渐过渡至一种软件下载/升级环境。

美国国家半导体亚太区市场营销经理赵伟德：以具备远程信息处理功能的娱乐信息系统为例，这方面的技术侧重提供车内娱乐，将配备头戴式环绕声耳机、高清显示器、触控显示屏以及双画面的平板显示器。

车内的音像系统则将配备高保真音频系统、24位色深的高清显示器，以及极短延迟时间的触控屏幕控制功能。此外，还可支持其他受欢迎的应用，如浏览互联网、实时的交通情况及天气报告、收看无线电视节目以及使用 LBS 定位系统等。

双画面显示器是一种可确保行车安全的重要装置，其特点是可以支持多种不同的驾驶辅助系统，提高驾驶人对行车安全的警觉性，因此双画面显示器是车内不可缺少的装置。

豪威科技公司高级汽车产品营销经理 Inayat Khajasha：目前已有一些性能很好的基于视觉技术的系统进入了汽车。后视摄像头和车道偏离报警系统仅仅是个开端。基于视觉技术的辅助驾驶系统可以使司机看到车辆周边更多的状况，从而提高安全性。视觉系统还可以充当另外一套识别系统，随时识别各种障碍物、车道标志和其他车辆，避免司机昏沉或者注意力不集中。

Ramtron汽车电子专员Duncan Bennett：蓝牙将成为标准附件和标准软件，可让任何设备通过汽车电子系统进行工作，这样便可以集成电话、GPS、MP3播放器等任何需要音频功能的设备。例如，福特汽车公司已在制订语音控制标准，这将实现更强大的控制功能。基于这个平台，有可能在驾驶时使用电邮服务，例如，汽车电子系统可读出电邮内容，而驾驶者也可以通过语音识别进行回复。但是这些技术带来的主要问题是对行车安全性的影响。

泰科电子上海瑞侃电路保护部应用工程经理董：智能手机或其他可以无线上网的设备，能够为驾驶者和乘客提供与外界的实时数据交换。例如，驾驶者可以实时获得交通信息、规划合理行车路线，在遇到意外或紧急情况时可以准确通知外界确切位置。

■ 问：今天在先进技术方面的投资将成为未来发展的推动力。未来三年内，贵公司/部门计划在汽车能源、安全性或娱乐方面推出哪些新的产品或技术？

Ken O’Neil：新的IGLOO器件将于2010年推出，预计它可满足业界在未来数年对低功耗FPGA 器件的需求。进入2010年，爱特公司将采用先进工艺提供全新的功能特性，满足尺寸、重量和功率需求。由于汽车的效率提高，要在无强制冷却的小型产品封装中加入更多的功能，更高功效的器件将成为关键的因素。此外，爱特器件对固件错误的固有免疫能力，也能够为注重安全的汽车领域带来技术优势。未来的 Actel FPGA器件将延续这一优势。

Thomas Wessel：针对电源管理方面的挑战，ADI正在开发锂离子电池监测技术，包括快速准确地监测和安全地控制混合电动汽车中使用的锂离子电池组所要求的所有功能。

在信息娱乐方面，媒体格式和通信标准在不断变化。ADI公司将继续在这一领域投入资源，向我们的客户提供极佳的音频系统解决方案。

在安全系统中，传统的被动安全系统和主动安全系统相互融合，结合ADI的各种技术将能实现多维的防撞感测和最优化的躲避动作，显著提升安全性。

Matthias Kastner博士：爱特梅尔正在进行相关的投资。例如，随着锂离子电池将广泛地为混合动力和全电动汽车提供动力，我们已经开发了相关的IC产品，以管理锂离子电池的电荷、“健康状况”和安全。

Gary Wagner：在今后6年中，随着许多应用的成熟和扩展，汽车电子市场预计将每年增长8%～10%。我们在汽车电子领域的增长将大多来自开发新汽车的电子器件，这些新器件将为功率控制和功率管理应用提供高集成化解决方案。

康晓敦：我们正在设计的采用新型半导体技术的77GHz雷达芯片，应该是能够满足主动安全设计的先进技术之一。下一代集成式轮胎压力监测传感器 MPXY8500系列也将在2011年上市，同时我们也在不断地推出用于汽车通信及多媒体技术的芯片。另外，我们也在推出大量的高性能32位MCU，以满足对MCU越来越强的处理能力的需求。除了产品外，飞思卡尔公司也在不断地推出高性能的解决方案，如基于32位MCU的发动机控制系统方案，用于防盗系统的滚动码软件编解码方案等。

Henning Hauenstein：我们未来的产品发展方向是保持汽车内不同功能的能源效益。我们会继续优化功率开关器件产品，提高器件的耐用性和针对应用的基准性能表现。我们还会努力增强IC的集成度，同时加大研发先进硅封装技术 (例如无键合线封装) 的力度，体现最低的电阻和最小的寄生电感。此外，我们还宣布将会逐步地以先进的GaN器件取代硅技术。凭借这种专有的GaN技术，我们可以推出性能表现远超硅性能的开关器件和集成电路，并相信这种技术将会在半导体市场带来翻天覆地的革命性转变，就如在20世纪中期，第一个锗二极管面世时为世界带来巨大冲击一样。

Tony Armstrong：在汽车系统中，有许多应用需要连续供电，即使在汽车处于停泊状态时也不例外，如无匙门禁、安全和GPS系统。这些应用的一项关键要求是低静态电流 (旨在延长电池的使用寿命)。自2001年以来，凌力尔特一直在生产待机静态电流小于100μA的开关稳压器，在我们近期推出的产品当中，包括一些在待机模式中静态电流仅为2.5μA的高电压非同步降压型转换器。

Microchip汽车产品组亚太区汽车市场经理陈颂恩：为响应日益增长的汽车节能减排要求，Microchip继续推出新的8位PIC单片机系列，采用的nanoWatt XLP技术能实现超低功耗；令人印象深刻的16位嵌入式控制解决方案能实现高级模拟外设的广泛集成。这些产品使汽车设计工程师和专家能有效地设计混合动力车辆系统，包括BLDC电机控制和相关的电源系统解决方案。此外，Microchip了解汽车安全始终是首要的考虑因素。我们拥有优异的解决方案，并持续扩展产品系列，以支持自适应前照灯系统和LED日间运行灯等安全应用。

赵伟德：美国国家半导体将会继续开发创新的串行器及解串器，让配备远程信息处理功能的新一代娱乐信息系统可以进一步提升其性能，例如，可以发挥高保真度的音响效果，支持高清显示器，提供触控屏控制功能等。这些全新的串行器及解串器属于PowerWise系列，其优点是能源效率极高，让客户减少能耗的同时又可提升系统性能。

Inayat Khajasha：汽车影像传感器目前的发展方向是为多车辆系统提供信息的单一车载摄像机，它融合了视觉技术和传感技术。我们新产品的设计和开发主要是为了应对这个很高要求的。

影像传感器微型化技术是推动汽车产品开发的另一个趋势。豪威科技一直在努力寻找进一步缩小封装尺寸的方法。

Duncan Bennett：Ramtron将会继续降低非易失性存储器的功耗，并在不久的未来达到新的极限。更低的功耗有助实现如今所无法达成的数项应用，如自供电传感器等。

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