這將是我們未來(lái)的座駕

安全和娛樂(lè)給汽車電子業(yè)帶來(lái)新機(jī)遇

這將是我們未來(lái)的座駕

作者:  Bernard Levine

　　如果說(shuō)芯片領(lǐng)域有一道曙光，那就是移動(dòng)計(jì)算。這并不一定說(shuō)的是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，而是汽車電子。

　　Allied Business Intelligence 研究公司預(yù)言世界汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)將從去年的123億美元增長(zhǎng)到2007年的170億美元以上。這是很保守的預(yù)言。另一個(gè)研究公司Strategy Analytics提供相同的支持觀點(diǎn)：今天電氣系統(tǒng)一般占汽車成本20 %以上。但到2008這個(gè)數(shù)字會(huì)上升到30%。

　　下面我們用圖形說(shuō)明這些新的電子系統(tǒng)會(huì)用在何處。在安全方面，有智能氣囊、雷達(dá)、攝像機(jī)、自適應(yīng)導(dǎo)航控制，輪胎壓力監(jiān)測(cè)和其它避免交通事故的裝置。你還可以看見(jiàn)一大批新的電子設(shè)施：數(shù)字收音機(jī)、免提手機(jī)和其它無(wú)線連接應(yīng)用以及壽命預(yù)測(cè)。甚至與還有飛機(jī)上用于判定事故原因一樣的黑盒子。的確，許多今天開(kāi)發(fā)的有關(guān)安全、方便性和娛樂(lè)性以及信息服務(wù)等應(yīng)用，我們已經(jīng)談?wù)摿撕枚嗄辍５莾H僅出現(xiàn)在高端的豪華型轎車和跑車上?，F(xiàn)在，由于成本大大降低和集成規(guī)模增加，開(kāi)始進(jìn)入大批量生產(chǎn)時(shí)代。因此需要增加內(nèi)容和市場(chǎng)。

　　半導(dǎo)體公司將微控制器MCU和數(shù)字信號(hào)處理器DSP以及其它功能集成在單一芯片上。并且在硅片上集成更多的無(wú)源器件。隨著這些混合型IC的發(fā)展，我們會(huì)看到軟件的功能更加強(qiáng)大。Flash和其它非易失型存儲(chǔ)器使汽車制造商可以在汽車進(jìn)入生產(chǎn)線前的最后幾分鐘仍然可以重新編寫(xiě)程序代碼，甚至還可以在用戶購(gòu)買后修改程序代碼。專家們期望增加電子電路，以便使傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)更干凈、和效率更高。

　　當(dāng)然，消費(fèi)者最終決定他們?cè)敢赓?gòu)買何種產(chǎn)品。但是有一點(diǎn)是明確的：隨著成本降低，接受者會(huì)更多。

安全
   
　　分析家觀點(diǎn)：所有這些安全系統(tǒng)都依賴于先進(jìn)的集成電路（IC），通常 在可以通過(guò)編程增加靈活性和提高性能的任何地方，加入嵌入式flash存儲(chǔ)器。Semico研究公司的Tony Massimini說(shuō)，“更多的嵌入式flash意味著更多的功能和更加復(fù)雜的軟件”。策略分析家Mark Fitzgerald 補(bǔ)充說(shuō)，“我們需要軟件更加細(xì)化和更強(qiáng)大的處理器”。

　　1. 輪胎壓力監(jiān)測(cè)是另一個(gè)避免事故的重要方法，可以避免汽車傾翻悲劇。現(xiàn)有兩種監(jiān)測(cè)技術(shù)，一種是新的半導(dǎo)體，包括專用微控制器，在每個(gè)輪胎邊沿測(cè)量壓力和溫度，通過(guò)RF收發(fā)器來(lái)傳送信息。必要時(shí)激活儀表板上的警告指示燈。另一個(gè)系統(tǒng)依靠對(duì)現(xiàn)有防抱死剎車系統(tǒng)軟件作微小修改，基于輪胎旋轉(zhuǎn)速度來(lái)跟蹤輪胎是否安全。（這種方法適用于一個(gè)以上的輪胎氣壓不足，或者汽車行駛在崎嶇的路面，或者負(fù)載不均勻等情況）

　　2.智能安全氣囊系統(tǒng)根據(jù)乘車人的身體重量和事故的情況調(diào)節(jié)氣囊的展開(kāi)情況。這需要智能傳感器，即在單一ASIC芯片上集成模擬和數(shù)字功能（如：電壓調(diào)節(jié)），來(lái)替代像繼電器和保險(xiǎn)管等無(wú)源器件。當(dāng)有事故發(fā)生時(shí)，即使與汽車其它電器系統(tǒng)失去接觸的情況下，內(nèi)部能量?jī)?chǔ)存器、電容器、壓縮機(jī)和其它元件仍然可以保持氣囊工作。

　　3.事故防止系統(tǒng)包括自適應(yīng)導(dǎo)航控制和雷達(dá)，用于識(shí)別碰撞沖擊和采取躲避行為。夜視設(shè)備和軍用的相似，安裝在突出的汽車擋風(fēng)板上，提高黑暗情況下的視覺(jué)能力，使汽車駕駛員對(duì)可能的危險(xiǎn)有更多的反應(yīng)時(shí)間。攝像機(jī)傳送駕駛員盲區(qū)內(nèi)障礙物的信息，以幫助駕駛員避免事故。攝像機(jī)的視野通過(guò)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)或者發(fā)送器傳送，并顯示在儀表盤(pán)。

　　下面的問(wèn)題就是保證電子器件相關(guān)的兼容性，Safe-by-Wire工業(yè)協(xié)會(huì)正在開(kāi)發(fā)新的標(biāo)準(zhǔn)汽車總線來(lái)控制傳感器和控制器件。
　　
發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　工業(yè)界需要解決FlexRay 和 TTP 兩個(gè)通信協(xié)議的問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)drive-by-wire。這些系統(tǒng)將用電子功能替代由駕駛員控制的機(jī)械功能， 因此具有很高的可靠性、實(shí)時(shí)性的總線架構(gòu)必不可少。

　　1.對(duì)功率需求的日益提高最終導(dǎo)致必須使用42伏電氣系統(tǒng)，以減少現(xiàn)今12伏系統(tǒng)下電流和電線數(shù)量。但是電器供應(yīng)商主張仍然使用12伏系統(tǒng)，只是用IC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器和開(kāi)關(guān)電路，做少量修改。汽車制造商也喜歡在12伏系統(tǒng)下替換一些元器件，如用MOSFET替代二極管以提供可達(dá)3千瓦的更大功率。即使drive-by-wire系統(tǒng)最終必須使用42伏，汽車的其它部分如前燈也不能工作在如此高的電壓下（汽車前燈的燈絲太脆弱）。因此需要12V/42V雙電壓的混合系統(tǒng)，每輛汽車包含兩個(gè)電池。

　　2.發(fā)動(dòng)機(jī)磨合依靠新的模擬集成電路IC來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的巔峰時(shí)的性能。在這些情況之外，發(fā)動(dòng)機(jī)也許會(huì)熄火或者點(diǎn)火不良。這種檢測(cè)更多地用軟件實(shí)現(xiàn)，所以我們期待Motorola等半導(dǎo)體公司能夠提供動(dòng)力系微控制器。這種微控制器集成更多的軟件和flash存儲(chǔ)器。DSP處理器跟蹤變量閥門的定時(shí)，減少對(duì)ASIC的需求。微處理器可以在很大程度上控制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中燃料噴射過(guò)程的同步，使其更潔凈和更安靜。

　　3. Drive-by-wire系統(tǒng)將用電子系統(tǒng)代替現(xiàn)今的操縱、制動(dòng)和其它液壓和機(jī)械系統(tǒng)。 雖然目前尚沒(méi)有具體時(shí)間表何時(shí)能夠完全取代，一些drive-by-wire已經(jīng)用在節(jié)流閥和制動(dòng)器的設(shè)計(jì)中，帶有旨在縮短剎車距離的傳感器。這些傳感器探測(cè)節(jié)流閥的迅速上升，然后移動(dòng)制動(dòng)踏板。當(dāng)駕駛員施加于制動(dòng)器上的壓力過(guò)大時(shí)、以及觸發(fā)更大的制動(dòng)力時(shí)，這些傳感器也能夠感應(yīng)出來(lái)。

　　分析家的觀點(diǎn)：擁有自己的研究公司的Randy Frank說(shuō)，電氣負(fù)載在過(guò)去幾年大約每年增加100瓦，并且預(yù)計(jì)今后十年繼續(xù)保持這個(gè)增長(zhǎng)率。換用42伏系統(tǒng)相關(guān)成本的增加—以及制造商不能看到直接收益—導(dǎo)致大多數(shù)制造商盡可能使用低成本替代品來(lái)延遲在這方面的投資。這些替代品包括電子水泵和利用功率MOSFET的電子充電器以及其他與12V 總線有效連接的器件。
 
娛樂(lè)和生物識(shí)別

　　1. 黑盒子—飛機(jī)上用于發(fā)現(xiàn)飛機(jī)失事原因的記錄器—正受到汽車相關(guān)人事的歡迎。其推廣可以減少保險(xiǎn)費(fèi)用。這種設(shè)備大約是手機(jī)體積的兩倍，可以有規(guī)律的發(fā)送數(shù)據(jù)，記錄里程和駕駛模式以及紀(jì)錄諸如事故前的速度等統(tǒng)計(jì)信息。為此需要標(biāo)準(zhǔn)的微處理器和存儲(chǔ)器，還需要GSM和GP在事故發(fā)生時(shí)發(fā)送警示信息和不斷地編輯行使數(shù)據(jù)。幾家集成電路制造商已經(jīng)可以提供預(yù)封裝的用于這種黑盒子的無(wú)線通信模塊。這些應(yīng)用也許會(huì)使各種付費(fèi)管理模式成為可能：租用、根據(jù)駕駛的保險(xiǎn)費(fèi)付費(fèi)以及自動(dòng)收費(fèi)等。

　　2.數(shù)字收音機(jī)，除了接收信號(hào)更清晰以外，還可以提供電子地圖和導(dǎo)航等功能。Philips Electronics等許多集成電路公司正在開(kāi)發(fā)支持各種數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)的電路。以數(shù)字方式控制無(wú)線電信號(hào)要求功能強(qiáng)大的軟件,并且需要對(duì)與調(diào)諧器和放大器接口的電路作相應(yīng)改動(dòng)。所以，開(kāi)發(fā)商正在研究智能功率器件，使其可以集成控制邏輯，在同一個(gè)芯片上集成微處理器和功率開(kāi)關(guān)。

　　3. 導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)隨著價(jià)格從幾千美元降到幾百美元得到普遍應(yīng)用。Motorola和Analog Devices 等半導(dǎo)體公司正在設(shè)計(jì)將DSP、flash 和微控制器功能于一身的芯片以減少成本，其目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)處理器來(lái)完成現(xiàn)在需要六個(gè)芯片才能完成的功能。利用附帶的flash 存儲(chǔ)器，技術(shù)人員可以通過(guò)下載升級(jí)軟件。

　　4.語(yǔ)音輔助控制幾乎可以控制汽車內(nèi)的所有設(shè)備，包括空調(diào)、反光鏡和移動(dòng)電話。許多集成電路公司正在開(kāi)發(fā)具有語(yǔ)音識(shí)別功能的電子地圖電路。但是交通工具內(nèi)由于道路、收音機(jī)和談話的背景噪音是開(kāi)發(fā)的主要障礙。

　　5. 生物識(shí)別點(diǎn)火系統(tǒng) 半導(dǎo)體公司已經(jīng)聯(lián)合軟件供應(yīng)商共同開(kāi)發(fā)安全和低成本指紋識(shí)別系統(tǒng)，用于打開(kāi)車門和啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。STMicroelectronics 公司的TouchChip生物識(shí)別解決方案可以被集成到鎖或者鑰匙中。該系統(tǒng)利用芯片來(lái)識(shí)別駕駛員的指紋，用來(lái)打開(kāi)車門，并根據(jù)個(gè)人的愛(ài)好自動(dòng)調(diào)節(jié)座位，反光鏡和收音機(jī)等。

    分析家的觀點(diǎn)Fleck Research公司的Ken Fleck預(yù)言，近期內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)接入和娛樂(lè)系統(tǒng)日趨融合，也許會(huì)使用藍(lán)牙進(jìn)行連接。Allied Business Intelligence公司的Frank Viquez預(yù)測(cè)，雖然藍(lán)牙技術(shù)在汽車中應(yīng)用先期主要用于電話，但接下來(lái)會(huì)有許多其它應(yīng)用，包括遠(yuǎn)距離車輛診斷，電子地圖服務(wù)以及交通工具間的通信，以及音頻和視頻下載。