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[原创] 车用MCU与智能驾驶:最好的关系,就是彼此成就

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蝴蝶豆

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2020-7-2
发表于 2020-5-26 16:19:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
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智能驾驶是汽车电子产业最大的驱动力。

在智能驾驶发展趋势的驱动下,汽车电子产业正在迅猛增长。2017年,全球汽车总产量约9500万辆,平均每辆汽车包含的半导体产品价值约为330美元,而到2023年,全球汽车产量将增长到1.1亿辆,每辆汽车的半导体价值增长到397美元。

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云计算和人工智能技术正在推动汽车行业转型。汽车行业转向自动驾驶,并且将给用户带来从未获得过的驾驶体验。到2030年,车载电子系统的成本将占汽车总成本的50%,100%的汽车都会联网,并将产生20GB以上的海量数据需要处理;15%的汽车会实现完全的自动驾驶,由数字服务和移动共享给汽车行业带来的收入将猛增至2160亿美元。车联网和智能驾驶给人们带来了更多先进功能的同时,也带来了更多安全性和性能上的挑战。

车用MCU,从8位到32位

从全球市场来看,汽车电子是MCU最大的应用。在汽车领域,MCU既可用于车载信息娱乐产品,也可用于雨刷、车窗、电动座椅等车身控制领域。根据市场研究公司iSuppli的报告显示,在一辆车装备的所有半导体器件中,MCU大概占三成。捷豹路虎的工程师Tomar曾在公开演说中提到,该公司的汽车通常配备超过70个ECU(电子控制单元,其核心部件为MCU)。
车载MCU的市场主要集中在8、16和32位的微控器,可按汽车电子产品的不同需求用于不同性能的场景。

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8位MCU:主要应用于车体的各个子系统,包括风扇控制、空调控制、雨刷、天窗、车窗升降、低端仪表板、集线盒、座椅控制、门控模块等较低端的控制功能。

16位MCU:主要应用为动力传动系统,如引擎控制、齿轮与离合器控制和电子式涡轮系统等;也适合用于底盘机构上,如悬吊系统、电子式动力方向盘、扭力分散控制和电子泵、电子刹车等。
32位MCU:主要应用包括仪表板控制、车身控制、多媒体信息系统、引擎控制,以及新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统,如预碰撞、自适应巡航控制、驾驶辅助系统、电子稳定程序等安全功能,以及复杂的X-by-wire等传动功能。
目前,16位MCU的生存空间受到8位和32位MCU的不断挤压。8位微控制器的处理器核心功率不断提升,随着嵌入式内存容量的增加,以及引脚数更具弹性,再加上成熟的技术促使成本进一步降低,让8位微控制器的适用市场空间变得更大,能向上涵盖一些16位MCU的应用,也能向下取代多数4位MCU。
32位MCU在越来越强调智能性、实时性和多样化的今天十分具有市场潜力,应用在需大量信息处理的部分,例如 ADAS、自动驾驶、车载智能通信、车舱娱乐等应用上。除了处理复杂的运算及控制功能,32位MCU产品也将扮演车用电子系统中的主控处理中心角色,也就是将分散各处的中低阶电子控制单元(ECU)集中管理。而这些能力都不是16位MCU所具备的。车用32位MCU未来趋势将朝向多功能整合与低功耗表现发展,使用数量将持续增加。

智能驾驶驱动车用MCU快速发展

随着车联网逐渐普遍化,以太网将成为汽车主干网,以支持自动驾驶和车间、车路通信对数据流量的日益增长的需求。所有这些都将提高对网关等车载通信元件的需求。MCU需要确保通信安全和空中固件升级(FOTA)。同时,联网汽车产生的海量数据和云之间的通信也需要MCU提供强大的实时计算能力和资源。
随着自动驾驶等级不断提升,车中集成越来越多的各类传感器,包括摄像头、雷达和激光雷达,信息娱乐和各种车身/安全/照明应用,为了保证应用和通信的安全,汽车MCU的需求以及性能都将大幅提高。

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以 ADAS 为例,近年 Level2自动驾驶汽车车功能已普遍成为新车标准配备的卖点,车型也从过去的高级车款逐渐下放至大众车款,有助于提升ADAS 功能渗透率,相关装置诸如车用雷达、光达、车载镜头等传感器的规格与数量提升,需要性能更佳的 MCU 来做感测数据的前处理与机件控制,尤其是在 Sensor Fusion 的概念下,影像与类比信号的整合至关重要,加上后续Level 3~5 自驾等级,传感器数量更多,成为推动32位车用 MCU 需求增加与技术发展的主要动能。

此外,随着新能源汽车的发展,车载MCU还需要为车载充电机、电池管理,整车控制器和马达主驱等应用提供支持。

强大的车联网为汽车带来了丰富的功能和驾乘体验,但也带来了安全性挑战。安全性体现在驾乘安全,数据隐私安全和软件更新安全三个方向。为了保障汽车的安全性,国际标准化组织设立了ISO26262等功能安全标准。ISO26262提供了一套涵盖系统(包括硬件、软件和半导体)及其生产制造的完整功能安全设计流程与认证制度,以确保汽车行驶的安全性,已成为汽车行业目前普遍接受的一套完整的评估并降低风险的方法,获得了全球主要汽车制造商以及零部件供应商的广泛认可和采用。中国也在2017年发布了功能安全国家标准GB/T 34590,于2018年5月1日起正式实施。

ASIL(AutomotiveSafetyIntegrity Level 汽车安全完整性等级)是ISO26262标准根据安全风险程度对系统或组成部分划分由A到D的安全需求等级,D级是最高等级,对安全需求的要求也最高。安全性成为了汽车MCU发展最基础的要求。

不断增长的汽车安全等级、产品可扩展性、架构兼容性、网络连接能力、质量等级和处理能力推动着车用MCU市场快速发展。

过去,车用半导体厂商在车用 MCU 发展上着重自我研发,力图在产品竞争力上做出差异;如今,面对汽车智能化、联网化的发展需求,以及当前其他芯片大厂如 NVIDIA、Intel、Qualcomm的入局,车用芯片市场必须在产品开发上争取降低成本与维持技术优势的机会。这要求车用MCU在算力、性能、连接性、安全、功耗、成本和生态圈等各方面都需要不断修炼提升。

意法半导体汽车电子业务部自今年4月起,推出意法半导体32位车规MCU系列培训,每周一播,请大家提前预约。

本周直播《32位车规微控制器SPC560P34/P40 系列》,点击蓝字立刻预约。


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发表于 2020-5-26 20:15:47 | 显示全部楼层
安全性一定要好更多!
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