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據StrategyAnalytics研究報告顯示，未來幾年，汽車電子半導體市場將以7.7的年均復合增長率(CAGR)穩定增長，到2010年，預計會有約216億美元的汽車電子半導體產品在汽車中使用；每輛車中使用的半導體元件數量則將以年均9.6的速度增長，到2010年將達到283億美元的水平。

隨著汽車電子向網絡化、智能化、舒適化趨勢發展的不斷深入，半導體在汽車電子化中的應用規模及其作用越來越引起關注，整個行業對MCU、傳感器、模擬IC等關鍵半導體元器件也提出更多挑戰。

挑戰一：海量應用帶來管理復雜度提高

勿庸置疑，高速成長的汽車電子領域使得半導體器件大有用武之地，然而半導體器件的大量使用也會給系統管理帶來很多挑戰。“單就MCU而言，在1996年，典型的汽車僅有6個MCU，到2008年，高檔汽車應用MCU的數量會超過100個，這無疑使管理復雜性大大增加。”飛思卡爾全球汽車電子戰略市場經理StephanLehmann表示。Lehmann認為，汽車智能化的設計理念將不斷深入，包括技術合作和開放的標準，鼓勵即插即用的軟件模塊以及跨企業領域的技術合作環境。

“車身有很多的位置需要控制和監測，而且有很多地方的節點是非常集中的，應該把發動機、動力傳動系統、感應點等分為幾個ECU(電子控制單元)網絡，各ECU間通過總線相連，來進行分布式控制。”飛思卡爾德國公司汽車系統工程部經理RainerMakowitz介紹。飛思卡爾德國公司的總部位于慕尼黑，貼近世界頂尖級汽車制造商寶馬、奧迪、奔馳的設計和制造中心，可謂“近水樓臺”，因此在車身控制、車載信息娛樂、安全系統、動力傳動系統等領域也走在世界前列。

分布式車身控制系統基于CAN/LIN總線，ECU將通過CAN總線提供穩定、可靠的低成本網絡連接；電機、開關、傳感器和車燈等則通過LIN進行網絡連接。另外，Makowitz還談到，車身控制需要更高的集成度，通過飛思卡爾專有的SmartMOS技術，設計人員可以將模擬、功率器件和數字電路集成在一起，從而提供更好的性能調節、簡化設計，并節省電路板空間。

挑戰二：自預警對傳感器提出新需求

圖像傳感器和雷達技術可以為司機提供自我預警功能。Lehmann認為，新的傳感需求是當前汽車電子面臨的第二個挑戰，對于這一功能的實現，他指出幾個關鍵點：“車身需要安裝有多個傳感器，雷達器件成本的降低是一個關鍵因素，同時兩種不同傳感器的數據是可融合的。”此外，在降低成本方面，他還提到，可以用系統封裝方案代替板級模塊、采用標準化的衛星通訊，以及更高集成度解決方案。

以輪胎壓力監測系統(TPMS)為例，Lehmann提到，美國要求在2007年8月前在所有出售的客車和輕型卡車上安裝TPMS，預計未來5年輪胎傳感器的需求量達到7億只。他接著指出，飛思卡爾的TPMS解決方案MPXY8300由電容性壓力傳感元件、溫度傳感器、2軸加速度傳感器、MCU、SMARTMOSRF發射器等組成，所有這些均被集成在一個小型封裝內。

而半年前，飛思卡爾首次公布的使用硅鍺(SiGe)技術的77GHz頻帶毫米波雷達射頻芯片，正是用于在配備了車間距控制系統及預防碰撞安全系統(PrecrashSafetySystem)的汽車間進行間距檢測。該芯片將發射器數量由原來的3片降到單片，并采用了專為雷達設計的FirstPower架構MCU，其成本僅有采用GaAs技術的1/4，使大批量使用成為可能。Lehmann透露，該芯片會用在2010年前后推出的汽車上。

挑戰三：性能、成本驅使MCU架構升級

該行業對更多處理器及更強處理性能的需求漸趨明顯。Lehmann給出了這樣一組數據：2008年，汽車內的ECU單元數預計將增加到60個，這需要處理器速度達到2000MHz，MCU要具備19MB可編程存儲器和1.25MB數據存儲器，晶體管數量更將高達3.4億。然而，高性能并不意味著成本的無約束，Lehmann稱要提供買得起的高性能產品。

Lehmann進一步指出，新算法的采用對MCU提出了創新要求，要增加了單指令多數據(SIMD)DSP能力，同時，需要為大數據吞吐量和通信的優化提供更加智能的MCU架構，以及面向多核架構的有效工具和深入了解。

在16位MCU產品方面，飛思卡爾微控制器部門IC設計中心經理JoachimKrücken指出，飛思卡爾的S12系列MCU提供高性能和低成本兼容的產品。按照他公布的演進路線圖，2007年飛思卡爾將會推出支持更高性能的S12XF系列、S12XE系列，以及成本優化的S12XS系列，并將在未來一兩年內進一步推出外設更加簡化、成本最優化的S12P系列，以超低成本支持LIN/CAN網絡。

Krücken介紹，S12系列MCU性能的提升主要在幾個方面：一是總線速度的提升，例如S12典型的總線速度為25MHz，到S12XD時的40MHz，再到S12XE的50MHz；二是CPU性能的提升，S12XD在S12的基礎上，進一步采用了更快速的乘法器、存儲訪問方式在整個系列中保持一致(Globalpaging)和更多16位操作，而S12XE又在S12XD上加入了同步不可屏蔽中斷(SYSnon-maskableinterrupt)；三是內建可提供高達100MIPS額外處理能力的XGATE協處理器模塊；四是外設的增強。

以S12XEMCU系列為例，升級產品擁有更多的存儲器選擇，如S12XEP100將存儲器容量提高到1MB，顯著提高了MCU在各種應用中的性能，包括中央車身控制、儀表檢測、車門模塊和底盤節點。同時，S12XE系列包括一個存儲器保護單元(MPU)，用于防止軟件中的系統錯誤，這項特性在汽車設計中非常關鍵。XGATE協處理器模塊提供多種功能，比如顯示驅動、先進脈沖調制(PWM)功能和中斷處理，可以顯著降低CPU的負荷，使CPU能夠集中資源運行關鍵的系統活動，從而縮短響應時間。

32位MCU產品方面，飛思卡爾和ST聯合致力于PowerPC在汽車電子應用中的標準化工作，加強PowerPC的實用性，適用于動力傳動系統、車身與底盤控制以及安全系統應用。基于PowerPC架構的MPC5561集成了高性能處理功能、閃存和行業標準接口，如FlexRay協議，適用于高級汽車安全應用，目前已應用于BMW自適應駕駛系統。Lehmann稱：“這是市場第一個且目前在路上運行的解決方案。”MPC5561還包括一個單指令多數據流(SIMD)引擎，支持信號處理和浮點運算密集的應用。

挑戰四：“零缺陷”的可靠性

汽車應用要求最基本的，就是可靠性要求。“汽車安全靠的是零缺陷的可靠性，”Lehmann指出，“下一個十年，主動安全系統將驅動汽車電子工業的增長，在絕對零缺陷的發展趨勢下，當前百萬分不合格品率將會提升到十億分之一的水平。”

在保證質量的同時還要降低成本，這是業界共同面臨的課題。無疑，改進的方法和架構有助于在設計初期就考慮到質量要求，但這需要在“把新技術更快推向市場”和“需要更多時間來保證質量”之間尋求平衡點。