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什么样的汽车可以让我们感到安全?

2020年08月24日 14:02 次阅读

目前,中国汽车业正在步入以智能化(ADAS & Autonomous)、网联化(Connected)、电动化(Electrification)和共享化(Shared services)为代表的“新四化”时代。IHS Markit的数据显示,到2023年,汽车电子系统总额将高达1800亿美元,平均每辆汽车会使用500美元以上的半导体器件,增幅最大的应用分别来自高级驾驶辅助系统(ADAS)、动力系统(Powertrain)和车载娱乐信息系统(Infotainment)。其中,ADAS以高达23.6%的增幅位列第一。

ADAS快速增长的原因,一方面源自汽车制造商正致力于提高汽车的安全性,不断开发新技术以帮助减少道路事故并确保汽车内部连接的安全。过去几年中,在高精度电子传感器激光器、雷达和摄像头)、支持人工智能的高速多核片上系统(SoC)、高速车载网络等技术的加持下,车辆ADAS主动安全系统实现了质的飞跃。

另一方面,包括中国在内的全球各地交通运输监管机构都在各自的安全规定和要求中提高了评测标准,所有车辆都必须遵守。这些都清晰的表明中国对ADAS主动安全功能的重视程度正在不断提升。

“质的飞跃”的背后推手,离不开复杂的软硬件处理能力,是它们在快速推动故障保护工程设计成为当今汽车行业最重要的标准之一。Microchip等汽车半导体供应商一直致力于提供丰富的单片机MCU)和汽车联网解决方案,以满足符合ISO-26262标准的汽车功能安全要求。激光雷达和环视摄像头两个细分市场的应用就体现了上述趋势。

让激光雷达的“心跳”更稳健

随着智能化程度的不断提高和无人驾驶360度无死角监控的要求,汽车中传感器数量正变得越来越多。根据Yole Développement的预测,用于自动驾驶车辆的传感器将在未来15年内持续以51%的年复合成长率(CAGR)迅速成长。当前围绕自动驾驶发展的传感器类型主要有三种:视觉摄像头、毫米波雷达和激光雷达,三项技术各有优势,很难互相取代。

可靠性一直都是汽车制造商及电子系统供应商所关注的焦点。与毫米波雷达和摄像头相比,具备高分辨率、远距离和视角广阔等特性,甚至能有效识别远端路面上的石头等非金属物体的激光雷达,对于自动驾驶,尤其是L3到L5级高阶自动驾驶,是非常必要的。而对于需要依赖精确时序的激光雷达,MEMS振荡器为其提供更稳健“心跳”。

与传统的石英振荡器相比,MEMS振荡器抗振动能力提高了5倍,可靠性提高了20倍,抗冲击能力更是提高了500倍,其还有一项突出的优势是能够在极高温度下保持其频率稳定性。此外,MEMS振荡器还兼具小巧尺寸和坚固耐用的特性。

Microchip最近推出的DSA11x1和DSA11x5均为汽车级MEMS振荡器和时钟发生器,它们符合AEC-Q100标准,在-40°C至+125°C的温度范围内具备出色的频率稳定性(低至±20 ppm),可满足汽车电子温度等级grade 1的应用要求。

这些MEMS振荡器的相位抖动均低于1 ps(典型值),工作频率范围为2.3 MHz至170 MHz,并且有2.5 mm x 2.0 mm、3.2 mm x 2.5 mm和5.0 mm x 3.2 mm三种符合行业标准的小巧尺寸可供选择,厚度均为0.85 mm。

在这些全新推出的符合AEC-Q100 grade 1的MEMS振荡器中,有业界首款双输出MEMS振荡器,即DSA2311。这款振荡器采用2.5 mm x 2.0 mm封装,可替代电路板上的两个晶振或其他振荡器。该器件的两个同步CMOS输出的范围均为2.3 MHz至170 MHz。这不但能够节省PCB空间,而且还能降低采购、库存和安装成本,并最终提高产品集成度。

汽车连接的未来

环视摄像机系统是当前许多ADAS应用,包括车道偏离预警、停车辅助、盲区监测、行人检测和自适应巡航控制中的关键部件,可鸟瞰车辆周围环境,提高乘客安全性并实现自动驾驶。

有效的环视摄像机系统的关键组件之一是高速连接。Microchip提供汽车级以太网设备和INICnet™控制器,可用于在各种形式的媒体上传输视频、数据和消息。

按照麦肯锡的说法,汽车以太网将很快“崛起成为汽车的支柱”。Microchip独有的INICnet技术通过单一电缆支持以太网、音频、视频和控制,从而简化了汽车信息娱乐网络。

INICnet技术可以与汽车以太网共存,可无缝连接基于互联网协议(IP)的跨车辆域数据通信,同时并行提供多路基于时分复用(TDM)技术的数字音频和压缩视频数据的高效传输。并有50 Mbps和150 Mbps两种不同的速度等级,带宽效率高达95%以上。两种选项均支持环型或菊花链,50 Mbps通过非屏蔽双绞线实现,而150 Mbps通过同轴电缆实现。INICnet将在2021年成为开放的ISO标准。

对于INICnet技术的以太网通道,其ISO/OSI模型仅涵盖模型的前两层,因此,它可以从更高层中完全抽象出来,在更新驱动程序后,即可实现套接字(Socket)等常见网络通信代码调用。目前,INICnet的以太网通道驱动程序已经开源支持Linux®、Android™和QNX系统,以便INICnet技术的以太网通道以完全透明的方式集成到基于IP通信的现有系统中。这样开发工程师就不必担心底层联网技术。

Microchip汽车产品部亚太区资深产品营销经理Yan Goh表示:“在产品开发周期中尽早与汽车制造商及零部件供应商交流,对于新的连接技术至关重要。这将确保产品的兼容性并遵从严格的汽车标准,使我们的客户能够有效地将我们的新产品应用到他们的设计中去。Microchip始终致力于提供高效、稳定、安全的汽车网络解决方案,以满足汽车电子领域中不断增长的数据传输需求。”

结语

自动驾驶是一个新兴市场,其中包括许多来自非传统汽车行业的新参与者,由于缺少协商一致的行业要求而且技术也在不断发展,我们将面临着一系列挑战。这就要求半导体供应商与汽车制造商和零部件供应商之间展开密切合作,以便满足这些不断变化的需求。

同时,考虑到功能安全和网络安全是目前最重要的两大趋势,作为在汽车级MCU和数字信号控制器(DSC)方面拥有悠久历史的厂商,Microchip的核心竞争力在于能够提供整体系统解决方案,包括MCU、DSC、FPGA、模拟产品、连接和联网解决方案、存储器产品、人机界面解决方案和安全产品,以及世界一流的服务和支持、出色的质量和可靠性以及首屈一指的交货能力。

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