FPGA給汽車(chē)電子帶來(lái)新機遇

發(fā)布時(shí)間:2010-9-13 13:31    發(fā)布者:techshare
關(guān)鍵詞: FPGA , 機遇 , 汽車(chē)電子
今天,汽車(chē)電子領(lǐng)域在好幾個(gè)方面呈現出持續增長(cháng)的勢頭;其中包括汽車(chē)型款的推陳出新、車(chē)型的平均壽命逐漸縮短,以及換車(chē)的原因并非出于性能下降,而是因為消費者的喜好。

其它加促了汽車(chē)電子發(fā)展的原因,還有:技術(shù) - 隨著(zhù)半導體技術(shù)進(jìn)步,元件的成本得以下降;市場(chǎng)競爭-汽車(chē)制造商越來(lái)越多地將電子器件作為其競爭的優(yōu)勢或武器;性能-電子產(chǎn)品可用來(lái)優(yōu)化汽油消耗和提高引擎性能;法規要求–法例規定在點(diǎn)火器和引擎控制系統中使用的電子器件必須有助于減少排放;安全性-安全功能如氣囊、ABS系統及應急呼叫系統等現已成為開(kāi)拓市場(chǎng)的工具。

技術(shù)選擇

汽車(chē)工程師傳統以來(lái)一直依賴(lài)于微控制器(MCU)和定制ASIC產(chǎn)品來(lái)實(shí)現和控制汽車(chē)上的電子系統,以及擴展每一代汽車(chē)電子的功能。但隨著(zhù)部件數目越來(lái)越多、產(chǎn)品快速推出市場(chǎng)的壓力越來(lái)越大,以及對性能的要求越來(lái)越高,迫使工程師需要找尋另外的技術(shù),如低成本、少功耗及高可靠性的FPGA。

與MCU相比,FPGA為汽車(chē)設計人員提供更高的性能和更多的功能 (如I/O、可編程邏輯等)。類(lèi)似地,與ASIC產(chǎn)品相比,FPGA提供更低的成本和更高的靈活性。與ASIC不同,一旦完成了詳細的資格認證程序,FPGA還能用于多種程序或項目中,協(xié)助設計人員爭取與汽車(chē)資格認證相關(guān)最多的時(shí)間和資源運用;谶@些及其它各種原因,Gartner Dataquest市場(chǎng)研究公司的分析專(zhuān)家認為FPGA將是汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)中增長(cháng)最快的半導體環(huán)節,到2007年的年復合增長(cháng)率超過(guò)70%。

設計人員已意識到采用指定的FPGA比ASIC享有更正面的優(yōu)勢。例如,使用FPGA的設計人員可以在設計完成后進(jìn)行更改。事實(shí)上,已經(jīng)投入使用的產(chǎn)品也可以進(jìn)行升級,并且不會(huì )導致嚴重的資格認證問(wèn)題。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期壓力越來(lái)越大的市場(chǎng)環(huán)境下,廠(chǎng)家都不愿意冒風(fēng)險,因此FPGA是很理想的解決方案。

Actel的目標解決方案

Actel FPGA背后獲公認的技術(shù)能夠針對世界上最?lèi)毫拥沫h(huán)境,實(shí)現要求最嚴格的高可靠性應用。作為軍品和航天市場(chǎng)知名的供應商,Actel現可為集成汽車(chē)系統設計人員帶來(lái)高可靠性的FPGA產(chǎn)品。Actel的FPGA能為那些要求高可靠性、固件錯誤免疫力、低功耗、高結溫、單芯片、低成本及高設計安全性 (防設計篡改) 的汽車(chē)應用系統提供最佳的解決方案。Actel備有廣泛的封裝品種,包括芯片級封裝 (CSP)、精密FBGA封裝及其它封裝器件,能夠將更多的邏輯封裝在更小的器件中,從而減少器件的占位空間、提高效率和降低成本。



Actel目前已開(kāi)發(fā)出豐富的FPGA解決方案,包括以下系列的特選器件:以Flash為基礎的ProASIC Plus及以反熔絲為基礎的eX、SX-A和MX系列。Actel還在汽車(chē)市場(chǎng)推出以Flash為基礎的ProASIC3 及最新的Fusion PSC (可編程系統芯片)。Actel并同時(shí)提供廣泛系列的IP以支持大多數汽車(chē)標準。

Actel的汽車(chē)電子解決方案非常適用于實(shí)現車(chē)載信息通訊系統、信息娛樂(lè )系統和各種車(chē)體控制功能,以及引擎倉內的驅動(dòng)控制和安全系統。典型的應用包括音視頻、多媒體、導航、安全系統管理、引擎控制、汽車(chē)診斷和監視系統,以及緊急響應總臺。由于A(yíng)ctel所有FPGA都采用單芯片技術(shù),因此特別適合于各種汽車(chē)子系統之間靈活的互連。Actel的汽車(chē)電子解決方案具備卓越的可靠性和一致的性能,是實(shí)現系統內部以及延伸到車(chē)轎和引擎罩下的點(diǎn)對點(diǎn)連接的最理想方案。



Actel FPGA為汽車(chē)市場(chǎng)帶來(lái)優(yōu)勢

汽車(chē)市場(chǎng)一直都很注重電子器件的可靠性、成本及知識產(chǎn)權(IP)安全性。Actel在這些領(lǐng)域具有市場(chǎng)領(lǐng)先的優(yōu)勢,并且一直與主要的汽車(chē)系統設計公司合作,充分發(fā)揮這方面的優(yōu)勢。

可靠性

市場(chǎng)對高可靠性部件的需求是確保當今汽車(chē)系統各個(gè)功能都操作正常的關(guān)鍵。盡管該領(lǐng)域已有顯著(zhù)的進(jìn)步,但仍然存在許多工程上的權衡問(wèn)題未有深入了解,這些都應列入先進(jìn)數字電路的選擇考慮中。在選擇FPGA時(shí),對其根基技術(shù)作出評估非常重要,因為器件的技術(shù)根基對于汽車(chē)應用中FPGA的可靠性和適應性影響重大。

例如,以 Flash和反熔絲為基礎的非揮發(fā)性FPGA就比以SRAM為基礎的FPGA有兩大根本性的質(zhì)量?jì)?yōu)勢。前者的功耗非常低,有助于減少以SRAM為基礎FPGA器件的電子漂移和熱散引起的可靠性問(wèn)題。此外,SRAM FPGA器件的功耗和熱散大,會(huì )大幅縮短亞微米級半導體器件的壽命。

非揮發(fā)性FPGA也不會(huì )出現因中子和阿爾法離子誘發(fā)的 SRAM擾亂問(wèn)題,即固件錯誤。這些擾亂會(huì )導致FIT故障率 (109小時(shí)內出現的失效次數),而這個(gè)量級的故障率已超出業(yè)界的規范標準。如果能夠使用像Actel 這樣以提供任務(wù)關(guān)鍵產(chǎn)品見(jiàn)稱(chēng)的FPGA供貨商的器件,其優(yōu)勢當然不言而喻,Actel且已致力于保證器件在極端環(huán)境條件下運行的高性能和高可靠性。

安全性

隨著(zhù)汽車(chē)電子越來(lái)越復雜,以及FPGA的使用越來(lái)越廣泛,FPGA的設計價(jià)值也越來(lái)越高。盜取知識產(chǎn)權 (IP) 和篡改FPGA設計已對汽車(chē)產(chǎn)業(yè)構成了重大的威脅。正當SRAM FPGA一般被認為很容易被篡改,所需的專(zhuān)業(yè)技術(shù)和設備要求也很低時(shí),非揮發(fā)性FPGA (如由Actel提供) 卻甚至比它們想要取代的ASIC技術(shù)更加安全、抵御力更強。設計篡改可能包括更改引擎控制設置,這會(huì )對汽車(chē)的安全性及保修構成嚴重的后果。因此,設計人員在選擇FPGA時(shí)應考慮器件對整體系統成本的影響,同時(shí)又能提供更高的整體設計安全性。

與此同時(shí),如果車(chē)載信息通信系統要被用作面向某種付費服務(wù) (如衛星無(wú)線(xiàn)電和定位服務(wù)) 的經(jīng)授權裝置,那么這個(gè)系統也極可能受到攻擊,而這也是系統設計人員特別擔心的問(wèn)題。管理網(wǎng)關(guān)訪(fǎng)問(wèn)控制和用戶(hù)身份認證的系統一旦在簽權功能上失效,將成為昂貴的衛星網(wǎng)絡(luò )或其它成本不菲的無(wú)線(xiàn)通信基礎設施的一個(gè)巨大漏洞。這是高智能黑客攻擊低價(jià)器件而導致通信網(wǎng)絡(luò )簽權失守的情況。更重要的是,那些以付費服務(wù)作為收入來(lái)源的系統將徹底失效,導致收入損失,甚至最終企業(yè)倒閉。

結論

技術(shù)的進(jìn)步、法規的制定和消費電子產(chǎn)品需求的增加不斷推動(dòng)汽車(chē)電子市場(chǎng)發(fā)展。面向汽車(chē)半導體的高增長(cháng)應用領(lǐng)域包括汽車(chē)安全系統 (如安全氣囊、定速巡航控制、防碰撞和防死鎖剎車(chē)系統) 和駕駛臺電子設備 (如娛樂(lè )系統、信息通訊系統、儀表和付費服務(wù)系統)。由于汽車(chē)市場(chǎng)一向都很注重電子器件的可靠性、成本和安全性問(wèn)題,因此目前已開(kāi)始認識到非揮發(fā)性FPGA技術(shù)所帶來(lái)的優(yōu)勢。

Actel擁有豐富的以Flash和反熔絲為基礎的FPGA產(chǎn)品,能為那些要求高可靠性、固件錯誤免疫力、低功耗、高結溫、單芯片、低成本及高設計安全性的汽車(chē)應用系統提供最佳的解決方案。Actel 的汽車(chē)電子解決方案具備卓越的可靠性和一致的性能,使其成為汽車(chē)內外應用的理想器件,包括車(chē)載信息通信系統、信息娛樂(lè )系統、車(chē)體控制功能、引擎罩下的驅動(dòng)控制、導航、引擎診斷系統、緊急響應總臺及其它等,以執行當中的操作、維護、監視及通信系統等功能。

其它資料

根據主要從事半導體及電子市行業(yè)市場(chǎng)調研的機構Databeans調查,電氣和電子元件占一般汽車(chē)總成本約20%。該公司估計一輛2004年生產(chǎn)的低價(jià)位汽車(chē)上有150到180 個(gè)電子元件,而現在生產(chǎn)的高價(jià)位汽車(chē)上則最少包含400個(gè)電子元件。

此外,Databeans還估計全球汽車(chē)半導體市場(chǎng)的規模目前已達155億美元,預測2006年將出現更多增長(cháng),使到市場(chǎng)規模接近174億美元。該公司并預計在預測期間的市場(chǎng)增長(cháng)率平均為每年9%。



Databeans全球汽車(chē)半導體預測

Actel公司總裁兼首席執行官John East指出:“駕駛者對汽車(chē)安全性和便利性的日益關(guān)注,已逐漸增加電子器件在汽車(chē)上使用的比重,使到每部汽車(chē)采用的半導體數量也相應增多。對所有汽車(chē)產(chǎn)品來(lái)說(shuō),質(zhì)量、可靠性和成本是最重要的因素,這包括了汽車(chē)應用中的半導體器件。我們對汽車(chē)電子市場(chǎng)所出現新的機遇感到非常興奮,因為Actel的非揮發(fā)性 FPGA正處于有利的位置,全面滿(mǎn)足這個(gè)市場(chǎng)的需要和需求!
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