《電子技術(shù)應(yīng)用》
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設(shè)計挑戰(zhàn)指引汽車電子發(fā)展

2016-05-26

  電子系統(tǒng)是獨特的產(chǎn)品,因為這些設(shè)備必須在嚴(yán)格的行駛條件下有 100% 的可靠性,但同時又要有最低的成本。

  半導(dǎo)體和第一層供應(yīng)商必須遵守OEM PPAT(產(chǎn)品部件認(rèn)證過程)要求以及各類標(biāo)準(zhǔn),大多數(shù)是AECQ100認(rèn)證,ISO9001以及ISO/TS 6949(2002)是第二層供應(yīng)商的質(zhì)量指導(dǎo)方針。

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  導(dǎo)體和第一層供應(yīng)商必須遵守OEM PPAT(產(chǎn)品部件認(rèn)證過程)要求以及各類標(biāo)準(zhǔn),大多數(shù)是AECQ100認(rèn)證,ISO9001以及ISO/TS 6949(2002)是第二層供應(yīng)商的質(zhì)量指導(dǎo)方針

  很多提供模擬功率器件的供應(yīng)商[如飛思卡爾(Freescale),飛利浦(Philips),英飛凌(Infineon)、International

  Rectifier 和NEC]都必須非常小心地建立和測試它們的公差,因為模擬器件更容易失效。例如,英飛凌在封裝和裸芯片可靠性方面下了一番功夫。

  最近的趨勢是讓 OEM 和第一層供應(yīng)商使用更多的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品和 ASSP(專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品),而少用 ASIC。通用公司工程集團經(jīng)理 Fred Huntzicker 認(rèn)為:“過去我們的供應(yīng)商習(xí)慣使用定制的 ASIC,以及某種程度的定制處理器。這種情況正在改變。我們趨向于更商品化的解決方案,并且正在涌現(xiàn)能夠滿足我們很多需求的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。”

  根據(jù)Strategic Analytics的報告, 汽車領(lǐng)域ASIC的增長仍達(dá)到 6.2%,而Gartner的數(shù)據(jù)是 9.2%(圖1)。然而,由于可靠性、成本約束和批量原因,第一層供應(yīng)商通常用較舊和成熟工藝幾何尺寸開發(fā)IC。OEM希望看到第一層供應(yīng)商提供的電子產(chǎn)品使用更前沿的硅工藝,但相應(yīng)的EDA軟件和方法并不可靠和具備良好性價比,因此多數(shù)IC供應(yīng)商不會選擇這條道路。

  根據(jù)Strategic Analytics的報告,汽車領(lǐng)域ASIC的增長仍達(dá)到 6.2%,而Gartner的數(shù)據(jù)是 9.2%

  SoC意味著“汽車上的系統(tǒng)”

  汽車業(yè)尤其需要實現(xiàn)三個層次以及針對實際系統(tǒng)級(汽車上的系統(tǒng))設(shè)計和驗證的流暢溝通。OEM 對芯片至 ECU 和網(wǎng)絡(luò)層的建模有一個要求,即能夠用基于模型的設(shè)計和軟件,前瞻性地設(shè)計出網(wǎng)絡(luò)和所需 ECU,并能達(dá)到設(shè)計鏈后期的系統(tǒng)級規(guī)格。

  迄今為止,傳統(tǒng)的 EDA 公司已經(jīng)涉足了汽車設(shè)計工具領(lǐng)域,如 Mentor Graphics 和 Synopsys。Mentor 多年來就提供 VeSys走線工具,用于汽車、飛機和家電設(shè)備機箱內(nèi)的走線,而 Synopsys 多年來用 Saber 作為自己的機械、電氣和熱仿真工具。2005年,Mentor 在自己的產(chǎn)品組合中增加了一個多科目仿真工具,使用戶可以用標(biāo)準(zhǔn) VHDL-AMS 描述信號,而不必像 Saber 那樣使用專用語言。

  Mentor 似乎要走得更遠(yuǎn),它在 2005 年 5 月并購了 Volcano 通信技術(shù)公司,從而躍入網(wǎng)絡(luò)設(shè)計領(lǐng)域。Mentor 并不是因為這次收購而進(jìn)入新的領(lǐng)域,Volcano 也不是這一領(lǐng)域的唯一廠商。像 Vector-CanTech 公司也專注于汽車網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與仿真。而像The  Mathworks 和 Vast Systems Technology 等公司也提供先進(jìn)的 ECU 模型,并邁入提供 OEM 工具領(lǐng)域,實現(xiàn)整個電子系統(tǒng)的建模,以及快速地創(chuàng)建更精密的約束和衍生產(chǎn)品。

  Volcano 和 Vector 的工具則從相反角度打入汽車網(wǎng)絡(luò)設(shè)計領(lǐng)域。簡單說,Volcano 要求用戶了解它們 ECU 的所有約束條件,然后才能使網(wǎng)絡(luò)適合 ECU。同時,Vector-CanTech 則提供總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和仿真,用戶將其插入自己的 ECU 中。兩家公司均支持多個總線標(biāo)準(zhǔn),包括 CAN、LIN 和新興的高速總線協(xié)議 FlexRay。

  Vast 把主要精力集中在提供 ECU 硬件建模上,而The Mathworks可實現(xiàn) ECU 硬件和軟件建模。ETAS 集團和 Enea 等公司則專注于軟件嵌入式建模與設(shè)計。

  ETAS 戰(zhàn)略營銷與通信總監(jiān) Jeff Kessen 稱,在汽車業(yè)中,重要的是實時設(shè)計與測試。他指出:“一個高轉(zhuǎn)速下的八缸引擎每秒要計算500次燃油供應(yīng),而 ABS 每秒要調(diào)整10次剎車力度?!?/p>

  但是,并不只是硬件配合軟件工作時需要仿真,ECU 要工作在極熱的條件下,并長期在汽車中運行。Kessen 說:“有些 OEM 商在液壓控制閥中整合了變速ECU,而這個 ECU 就浸泡在變速箱油內(nèi)。熱天劇烈的駕駛中,變速箱油可以達(dá)到 150℃(300°F)的高溫。PC主板不可能忍受在這種條件下工作?!边@種情形意味著要求 EDA 供應(yīng)商進(jìn)行擴展或與其它供應(yīng)商合作,包括熱、機械甚至液動工具供應(yīng)商。

  用于汽車的電子工具很少見,原因之一是很多汽車供應(yīng)商都不愿公開自己的電子系統(tǒng)設(shè)計流程,不希望參與到聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)中。一個最有前途的標(biāo)準(zhǔn)化工作是AutoSAR(汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)),它能有助于定義所有汽車共同的ECU和軟、硬件子功能。該集團得到了數(shù)家歐洲汽車制造商和供應(yīng)商的支持,期望實現(xiàn)通用功能軟、硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。該集團希望用這種方式提高


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