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汽车ACES竞赛加剧,谁是打破传统思维的利器?

2020-11-26 邵乐峰 阅读:
域控制器(DCU)的出现,是推动汽车产业“ACES趋势”前行的重要力量之一。相比于聚焦特有功能,DCU的目标更专注于集成度、安全性和核心计算。同时,DCU还能够引导汽车供应商将研发资金集中在单个的子系统上,而不是十几个以上的不同子装置。

近年来,以Autonomous Driving(自动化)、Connectivity(互联化)、Electrification(电气化)和Services(服务化)为代表的“ACES”四大趋势,正在重塑汽车产业的整体格局。MPS全球汽车产品总监Allen Chen日前在接受《电子工程专辑》采访时表示,在AECS的推动下,电子化产品将会占据汽车总成本的50%,每辆车对半导体器件的需求将激增20倍,电动车及混合动力汽车年销售市场份额也将达到20%。vaCednc

打破传统思维的“域控制器”

域控制器(DCU)的出现,被Allen视作推动“ACES趋势”前行的重要推手之一。原因在于相比于聚焦特有功能,DCU的目标更专注于集成度、安全性和核心计算。通过无人驾驶或传感器融合DCU实现自动化;通过智能座舱DCU实现车对车、车对其他一切的通信以及软件的无线升级;通过动力系统DCU实现插电式混合动力系统到全电池电动汽车的电气化蜕变,都是这一趋势的典型应用。vaCednc

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图1:未来的DCU趋势vaCednc

DCU引人注目的另一个原因,还在于它引导汽车供应商将研发资金集中在单个的子系统上,而不是十几个以上的不同子装置。这样一来,想要实现复杂而强大的DCU,汽车供应商就不能只依赖大多数现有的成品IC,而是更倾向于精心设计的集成化器件。vaCednc

按照Allen的说法,半导体芯片公司要想在AECS时代中胜出,需要具备四大致胜法宝:易扩展性;快速设计、验证以及配置;安全可靠,无单一点故障;以及严苛环境下的耐受性。在这样的大背景下,DCU设计思路的优势就得到了淋漓尽致的体现,比如说能够以可扩展、模块化的方式设计,针对不同等级和价格的DCU轻松进行重新设计,升降级的灵活性得以大幅提升。此外,在汽车领域,考虑到汽车环境的严酷,DCU还能够承受从零下至上百摄氏度的温度范围,甚至是外界噪声和刺激的干扰;在安全领域,DCU能够考虑所有与安全相关的故障情况,避免了任何单一点故障的可能性。vaCednc

“如今的汽车产业如同一场残酷的比赛,并非所有参与者都能到达赛道终点。尤其在当下设计周期不断缩短,且通往赛道终点的路线尚不明确的情况下,为了能在这场竞赛中取得成功,汽车制造商们不得不越来越依赖于半导体供应商。”Allen认为除了DCU之外,汽车电子产业现在面临的几点显著变化同样值得关注:vaCednc

  • 传统的Tire 1供应商纷纷整合,剥离了传统的动力总成部门,独立出专门应对 AECS竞赛的专门公司。在这一过程中,不同公司在同一个平台进行合作,一起解决技术问题,共同享受技术进步带来的成果。
  • 半导体厂商在整个供应链中扮演的角色也开始发生重要的变化。以往,作为Tire 2供应商的半导体厂商一般是与Tire 1厂商合作,然后再将方案卖给OEM汽车厂商。但现在,汽车厂商越来越依赖半导体厂商,他们需要更先进的技术、更可靠的测试结果,以便有足够的信心将产品快速推向市场。
  • 消费者还期望未来能够提供与当今智能手机或其他智能小工具相媲美的、可定制以及可升级的汽车解决方案。

电源子系统思维

作为全球领先的电源管理半导体公司,MPS深耕汽车电子产业已经超过8年,推出了五百多种汽车相关的产品。截止目前,共交付超过10亿颗的车规级芯片产品,并以0.1PPM的质量标准稳居业界顶尖水平。vaCednc

以MPS高集成度数字升降压变换器MPQ88XX为例,通过使用MPS第六代BCD工艺技术,实现了同类芯片5倍的功率密度,降低了约3/4的布板面积,节约将近一半的外部元器件,使客户的整体设计时间节约30%。vaCednc

“Power Subsystems”电源子系统是MPS专为自动驾驶应用而设计的。它由六种以上不同IC组成,各个子系统间能和谐运行,一部分IC基于MPS先进工艺技术的传统电源管理产品,旨在提供超高功率密度,而另一部分IC则是集成时序控制或电压监控功能的模拟产品。在这种电源系统中,不仅要考虑每个IC的典型功能,还要考虑到各个IC以及各个设备之间如何与其他设备协同工作。 vaCednc

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图2:MPS自动驾驶DCU电源子系统设计框图vaCednc

基于这种“电源子系统”思维,MPS正在与第三方评估机构合作,后者会根据行业认可的标准对其“子系统”进行验证。这样,客户就无需再着眼于单个IC,而是能够从MPS获得整个子系统的电源方案,进而加快自己的设计周期。vaCednc

同时,为了满足可扩展性这一重要需求,MPS的汽车解决方案将目标定位在整个系列而不是单个产品上。例如,在引脚兼容的产品系列中,MPS可以提供4-6种不同解决方案,这些解决方案都具有相同的封装、引脚输出和规格--区别仅在于输出电流的大小不同。MPS采取的另一种方法是使用并联解决方案来提高产品可扩展性。以MPQ4436为例,该产品可以由单路扩展为双路、3路、4路等供电方案,以支持更广泛的系统要求。vaCednc

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图3:MPQ4436 4路可扩展解决方案vaCednc

“‘卓越汽车’这一思想深深地根植于我们的DNA中,而且始终被贯彻到公司的整个研发以及生产过程中。从最开始的设计,到后来的生产、封装,每一步都有‘卓越汽车’的影子,这样才能保证MPS的产品一直处于业界领先地位。”Allen在谈及公司汽车方面产品未来的发展方向时透露称,在之前产品的基础上,MPSafe将成为新的“汽车安全”类产品。未来,MPS除了持续提供电源管理解决方案外,还将为自动驾驶SoC提供电压监控、时序、安全等多类型的芯片产品与方案,“传统电源管理公司”的印象有望得以改变。vaCednc

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