發布日期：2022-07-14 點擊率：151
據Gartner Dataquest預測,2007年全球汽車半導體市場規模將達到201億美元,而這個數字到2010年更將增長到259億美元。在這其中,FPGA目前占了約9,300萬美元,且今后三年內有望增長到億美元。
目前,車用FPGA主要集中在信息娛樂/后裝市場,以及無線通信/車身電子應用。賽靈思和Altera等較大型的FPGA供應商們,已經將其戰略重點放在了這些“引人注目的”應用領域。為了與他們競爭,Actel等小型FPGA供應商就必須另謀出路。
其中一條出路就是動力傳動系統(powertrain),這一設計理念幾十年未發生變化,而現在馬上就將發生改變。隨著混合動力汽車、電動汽車、燃料電池汽車、E85(編者注:指用85%的乙醇與15%的汽油混合后得到的燃料)燃料汽車,以及改進的柴油引擎的推出,汽車制造商們急于開發能夠勝任新型動力傳動控制任務的電子系統。
同時,汽車安全應用的市場也敞開了大門,例如防撞系統、盲點檢測和告警系統,以及倒車攝像頭等。除了快速的上市時間和滿足后期設計變化所需的靈活性,動力傳動和安全系統的設計師們還要求電子器件具有高度的可靠性、小功耗,并且能適應苛刻的汽車環境。
多數傳統的電子元器件無法很好地適用于這些應用場合。ASIC的NRE和認證成本太高、設計周期過長、靈活性欠缺,且風險較大。微控制器雖然靈活,但功耗相對較大,且不能滿足諸如高級柴油引擎中的控制單元等設備的特殊響應時間要求。(這些閉環控制單元必須能夠在逐周期的基礎上實時地進行監控和調整燃料噴射。)
CPLD在這些市場中曾得到了一些應用,但其只能提供中等的邏輯密度,通常制造工藝比較陳舊,而且性能和I/O功能也相對有限。相反,基于SRAM的FPGA雖然具有很高的密度和豐富的性能,但容易產生固件錯誤。另外,基于SRAM的FPGA功耗也相對較大,會導致自身發熱,這就限制了更大規模的器件在最高溫度達100℃左右環境中的使用。
上述事實可以用來解釋為何Actel公司要擴展其ProASIC3系列產品,并使其成為據稱是業界首個通過AEC-Q100一級認證的FPGA。AEC-Q100是汽車電子協會(AEC)發布的針對車用IC的應力測試認證標準。
這些低功率、單芯片、基于閃存的器件能上電即行(LAPU),并且不會產生固件錯誤。它們功能豐富且具有靈活性,能夠在汽車極限應用所要求的高溫環境下工作(125℃的環境溫度和135℃的結溫)。
這些器件采用了英飛凌的高性能CMOS+Flash的130nm汽車器件工藝,氧化層比較厚,因此能在支持較高工作溫度的同時減少漏電流。相對于SRAM或閃存/SRAM混合配置,純閃存的配置不會產生固件錯誤,而且功耗特別低、產生的熱量非常少。反過來,這些特性也使得該器件可以工作在極端溫度環境下。
除了AEC標準外,這些器件還支持像一些汽車制造商要求的生產件批準程序(PPAP)文件和TS16949質量管理規范。據Actel透露,這些器件已被用于多種設備,范圍從倒車視覺系統(在該系統中,攝像頭、FPGA和其它設備必須裝配進一個1英寸管子中),到用于拖拉機和采礦設備中重型柴油引擎的下一代控制器。
ProASIC3的規模在6萬門到100萬門之間。通過AEC-Q100認證的A3P1000是100萬門的器件,目前已能供貨,25萬片批量時的單價低于20美元,該系列中的其它產品也將在今年底推出。A3P060、A3P125和A3P250的工程樣品現已能出貨。
“作為一家稍小的FPGA供應商,Actel必須專注于自身的差異化發展。”Gartner Dataquest公司分析師Bryan Lewis表示,“對他們來說,這是一個能實現穩定發展的利基市場。”
Gartner Dataquest公司目前只跟蹤了FPGA在汽車信息娛樂以及無線通信領域中的使用情況,還沒有考慮動力傳動和安全系統中的FPGA。但是Lewis指出:“根據Actel發布的信息,局面馬上就會發生改變。”
Clive (Max) Maxfield is editor of CMP's Programmable Logic DesignLine ()and author of How Computers Do Math (Featuring the Virtual DIY Calculator).
Clive (Max) Maxfield是CMP可編程邏輯設計產品線()編輯,著有《計算機如何做數學》(How Computers Do Math,描寫了虛擬DIY計算器)一書。
向基于FPGA的方案打開大門的汽車應用。
作者:馬力夫
