汽車電子發展論文

時間:2022-04-30 05:42:00

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汽車電子發展論文

汽車電子系統是獨特的產品,因為這些設備必須在嚴格的行駛條件下有100的可靠性,但同時又要有最低的成本。

半導體和第一層供應商必須遵守OEMPPAT(產品部件認證過程)要求以及各類標準,大多數是AECQ100認證,ISO9001以及ISO/TS6949(2002)是第二層供應商的質量指導方針。

很多提供模擬功率器件的供應商[如飛思卡爾(Freescale),飛利浦(Philips),英飛凌(Infineon)、InternationalRectifier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和第一層供應商使用更多的標準產品和ASSP(專用標準產品),而少用ASIC。通用公司工程集團經理FredHuntzicker認為:“過去我們的供應商習慣使用定制的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,并且正在涌現能夠滿足我們很多需求的標準解決方案。”

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

SoC意味著“汽車上的系統”

汽車業尤其需要實現三個設計層次以及針對實際系統級(汽車上的系統)設計和驗證的流暢溝通。OEM對芯片至ECU和網絡層的建模有一個要求,即能夠用基于模型的設計和軟件,前瞻性地設計出網絡和所需ECU,并能達到設計鏈后期的系統級規格。

迄今為止,傳統的EDA公司已經涉足了汽車設計工具領域,如MentorGraphics和Synopsys。Mentor多年來就提供VeSys走線工具,用于汽車、飛機和家電設備機箱內的走線,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在自己的產品組合中增加了一個多科目仿真工具,使用戶可以用標準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,它在2005年5月并購了Volcano通信技術公司,從而躍入網絡設計領域。Mentor并不是因為這次收購而進入新的領域,Volcano也不是這一領域的唯一廠商。像Vector-CanTech公司也專注于汽車網絡設計與仿真。而像TheMathworks和VastSystemsTechnology等公司也提供先進的ECU模型,并邁入提供OEM工具領域,實現整個電子系統的建模,以及快速地創建更精密的約束和衍生產品。

Volcano和Vector的工具則從相反角度打入汽車網絡設計領域。簡單說,Volcano要求用戶了解它們ECU的所有約束條件,然后才能使網絡適合ECU。同時,Vector-CanTech則提供總線網絡設計和仿真,用戶將其插入自己的ECU中。兩家公司均支持多個總線標準,包括CAN、LIN和新興的高速總線協議FlexRay。

Vast把主要精力集中在提供ECU硬件建模上,而TheMathworks可實現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計。

ETAS戰略營銷與通信總監JeffKessen稱,在汽車業中,重要的是實時設計與測試。他指出:“一個高轉速下的八缸引擎每秒要計算500次燃油供應,而ABS每秒要調整10次剎車力度。”

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。熱天劇烈的駕駛中,變速箱油可以達到150℃(300°F)的高溫。PC主板不可能忍受在這種條件下工作。”這種情形意味著要求EDA供應商進行擴展或與其它供應商合作,包括熱、機械甚至液動工具供應商。

用于汽車的電子工具很少見,原因之一是很多汽車供應商都不愿公開自己的電子系統設計流程,不希望參與到聯合標準開發中。一個最有前途的標準化工作是AutoSAR(汽車開放系統架構),它能有助于定義所有汽車共同的ECU和軟、硬件子功能。該集團得到了數家歐洲汽車制造商和供應商的支持,期望實現通用功能軟、硬件的標準化。該集團希望用這種方式提高設計層面之間的溝通,加快汽車電子的設計周期。Mentor通過對Volcano的收購而成為AutoSAR的主導角色,因而使該公司對標準的走向有了更強大的影響力。

Mentor與Synopsys并不是發現汽車業潛在機會的唯一EDA巨頭。Cadence設計系統公司在2005年中稱它正在致力于一個面向汽車設計的設計工具包。現在還不知道該工具包中是否含有專用工具,或者只是簡單地捆綁了現有的IC、印制電路板和封裝工具,而以富有吸引力的價格提供給第二層、第一層和汽車公司。

對Cadence這家全球最大的EDA供應商來說,對真正汽車級系統工具的需求并不是新的概念。該公司曾經提供一種名為VCC(虛擬部件協同設計)的工具,在那個時代居于領先地位,當然也領先于汽車業對系統級建模的需求。