英飛凌助力提升汽車的能效、安全性和智能性

在當代的汽車技術創(chuàng)新中， 80%左右的創(chuàng)新離不開半導體，因此，汽車工業(yè)的發(fā)展與半導體技術進步息息相關。在二氧化碳減排法規(guī)日益嚴格的背景下，半導體元器件——如英飛凌公司的產(chǎn)品——將為汽車電子行業(yè)在今后數(shù)年內(nèi)的汽車產(chǎn)業(yè)的兩大基本發(fā)展趨勢注入澎湃動力：

1. 通過提升常規(guī)傳動效率、動力系統(tǒng)部件電氣化、混和動力及純電驅動的市場普及率的提高來減少排放。

2. 汽車數(shù)據(jù)的安全和安防變得日益重要，推動了汽車安全和安防的融合。

數(shù)十年來，英飛凌在基于硬件安防解決方案領域積累了深厚的技術專長。現(xiàn)在，英飛凌正在運用這些技術專長，確保聯(lián)網(wǎng)汽車的數(shù)據(jù)通信盡可能的安全和安防，為有朝一日實現(xiàn)無人自動駕駛奠定基礎。從目前聯(lián)網(wǎng)型半自動化駕駛汽車技術入手，英飛凌將從汽車電子的系統(tǒng)架構來做更進一步深入的探討，這意味著什么呢?

英飛凌致力于提高汽車的能效、安全性和智能性。從智能傳感器到單片機再到功率芯片以至于功率模塊，我們已經(jīng)開發(fā)了門類齊的、高質(zhì)量的半導體元器件系列產(chǎn)品以及相應的半導體制造技術。憑借我們對汽車電子系統(tǒng)應用的深刻理解，我們完全有能力與客戶一起來共同探討可能的、系統(tǒng)級應用的細分方案。這樣一來，通過與客戶合作，我們可以共同開發(fā)出能滿足汽車系統(tǒng)供應商(一級供應商)或汽車制造商(原始設備制造商)的所有要求的解決方案，讓我們的客戶有機會在市場上實現(xiàn)差異化競爭。我們提供了眾多解決方案，從面向客戶的產(chǎn)品設計支持，一直到開發(fā)有助于客戶降低其未來系統(tǒng)的成本并提高性能的創(chuàng)新解決方案，不一而足.

安全是一個系統(tǒng)要求：新的接口對控制裝置之間的安全通信提出了要求

減排

半導體技術為降低汽車的二氧化碳減排做出了巨大貢獻。特別是，英飛凌能幫助客戶提升動力總成系統(tǒng)的效率和用電裝置的能效，我們產(chǎn)品貫穿于從起停功能直到純電驅動動力系統(tǒng)的技術解決方案中。在這方面，汽車制造商與半導體元器件制造商之間的密切合作對未來技術發(fā)展至關重要。我們正在看到了一種新的模式：在電驅動過程中，電能必須從電池通過功率半導體、來驅控執(zhí)行器以推動車輪運轉。作為全球功率半導體市場領袖，英飛凌旨在通過為客戶提供創(chuàng)新解決方案，繼續(xù)來引領這一潮流。

在降低常規(guī)傳動汽車的污染物排放上有許多種不同技術。其中包括直接燃油噴射、車體減重、起停功能、7/8/9多速傳動、能量和熱管理以及減輕風阻力和摩擦等?；诎雽w技術創(chuàng)新，單單使用先進的EPS(電動助力轉向)系統(tǒng)、自動起/停功能和胎壓監(jiān)測系統(tǒng)等，便可將每公里二氧化碳排放量減少10克以上。此外，泵、風扇和壓縮機等均有節(jié)能潛力可挖。如今，平均來講，一部汽車里，有五分之二的此類發(fā)動機輔助裝置仍由發(fā)動機皮帶帶動，因而在發(fā)動機運轉時這些裝置始終都處于運轉狀態(tài)。這些輔助裝置的電氣化可實現(xiàn)它們僅在有需要時被開啟。此外，這些電機的控制還可以作進一步優(yōu)化?，F(xiàn)階段，平均每部車里有大約二十八個電機，其中至少還有七個電機是由繼電器開關控制的。為這些電機加裝智能電子裝置就可以使電機根據(jù)需要調(diào)節(jié)輸出功率，從而提高系統(tǒng)能效。采用英飛凌現(xiàn)有的產(chǎn)品組，如單片機、傳感器、橋式驅動器、MOSFETS、穩(wěn)壓器和收發(fā)器等，都可以很容易地開發(fā)出這樣的智能電子裝置。

在減排目標實現(xiàn)過程中、最主要的技術挑戰(zhàn)將是要讓電驅動汽車在技術上穩(wěn)健和在經(jīng)濟上劃算。到目前為止，盡管全球電動汽車生產(chǎn)的數(shù)量還相對較少， 但這些電動汽車的驅動方式卻千差萬別，反映在從110V到700V(工作電壓)的不同電壓等級，以及不同的逆變器拓撲結構或集成方案等。通過與汽車廠家和汽車系統(tǒng)供應商密切合作，英飛凌致力于打造極其經(jīng)濟劃算又極其高效的電驅動技術的半導體解決方案。

到2012年，歐洲地區(qū)的二氧化碳排放量預計從今天的120克/公里將降至95克/公里。

未來將是零排放的純電動汽車的天下，在這個領域，英飛凌與汽車廠家及其系統(tǒng)供應商合作伙伴展開了積極合作，在支持現(xiàn)有各種減排技術的基礎上，我們也正在研究和開發(fā)更加高效的半導體技術，如碳化硅(SiC)半導體和氮化鎵(GaN)半導體產(chǎn)品。

如今，歸功于當今先進的半導體技術，寶馬i3電動汽車性能卓絕，寶馬i3配備了基于英飛凌IGBT功率模塊HybridPACK? 2以及采用了英飛凌32位TriCore?架構的AURIX單片機的控制系統(tǒng)，使整車可實現(xiàn)高達125千瓦功率輸出。此外，寶馬i3借助英飛凌的其他半導體元器件進一步提高了汽車的舒適性和安全性，如安全氣囊控制模塊和LED照明模塊，這些器件能確保汽車電子的系統(tǒng)電能消耗最低，從而將電能用到一項主要功能上：行駛。

安全又安防

2011年頒布的ISO26262標準將汽車安全重新定義為功能安全。ASIL D是最高功能安全等級，新的標準對汽車系統(tǒng)開發(fā)人員提出了艱巨的挑戰(zhàn)。ASIL(汽車安全完整性等級)體系涉及到若干汽車功能系統(tǒng)，這些功能系統(tǒng)都必須滿足新標準的要求，其中比如制動系統(tǒng)、安全氣囊、轉向系統(tǒng)、變速箱、電機和電池管理以及駕駛輔助系統(tǒng)等。像未來的駕駛輔助系統(tǒng)將有助于實現(xiàn)預見性駕駛，但隨之而來是與日俱增的海量數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)首先必須安全可靠地在汽車內(nèi)部傳輸，這些數(shù)據(jù)還將可能在車與車之間傳輸。

我們認為，安全和安防是一個清晰的市場發(fā)展趨勢。隨著通信系統(tǒng)帶寬不斷提高，對半導體元器件的需求亦日益增長。特別是在聯(lián)網(wǎng)汽車日漸盛行的情況下，像英飛凌這樣的半導體制造商必須提供幫助，以確保有關汽車安全的關鍵應用運行的絕對完好而且不受任何干擾;必須對聯(lián)網(wǎng)汽車增加安防功能，防御黑客攻擊。因此，汽車產(chǎn)業(yè)將需要保護通信通道的解決方案。英飛凌Aurix家族32位微處理器，除可以滿足于未來動力總成系統(tǒng)的要求之外，也為應對未來安全安防應用開發(fā)了專門的功能。 AURIX架構包含了最多三顆獨立的32位TriCoreTM處理內(nèi)核和一顆加密處理器內(nèi)核。這樣采用AURIX處理器，就可以很容易地滿足汽車應用的最高安全標準。與此同時，AURIX所實現(xiàn)的處理能力比當今市場上性能最強大的微處理器高出一倍多。基于安全和安防架構設計、集成了TriCoreTM的性能和杰出的實時處理能力，AURIX家族微處理器是諸多的汽車電子應用中最理想的平臺，包括電機控制器、動力總成控制系統(tǒng)、電動汽車和混合動力汽車控制系統(tǒng)，以及車身系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、電動助力轉向系統(tǒng)、安全氣囊和駕駛輔助系統(tǒng)等。[!--empirenews.page--]

具備優(yōu)秀的實時處理能力和眾多安全又安心的特性，AURIX家族滿足了動力總成系統(tǒng)以及功能安全應用的高要求。較之于經(jīng)典的鎖步架構，其架構將ASIL-D安全系統(tǒng)的開發(fā)工作量減少了30%

具備優(yōu)秀的實時處理能力和眾多安全又安心的特性，AURIX家族滿足了動力總成系統(tǒng)以及功能安全應用的高要求。較之于經(jīng)典的鎖步架構，其架構將ASIL-D安全系統(tǒng)的開發(fā)工作量減少了30%
【導讀】全球汽車電子市場在未來仍將保持持續(xù)增長地勢態(tài)。 2013年全球生產(chǎn)了約8 400萬輛汽車，在未來5年內(nèi)，全球汽車產(chǎn)量將有望突破一億輛。

在當代的汽車技術創(chuàng)新中， 80%左右的創(chuàng)新離不開半導體，因此，汽車工業(yè)的發(fā)展與半導體技術進步息息相關。在二氧化碳減排法規(guī)日益嚴格的背景下，半導體元器件——如英飛凌公司的產(chǎn)品——將為汽車電子行業(yè)在今后數(shù)年內(nèi)的汽車產(chǎn)業(yè)的兩大基本發(fā)展趨勢注入澎湃動力：

1. 通過提升常規(guī)傳動效率、動力系統(tǒng)部件電氣化、混和動力及純電驅動的市場普及率的提高來減少排放。

2. 汽車數(shù)據(jù)的安全和安防變得日益重要，推動了汽車安全和安防的融合。

數(shù)十年來，英飛凌在基于硬件安防解決方案領域積累了深厚的技術專長?，F(xiàn)在，英飛凌正在運用這些技術專長，確保聯(lián)網(wǎng)汽車的數(shù)據(jù)通信盡可能的安全和安防，為有朝一日實現(xiàn)無人自動駕駛奠定基礎。從目前聯(lián)網(wǎng)型半自動化駕駛汽車技術入手，英飛凌將從汽車電子的系統(tǒng)架構來做更進一步深入的探討，這意味著什么呢?

英飛凌致力于提高汽車的能效、安全性和智能性。從智能傳感器到單片機再到功率芯片以至于功率模塊，我們已經(jīng)開發(fā)了門類齊的、高質(zhì)量的半導體元器件系列產(chǎn)品以及相應的半導體制造技術。憑借我們對汽車電子系統(tǒng)應用的深刻理解，我們完全有能力與客戶一起來共同探討可能的、系統(tǒng)級應用的細分方案。這樣一來，通過與客戶合作，我們可以共同開發(fā)出能滿足汽車系統(tǒng)供應商(一級供應商)或汽車制造商(原始設備制造商)的所有要求的解決方案，讓我們的客戶有機會在市場上實現(xiàn)差異化競爭。我們提供了眾多解決方案，從面向客戶的產(chǎn)品設計支持，一直到開發(fā)有助于客戶降低其未來系統(tǒng)的成本并提高性能的創(chuàng)新解決方案，不一而足.

安全是一個系統(tǒng)要求：新的接口對控制裝置之間的安全通信提出了要求

減排

半導體技術為降低汽車的二氧化碳減排做出了巨大貢獻。特別是，英飛凌能幫助客戶提升動力總成系統(tǒng)的效率和用電裝置的能效，我們產(chǎn)品貫穿于從起停功能直到純電驅動動力系統(tǒng)的技術解決方案中。在這方面，汽車制造商與半導體元器件制造商之間的密切合作對未來技術發(fā)展至關重要。我們正在看到了一種新的模式：在電驅動過程中，電能必須從電池通過功率半導體、來驅控執(zhí)行器以推動車輪運轉。作為全球功率半導體市場領袖，英飛凌旨在通過為客戶提供創(chuàng)新解決方案，繼續(xù)來引領這一潮流。

在降低常規(guī)傳動汽車的污染物排放上有許多種不同技術。其中包括直接燃油噴射、車體減重、起停功能、7/8/9多速傳動、能量和熱管理以及減輕風阻力和摩擦等?；诎雽w技術創(chuàng)新，單單使用先進的EPS(電動助力轉向)系統(tǒng)、自動起/停功能和胎壓監(jiān)測系統(tǒng)等，便可將每公里二氧化碳排放量減少10克以上。此外，泵、風扇和壓縮機等均有節(jié)能潛力可挖。如今，平均來講，一部汽車里，有五分之二的此類發(fā)動機輔助裝置仍由發(fā)動機皮帶帶動，因而在發(fā)動機運轉時這些裝置始終都處于運轉狀態(tài)。這些輔助裝置的電氣化可實現(xiàn)它們僅在有需要時被開啟。此外，這些電機的控制還可以作進一步優(yōu)化?，F(xiàn)階段，平均每部車里有大約二十八個電機，其中至少還有七個電機是由繼電器開關控制的。為這些電機加裝智能電子裝置就可以使電機根據(jù)需要調(diào)節(jié)輸出功率，從而提高系統(tǒng)能效。采用英飛凌現(xiàn)有的產(chǎn)品組，如單片機、傳感器、橋式驅動器、MOSFETS、穩(wěn)壓器和收發(fā)器等，都可以很容易地開發(fā)出這樣的智能電子裝置。

在減排目標實現(xiàn)過程中、最主要的技術挑戰(zhàn)將是要讓電驅動汽車在技術上穩(wěn)健和在經(jīng)濟上劃算。到目前為止，盡管全球電動汽車生產(chǎn)的數(shù)量還相對較少， 但這些電動汽車的驅動方式卻千差萬別，反映在從110V到700V(工作電壓)的不同電壓等級，以及不同的逆變器拓撲結構或集成方案等。通過與汽車廠家和汽車系統(tǒng)供應商密切合作，英飛凌致力于打造極其經(jīng)濟劃算又極其高效的電驅動技術的半導體解決方案。

到2012年，歐洲地區(qū)的二氧化碳排放量預計從今天的120克/公里將降至95克/公里。

未來將是零排放的純電動汽車的天下，在這個領域，英飛凌與汽車廠家及其系統(tǒng)供應商合作伙伴展開了積極合作，在支持現(xiàn)有各種減排技術的基礎上，我們也正在研究和開發(fā)更加高效的半導體技術，如碳化硅(SiC)半導體和氮化鎵(GaN)半導體產(chǎn)品。

如今，歸功于當今先進的半導體技術，寶馬i3電動汽車性能卓絕，寶馬i3配備了基于英飛凌IGBT功率模塊HybridPACK? 2以及采用了英飛凌32位TriCore?架構的AURIX單片機的控制系統(tǒng)，使整車可實現(xiàn)高達125千瓦功率輸出。此外，寶馬i3借助英飛凌的其他半導體元器件進一步提高了汽車的舒適性和安全性，如安全氣囊控制模塊和LED照明模塊，這些器件能確保汽車電子的系統(tǒng)電能消耗最低，從而將電能用到一項主要功能上：行駛。

安全又安防

2011年頒布的ISO26262標準將汽車安全重新定義為功能安全。ASIL D是最高功能安全等級，新的標準對汽車系統(tǒng)開發(fā)人員提出了艱巨的挑戰(zhàn)。ASIL(汽車安全完整性等級)體系涉及到若干汽車功能系統(tǒng)，這些功能系統(tǒng)都必須滿足新標準的要求，其中比如制動系統(tǒng)、安全氣囊、轉向系統(tǒng)、變速箱、電機和電池管理以及駕駛輔助系統(tǒng)等。像未來的駕駛輔助系統(tǒng)將有助于實現(xiàn)預見性駕駛，但隨之而來是與日俱增的海量數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)首先必須安全可靠地在汽車內(nèi)部傳輸，這些數(shù)據(jù)還將可能在車與車之間傳輸。

我們認為，安全和安防是一個清晰的市場發(fā)展趨勢。隨著通信系統(tǒng)帶寬不斷提高，對半導體元器件的需求亦日益增長。特別是在聯(lián)網(wǎng)汽車日漸盛行的情況下，像英飛凌這樣的半導體制造商必須提供幫助，以確保有關汽車安全的關鍵應用運行的絕對完好而且不受任何干擾;必須對聯(lián)網(wǎng)汽車增加安防功能，防御黑客攻擊。因此，汽車產(chǎn)業(yè)將需要保護通信通道的解決方案。英飛凌Aurix家族32位微處理器，除可以滿足于未來動力總成系統(tǒng)的要求之外，也為應對未來安全安防應用開發(fā)了專門的功能。 AURIX架構包含了最多三顆獨立的32位TriCoreTM處理內(nèi)核和一顆加密處理器內(nèi)核。這樣采用AURIX處理器，就可以很容易地滿足汽車應用的最高安全標準。與此同時，AURIX所實現(xiàn)的處理能力比當今市場上性能最強大的微處理器高出一倍多。基于安全和安防架構設計、集成了TriCoreTM的性能和杰出的實時處理能力，AURIX家族微處理器是諸多的汽車電子應用中最理想的平臺，包括電機控制器、動力總成控制系統(tǒng)、電動汽車和混合動力汽車控制系統(tǒng)，以及車身系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、電動助力轉向系統(tǒng)、安全氣囊和駕駛輔助系統(tǒng)等。

具備優(yōu)秀的實時處理能力和眾多安全又安心的特性，AURIX家族滿足了動力總成系統(tǒng)以及功能安全應用的高要求。較之于經(jīng)典的鎖步架構，其架構將ASIL-D安全系統(tǒng)的開發(fā)工作量減少了30%

具備優(yōu)秀的實時處理能力和眾多安全又安心的特性，AURIX家族滿足了動力總成系統(tǒng)以及功能安全應用的高要求。較之于經(jīng)典的鎖步架構，其架構將ASIL-D安全系統(tǒng)的開發(fā)工作量減少了30%
【導讀】全球汽車電子市場在未來仍將保持持續(xù)增長地勢態(tài)。 2013年全球生產(chǎn)了約8 400萬輛汽車，在未來5年內(nèi)，全球汽車產(chǎn)量將有望突破一億輛。

從產(chǎn)品到系統(tǒng)

透過我們對汽車系統(tǒng)應用的理解，結合我們半導體技術專長，英飛凌正在開發(fā)的產(chǎn)品將能更精準地滿足特定應用要求，具有為客戶提供各種可選方案和多功能選項的優(yōu)勢。我們希望在這一過程中為客戶創(chuàng)造清晰的增加值。謹在此舉兩個例子，以說明我們稱之為“從產(chǎn)品到系統(tǒng)”的理念。亦即從產(chǎn)品本位到透視整個系統(tǒng)的理念變革：里程表控制和基于雷達的自動測距系統(tǒng)。

就車速檢測而言，其中一個比較有趣的方案就是充分利用已經(jīng)安裝在其他汽車控制和檢測系統(tǒng)上的電子元器件。在很大程度上，這為汽車廠家節(jié)省了附加功能軟件所需的額外費用。

具有保護機制的單片機中必須包括“安全硬件擴展(SHE)”和其下一代的“硬件安全模塊(HSM)”基本單元。英飛凌的TriCoreTM微處理器家族均已集成了SHE或HSM單元。 許多汽車廠家已經(jīng)或將要求把SHE(如在AUDO MAX中)或HSM(如在AURIX中)運用到諸如汽車防盜系統(tǒng)、發(fā)動機控制組件以及知識產(chǎn)權保護等應用中去。由于這些模塊在英飛凌微處理器中屬于“標準”配置，因此采用英飛凌微處理器的系統(tǒng)無需額外的硬件單元來實施。

AURIX硬件安全模塊(HSM)是該單片機內(nèi)的一顆可信單片機，可用作面向安全應用、密鑰和數(shù)據(jù)等的平臺。譬如，未來，將能以加密形式保存從而保護里程數(shù)據(jù)。

隨著集成有SHE或HSM功能的單片機不斷面市，以及應對汽車內(nèi)部通信對安全的訴求，未來諸如“安全”里程顯示等應用將成為可能。在這樣的環(huán)境中，功能安全與數(shù)據(jù)安全之間的聯(lián)系也更密切，從而為未來汽車實現(xiàn)更多安全功能奠定基礎。

我們認為，到本世紀20年代末，所有新生產(chǎn)的汽車都將能夠實現(xiàn)信息安全。在信息娛樂系統(tǒng)、緊急呼叫系統(tǒng)和車車互聯(lián)通信等領域中，除了用于車內(nèi)電子控制裝置的單片機之外，還需要獨立的單片機來負責確保汽車與外部世界之間的通信安全。英飛凌已經(jīng)推出了一款可支持SIM功能的安全單片機，該產(chǎn)品業(yè)已獲得AEC-Q100汽車質(zhì)量標準認證。

對于測距應用，英飛凌提供了77-GHz雷達信號發(fā)送/接收元器件。這些產(chǎn)品采用硅鍺工藝生產(chǎn)，使用外形小巧且能夠支持高頻技術的eWLB(嵌入式晶圓級球柵陣列)封裝，降低了系統(tǒng)成本。從AURIX 32位多核單片機家族衍生出的支持ADAS應用的微處理器產(chǎn)品具備了和雷達應用接口的特殊功能。在大多數(shù)的應用中，相對于用附加的DSP芯片、外接SRAM和ADC組成的方案，我們的近距離雷達系統(tǒng)方案實施起來更加經(jīng)濟。

系統(tǒng)框圖所示為中長距離雷達系統(tǒng)：77-GHz雷達信號發(fā)送/接收元器件(基于硅鍺工藝、采用外形小巧且支持高頻技術的封裝)和來自AURIX家族的ADAS型號產(chǎn)品(具備適用于雷達應用的特殊功能)降低了系統(tǒng)成本;不再需要實現(xiàn)附加DSP-IC、外接SRAM和ADC-IC

英飛凌汽車電子事業(yè)部總裁Jochen Hanebeck說：“多年來，充分發(fā)揮我們杰出的技術專長，英飛凌已經(jīng)開發(fā)了諸多領先技術、優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和出色的制造工藝。未來，除保持技術優(yōu)勢之外，我們將進一步加深對汽車運用系統(tǒng)的理解，以幫助客戶取得成功，幫助他們通過產(chǎn)品快速面市以賺取更多利潤。英飛凌解決方案多種多樣，包括在產(chǎn)品設計階段為客戶提供支持、系統(tǒng)級測試以及創(chuàng)新型概念開發(fā)等來幫助我們的客戶降低其未來系統(tǒng)的成本并提升性能。”[!--empirenews.page--]

英飛凌汽車電子事業(yè)部總裁Jochen Hanebec

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