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（一）、LED照明篇 據(jù)市場研究機(jī)構(gòu) IHS iSuppli最新發(fā)布的報(bào)告，2012年全球半導(dǎo)體市場增長率僅約3.3%。行業(yè)不景氣的原因主要是受全球經(jīng)濟(jì)低迷的影響。業(yè)內(nèi)的主流觀點(diǎn)多數(shù)看衰2012年的市場行情。 盡管有不少陰霾，但平板電腦、智能手機(jī)、移動通信基站、LED照明、工業(yè)控制及汽車電子領(lǐng)域，被業(yè)內(nèi)人士一致看好為2012年半導(dǎo)體市場的陽光地帶。 近期的深圳集成電路展、多場產(chǎn)業(yè)或技術(shù)研討會及北京照明展上，國內(nèi)外半導(dǎo)體廠商紛紛推出了大批創(chuàng)新基礎(chǔ)技術(shù)。在巴塞羅那世界移動通信大會（2012MWC）上，英特爾、高通、博通、TI、Marvell、TriQuint、飛思卡爾、聯(lián)發(fā)科、Nvidia等芯片廠商也展出了眾多半導(dǎo)體技術(shù)，使往年以設(shè)備制造商和終端廠商為主的“二人轉(zhuǎn)”，演化成了2012 MWC上，設(shè)備、終端制造商及半導(dǎo)體廠商的“三國鼎立”。 下面分別盤點(diǎn)一下近期半導(dǎo)體業(yè)在各應(yīng)用領(lǐng)域的新技術(shù)。 LED照明篇 在歐債危機(jī)控制不力、美國、日本緩慢恢復(fù)的大背景下，中國將成為全球LED市場發(fā)展的主要驅(qū)動力量。盡管LED背光市場增長乏力，但受中國政府的政策支持，戶外、商業(yè)和工業(yè)LED照明市場的引擎相當(dāng)強(qiáng)勁。 例如，蘇寧電器最近同意委托華訊節(jié)能及中國普天，以LED照明設(shè)備取代現(xiàn)有1000多家零售店的照明設(shè)備。其他企業(yè)也會陸續(xù)跟上。 
圖1 Marvell全球技術(shù)營銷高級經(jīng)理Lance Zheng Marvell全球技術(shù)營銷高級經(jīng)理Lance Zheng（見圖1）在深圳的“2012產(chǎn)業(yè)和技術(shù)研討會”上也表示：“2011年中國商業(yè)照明增長約70%，2012年將延續(xù)這一趨勢和增長率。”他還指出：“中國對LED燈泡的需求，肯定沒有歐美大。這主要因?yàn)橹袊脩魧Τ杀靖舾校?012年歐盟的白熾燈將全部淘汰；2012年10月1日，美國要求白熾燈光效達(dá)到25lm/W。目前，全球LED制造70%在中國，其中大部分在深圳，產(chǎn)品多銷往歐美。”家庭普及LED照明最多還有兩年緩沖期 仔細(xì)閱讀中國發(fā)改委關(guān)于LED照明的政策就會發(fā)現(xiàn)，從2012年和2014年的10月1日起，將分別禁止銷售和進(jìn)口100W和60W及以上普通照明白熾燈。 由于家庭中主要使用100W以下的白熾燈，且目前LED家庭照明的每居室單套成本要幾十元或上百元，一個家庭根據(jù)居室數(shù)量的多少需用多套，絕大部分家庭難以或不愿承擔(dān)。因此，有理由相信，政策的大規(guī)模效應(yīng)不會馬上顯現(xiàn)，LED照明真正進(jìn)入家庭的時間未必在2012年，而很可能被推遲到2014年。就是說，還有兩年多的緩沖期供廠商進(jìn)行市場鋪墊、推廣，開發(fā)燈具和電源驅(qū)動等相關(guān)新技術(shù)和產(chǎn)品，進(jìn)一步將高高在上的成本拉下來，并提高可靠性。 LED照明設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
圖2 飛兆半導(dǎo)體技術(shù)營銷部經(jīng)理錢家法 飛兆半導(dǎo)體技術(shù)營銷部經(jīng)理錢家法（見圖2）分析了LED照明設(shè)計(jì)中的幾項(xiàng)關(guān)鍵因素：1.對于5W以上的交流電壓輸入應(yīng)用，額定輸入電壓下，PF（功率因數(shù)）≥0.9；對低電壓輸入的MR16 照明燈應(yīng)用，沒有規(guī)定。目前對于5W以下應(yīng)用的PFC需求開始增加；需省去輸入電解電容器。 2.功率大于25W 時，THD（總諧波失真）要小于25% （俄羅斯市場《10%）。對于球泡型應(yīng)用沒有嚴(yán)格的要求。 3.LED驅(qū)動板的功率效率，在低功率應(yīng)用中，無調(diào)光板時，要大于85%；有調(diào)光板時要大于80%。效率越來越高，但相關(guān)的BOM成本也增加了。 4.在調(diào)光兼容性方面，切相（Phase cut）調(diào)光器（前沿型和后沿型）是主流，要保證LED燈不閃爍。 調(diào)光技術(shù)的比較 目前的歐美日家庭照明市場上，普遍采用的是可控硅調(diào)光器（Triac dimmer）。在深圳集成電路展的LED照明技術(shù)研討會上，臺灣新綠科技演講人表示，今后LED照明在家庭普及的過程中，消費(fèi)者希望最好不改變家里現(xiàn)有的照明布線，否則需要重新施工、裝修，非常麻煩。 目前常見的調(diào)光器包括可控硅調(diào)光器（前切式）、電子調(diào)光器（后切式）和遙控調(diào)光器（紅外線或RF式）。 該演講人分析指出，電子調(diào)光器需要對居室線路重新施工，遙控調(diào)光器價格昂貴，又無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。可控硅調(diào)光器由于用戶不需重新施工改變現(xiàn)有線路，所以現(xiàn)階段應(yīng)用較多。但會降低PFC，深度調(diào)光時，導(dǎo)通角更短，這種缺點(diǎn)就更明顯；還會降低功效；使THD增大；有突波電流；切角很小時，存在LED燈閃爍不定的問題。 新綠科技的EZDimming調(diào)光技術(shù)結(jié)合了正弦降壓線路或正弦正激線路的專利驅(qū)動技術(shù)，通過檢測現(xiàn)有的墻壁開關(guān)切換次數(shù)進(jìn)行調(diào)光，PF大于0.9，功效在80%以上，切換柔和，沒有突波電流或噪音，線路少、成本低。 沒有電解電容器的調(diào)光驅(qū)動技術(shù) 飛兆的錢家法指出，其具備大（50W以上）、中（20W-50W）、小（20W以下）功率LED驅(qū)動方案。在20W以下的家庭和商業(yè)LED照明方面，由于調(diào)光器兼容性問題，在普通可控硅調(diào)光器結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)LED調(diào)光很困難。為此，飛兆開發(fā)出了帶功率因數(shù)校正（PFC）、可控硅和模擬調(diào)光能力的FL7730單級原邊調(diào)節(jié)（PSR）控制器，可兼容80%以上的調(diào)光器。 FL7730通過獨(dú)特的模擬感測技術(shù)，可在從0至100%光輸出的整個范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)無閃爍的可控硅調(diào)光控制。FL7730和FL7732（不可調(diào)光）采用初級端調(diào)節(jié)和單級PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，去掉了輸入電解電容器和反饋電路（見圖3），減小了空間，并降低了系統(tǒng)成本。
圖3 飛兆FL7730（可調(diào)光）/FL7732（不可調(diào)光）解決方案 通過內(nèi)部誤差放大器和低帶寬補(bǔ)償器，實(shí)現(xiàn)了恒定導(dǎo)通時間控制。功效在85%以上，PF在0.9以上，THD滿足EN61000標(biāo)準(zhǔn)的Class C要求。±5%的恒流精度/控制可以不受輸入和輸出電壓的影響，調(diào)節(jié)輸出電流。對于下一步研發(fā)趨勢，他表示，提高可靠性是重點(diǎn)，今后，大功率電源驅(qū)動的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會發(fā)生變化。 有可能降低到0.5美元的LED驅(qū)動器 Marvell的Lance Zheng介紹，2月7日-9日在美國加州舉行的“2012年美國SIL照明展”上，Marvell展示了一款深度調(diào)光AC/DC LED驅(qū)動芯片88EM8183。該芯片具有單級原邊電流控制，PFC/QRC和低谷開關(guān)，片上高壓啟動電流。可進(jìn)行1%的深度調(diào)光，滿足NEMA SSL6調(diào)光標(biāo)準(zhǔn)。 88EM8183不需要光耦合器和次級反饋電路，也不需調(diào)光器泄流電路。效率達(dá)90%，有助于延長LED燈的壽命。PF在0.95以上，THD低于20%。據(jù)了解，目前在美國，若THD高于25%，就不能享受政府的政策補(bǔ)貼。目前，市場上的同類芯片通常含有50、60個元件，而88EM8183只有33個，這降低了30-40%的成本。據(jù)稱，今后可以進(jìn)一步降低到0.5美元，屆時也標(biāo)志著家庭LED照明的真正普及。 88EM8183可兼容110多種調(diào)光器。在圖4所示的調(diào)光曲線中，通過對固化了多種算法的OTP存儲器進(jìn)行編程，藍(lán)色曲線最右上邊的點(diǎn)可以橫向移動。另外，通過改變芯片電路里的一個外置電阻，可以把曲線往下拉，使調(diào)光曲線更趨理想，即與白熾燈的調(diào)光曲線（中間藍(lán)色線）盡量吻合。
圖4 Marvell深度調(diào)光AC/DC LED驅(qū)動芯片88EM8183的調(diào)光曲線 另外，智能雙通道DC/DC LED驅(qū)動芯片88EM8801可獨(dú)立控制兩條LED燈串。集成了4個MOSFET，成本降低，效率可達(dá)到97%。可把紅、藍(lán)光LED混合在一起，進(jìn)行溫度補(bǔ)償，提高效率，最高達(dá)97%。此外，可以實(shí)現(xiàn)0.1%的PWM調(diào)光精度。OTP存儲器程序可通過I2C接口進(jìn)行Zigbee、WiFi和PLC通信。對于未來的智能照明平臺，鄭先生表示，每個燈具里都有驅(qū)動芯片，所有燈具會連到Marvell處理器的網(wǎng)關(guān)，芯片可以連到手機(jī)或平板電腦上進(jìn)行遙控調(diào)光。還可利用LED上的傳感器控制溫度。目前，華為在其手機(jī)中利用Android系統(tǒng)開發(fā)了一個界面，以控制照明。他表示：“在目前提供的交鑰匙方案中，通信器件與驅(qū)動芯片是分開的，等到市場起量時，會把他們集成。” AC/DC轉(zhuǎn)換不見了 首爾半導(dǎo)體在3月1日的2012北京照明展上，展示了交流驅(qū)動LED Acrich2系列模塊。其獨(dú)有的專利技術(shù)消除了AC/DC轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。4W、8W、12W和16W的Acrich2模塊方案能取代40W、60W、100W的白熾燈，及MR16鹵素?zé)艉屯矡簟crich 2的PF為0.97，功效在90%以上，THD低于25%。燈具制造商可直接把內(nèi)置Acrich 2的產(chǎn)品插入墻體。 另外，其大功率LED ZC系列以板上芯片直裝式（COB）封裝，采用了高反射鋁基板，提高了亮度并延長了LED燈泡的壽命。 攜MCU優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)智能LED照明 目前，擁有MCU技術(shù)和電源驅(qū)動技術(shù)的廠商，基本都已將兩者結(jié)合，目的就是搶占LED智能照明市場的制高點(diǎn)。 愛特梅爾亞太區(qū)營銷總監(jiān)曹介龍（見圖5）表示：“智能控制是LED燈的最大優(yōu)勢之一。8位和32位AVR MCU是我們擅長的控制技術(shù)，將其與LED驅(qū)動芯片結(jié)合，再加上其他廠商的Zigbee（802.15.4協(xié)議）芯片方案，就可實(shí)現(xiàn)LED照明的遠(yuǎn)程控制（見圖6）。Zigbee光線鏈接狀態(tài)支持ZLL草案，并針對黃金單元（Golden Unit）狀態(tài)。我們的總體戰(zhàn)略是先切入LED背光照明，之后是小功率LED照明市場，目前的核心技術(shù)已經(jīng)儲備到了中、大功率部分。”
圖5 愛特梅爾亞太區(qū)營銷總監(jiān)曹介龍
圖6 愛特梅爾采用2.4G Zigbee收發(fā)器的遠(yuǎn)程控制LED燈設(shè)計(jì) 在效率優(yōu)化方面，盡量減小因LED串Vf 失配而導(dǎo)致的功耗，通過芯片反饋引腳控制電源輸出電壓，自動啟動校正和重新校正，針對Vf 變化而調(diào)節(jié)，系統(tǒng)架構(gòu)不會影響調(diào)光范圍與對比度。在老化和色彩-溫度調(diào)節(jié)方面，有內(nèi)部EEPROM，可自動測試，調(diào)節(jié)各個LED串以匹配色彩。并能進(jìn)行軟硬件調(diào)光。另一MCU巨頭富士通半導(dǎo)體也展示了將8位MCU控制芯片8FX與LED照明驅(qū)動結(jié)合的小功率、低成本LED太陽能花園燈技術(shù)和LED三色調(diào)光方案（見圖7）。
圖7 富士通半導(dǎo)體將8位MCU與LED照明驅(qū)動結(jié)合的小功率、低成本LED太陽能花園燈技術(shù)和LED三色調(diào)光方案 英飛凌也采用了MCU控制多通道LED燈或模塊，該MCU可進(jìn)行調(diào)光、燈溫控制，并與照明網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)日光調(diào)節(jié)、運(yùn)動控制開關(guān)、統(tǒng)一遠(yuǎn)程控制、HMI接口、維護(hù)監(jiān)控、燈驗(yàn)證等功能。 另外，飛思卡爾采用SiP工藝的ZigBee兼容平臺MC13213，集成了8位MCU MC9S08GT和Zigbee（IEEE 802.15.4）的MC1320x 2.4GHz射頻接收器，可支持6萬多個射頻網(wǎng)絡(luò)終端，實(shí)現(xiàn)LED照明的智能遠(yuǎn)程控制。 世界最小Triac調(diào)光的AC/DC LED驅(qū)動器 羅姆半導(dǎo)體的30W功率LED照明驅(qū)動芯片（可調(diào)光）T4/T5/T8/T10，可使PF改善到0.99，符合IEC61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)；厚度比此前產(chǎn)品減少了30%，適于直管型、無接縫型、遮蓬燈。 羅姆（深圳）設(shè)計(jì)中心工程師胡琳龍表示，其LED驅(qū)動器參考設(shè)計(jì)對于9-12W的功率，PF可達(dá)0.9以上；7-12W的功率，PF可達(dá)0.85以上；5-7W的功率，PF也在0.7以上。 筆者還發(fā)現(xiàn)了羅姆一款號稱世界最小可控硅調(diào)光的AC/DC LED驅(qū)動器，在5W輸出、100Vac時，效率為65%；200Vac時，效率為58%。已通過傳導(dǎo)干擾測試（CISPR15）和輻射干擾測試（IEC61000-3），兼容絕大部分可控硅調(diào)光器。 另外，LED照明驅(qū)動芯片BD555ALFV可實(shí)現(xiàn)可控硅/PWM/線性調(diào)光，調(diào)光比為1%-100%；內(nèi)置的傾斜功能可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的照度變化（見圖8）。適于燈泡型、射燈和普通LED照明。
圖8 羅姆半導(dǎo)體的LED照明驅(qū)動芯片BD555ALFV可實(shí)現(xiàn)可控硅/PWM/線性調(diào)光 硅集成氮化鎵技術(shù)降低高亮度LED照明成本80%英國普萊思（Plessey）的高亮度LED照明技術(shù)非常前衛(wèi)，目前看，似乎顯得有些鶴立雞群。該技術(shù)能在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)硅襯底上集成超薄的高亮度LED結(jié)構(gòu)。而現(xiàn)在普遍只能在SiC或藍(lán)寶石基板上完成，且價格昂貴。硅集成氮化鎵工藝的重大意義在于，解決了在大尺寸硅襯底上集成高亮度LED時，氮化鎵和硅晶體在晶格中的高度失配現(xiàn)象。硅集成氮化鎵方案可將現(xiàn)有成本降低80％。該公司表示，將于2012年晚些時候發(fā)布輸出150lm/W以上的產(chǎn)品。 不少LED照明廠商對此評論說，硅集成氮化鎵技術(shù)確實(shí)非常棒，但更適于大功率LED照明，家庭應(yīng)用不是它的“菜”。（記者 恩平） （二）、汽車電子篇 2012年中國汽車電子市場6大發(fā)展趨勢 1.法規(guī)成為技術(shù)進(jìn)步的主要推動力。2012年7月，將出臺針對HLL（前大燈水平調(diào)節(jié)）的強(qiáng)制性法規(guī)；整車電磁輻射新測試方式改變等，促使半導(dǎo)體取代傳統(tǒng)機(jī)電元器件。 2.節(jié)能減排迫使整車廠商使用更多電子系統(tǒng)。比如：外燈采用LED，PWM廣泛使用于各類電機(jī)控制，ABS、EPS、ESP、BCM、ACU等在低端車普及，各個系統(tǒng)效率的提高將帶動整車進(jìn)步。 3.駕乘者更加關(guān)注汽車安全，電子系統(tǒng)裝車率提高。ASIL標(biāo)準(zhǔn)為國內(nèi)整車廠商接受，將成為行業(yè)未來發(fā)展的標(biāo)桿，配套廠正積極開發(fā)符合此標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)。 4.TPMS流行。國標(biāo)GB/T26149在2011年7月開始執(zhí)行，各大廠商推出了相關(guān)產(chǎn)品，越來越多的新車會有此功能。 5.新能源汽車方面，驅(qū)動系統(tǒng)從傳統(tǒng)工業(yè)級進(jìn)步到汽車級、動態(tài)平衡電池管理取代被動模式，車載充電器和整車控制器將進(jìn)一步技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)的量變將為1、2年后的市場啟動積蓄力量。 6.排放法規(guī)更加嚴(yán)格，摩托車?yán)^續(xù)從化油器升級為電噴系統(tǒng)。
圖1英飛凌（中國）汽車電子事業(yè)部總監(jiān)劉魯偉
圖2 富士通半導(dǎo)體汽車市場部經(jīng)理丁潔早
圖3 飛思卡爾亞太區(qū)汽車及工業(yè)解決方案事業(yè)部全球產(chǎn)品市場經(jīng)理郗蘊(yùn)俠博士 英飛凌（中國）汽車電子事業(yè)部總監(jiān)劉魯偉（見圖1）給出了上述分析。此外，他還指出，中國市場的校車項(xiàng)目會帶來每年40萬-100萬輛的需求。富士通半導(dǎo)體汽車市場部經(jīng)理丁潔早（見圖2）指出了推動新能源汽車市場的兩個因素：首先，最近油價日益高漲，敘利亞、伊朗，甚至整個中東的局勢都不穩(wěn)定。可以肯定2012年油價會超過150美元，甚至過200美元也是大概率事件。 第二，環(huán)境壓力不斷增大，節(jié)能減排目標(biāo)非常艱巨。由于政府對PMR2.5的要求，一些城市開始從2012年測PMR2.5。各種壓力都決定中國新能源汽車一定要往前走，即使暫時遇到價格高、基礎(chǔ)設(shè)施不完善等困難。市場推動者包括半導(dǎo)體、系統(tǒng)、整車廠商，甚至是國家電網(wǎng)、中石油和中石化等商業(yè)模式廠商。 他對中國新能源汽車的發(fā)展趨勢闡述道，新能源汽車發(fā)展的成敗關(guān)系到未來的國家石油戰(zhàn)略的安全；中國會重點(diǎn)發(fā)展與補(bǔ)貼純電動（EV）和插電式混合動力汽車（PHEV）；純電動汽車將是最終的發(fā)展目標(biāo)，中短期內(nèi)將以插電式混合動力車作為重點(diǎn)過渡車型；比亞迪、中國一汽、吉利、長城、長安、江淮等整車廠商都在大力發(fā)展插電式混合動力汽車。 飛思卡爾亞太區(qū)汽車及工業(yè)解決方案事業(yè)部全球產(chǎn)品市場經(jīng)理郗蘊(yùn)俠博士（見圖3）強(qiáng)調(diào)了駕乘安全的重要性。她援引世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：全球每年有130萬人死于交通事故，受傷的人數(shù)更是幾倍于上述數(shù)字。其中90%的事故發(fā)生在發(fā)展中國家。因此，眾多OEM和半導(dǎo)體廠商將把功能安全作為以后的重要發(fā)展方向。 （未完，見下回復(fù)欄） |
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新能源汽車技術(shù) 劉魯偉透露，HybridPACK2模塊的高功率密度、低自感、低熱阻及可靠性，已吸引了國內(nèi)新能源整車廠商的關(guān)注。英飛凌近期贏得了國內(nèi)一家整車廠商采用HybridPACK2功率模塊的大型項(xiàng)目，但他沒有透露這家廠商的名稱。 他強(qiáng)調(diào)：“新能源汽車對英飛凌是個重大機(jī)遇。目前每輛整車中汽車電子產(chǎn)品的價格已達(dá)200多美元，而IGBT模塊的價格通常為3、400美元。當(dāng)中國新能源汽車市場起量時，我們的收入用財(cái)源滾滾形容毫不夸張，而且重新奪回因瑞薩和NEC電子合并而失去的汽車電子老大的地位不是難事。對于混合動力汽車，還可提供DC/AC逆變器、大功率DC/DC轉(zhuǎn)換、高壓電池-低壓電池的DC/DC轉(zhuǎn)換、AC/DC充電器和動力電池管理系統(tǒng)（BMS）等大功率技術(shù)。” 在現(xiàn)有的電機(jī)控制中，采用的是MCU加外部RDC（旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)換單元），成本約6、7美元。CPU需從外部RDC讀取角度值，然后查表，搜索sin和cos值。富士通半導(dǎo)體針對EV/PHEV電機(jī)控制的200MHzCPU MB91580集成了雙RDC，CPU可直接從寄存器中讀出上述數(shù)值。此前的9步處理流程縮減為5步，處理時間從25μs減到12μs，將電機(jī)控制時間比前一代產(chǎn)品縮短了40%。 通過電機(jī)控制抑制CPU負(fù)載率，能同時進(jìn)行BMS控制和DC/DC控制。BMS系統(tǒng)中的ML5218芯片最多可管理15節(jié)動力電池，串聯(lián)數(shù)據(jù)采集模塊（DCM）可擴(kuò)展管理30節(jié)電池。 飛思卡爾2月28日在德國紐倫堡的世界嵌入式大會上，針對空調(diào)風(fēng)機(jī)、雨刮器、燃油泵和水泵等平臺應(yīng)用，推出了S12MagniV 16位S12ZVM系列混合信號MCU。這款單芯片電機(jī)控制方案集成了MCU、MOSFET柵極驅(qū)動單元、電壓調(diào)節(jié)器和LIN物理層。通常實(shí)現(xiàn)上述4個功能需要2-4個芯片。另外，S12ZVM系列可將機(jī)械或液壓系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)DC電機(jī)替換為BLDC電機(jī)。 談到汽車，無疑安全是第一位的。郗蘊(yùn)俠指出，汽車工業(yè)迫切需要功能安全解決方案。從最初設(shè)計(jì)系統(tǒng)開始，需要引入功能安全的概念，然后在每一步設(shè)計(jì)中都要符合功能安全的標(biāo)準(zhǔn)。 功能安全是指系統(tǒng)不存在由于電子電氣的功能故障而導(dǎo)致不合理的風(fēng)險。對于汽車電子電氣系統(tǒng)，要遵守ISO26262標(biāo)準(zhǔn)與IEC61508功能安全標(biāo)準(zhǔn)。2011年11月，ISO26262標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)安全風(fēng)險程度，對系統(tǒng)或系統(tǒng)某組成部分劃分出A、B、C、D的汽車安全完整性等級（ASIL），D最高，安全需求最嚴(yán)。隨著ASIL等級的增加，針對系統(tǒng)硬件和軟件開發(fā)流程的要求也隨之增強(qiáng)。 她表示，飛思卡爾的功能安全SafeAssure計(jì)劃滿足ISO26262和IEC61508標(biāo)準(zhǔn)，及ASIL D要求。支持安全流程、安全硬件、安全軟件和安全支持4個領(lǐng)域。其中所需硬件包括MCU、傳感器、模擬器件和電源管理芯片；軟件有AUTOSAR OS、MCAL等。ASIL D系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4所示。
圖4 采用PowerSBC和MCU進(jìn)行ASIL D系統(tǒng)設(shè)計(jì) 郗蘊(yùn)俠舉了個MCU的例子。MPC5643L（獵豹）是為功能安全設(shè)計(jì)的MCU，采用了兩個CPU，提高處理能力。兩個核可并行運(yùn)算，或一個核工作，另一個核作監(jiān)控，即鎖步模式。內(nèi)置自測（BIST）和共因失效檢測也很重要。例如，溫度傳感器專門測試MCU內(nèi)部的溫度。為滿足ASIL標(biāo)準(zhǔn)，英飛凌的CIC61508安全監(jiān)控芯片（見圖5）可監(jiān)督MCU的工作，最值得關(guān)注的是，它還可監(jiān)控其它廠商的MCU，“目前全球只有我們能提供這種芯片。”劉魯偉稱。
圖5英飛凌的CIC61508安全監(jiān)控芯片結(jié)構(gòu)圖 中國車主有望很快享受TPMS和ADAS汽車安全系統(tǒng)從最初的被動安全發(fā)展到后來的主動安全，現(xiàn)又發(fā)展到了安全性預(yù)測。這類技術(shù)包括胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）；高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）等。在國外應(yīng)用已比較成熟，但在中國剛開始起步。 據(jù)交通安全管理部門統(tǒng)計(jì)，因爆胎引發(fā)的交通事故占各類事故總數(shù)的1/3強(qiáng)，且多是惡性事故。因此，現(xiàn)在TPMS在很多國家已是強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)配置。中國政府也出臺了TPMS建議性標(biāo)準(zhǔn)，可在行駛中隨時檢測胎壓和溫度，以盡量保護(hù)駕乘者的人身安全。英飛凌可提供TPMS SP37芯片。 ADAS系統(tǒng)包含后視停車輔助、多攝像頭全景停車輔助、前大燈控制（隨動轉(zhuǎn)向、水平調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)近光調(diào)整）、車道偏離預(yù)警（見圖6）、交通標(biāo)志識別、前方碰撞預(yù)警、行人檢測、自動巡航系統(tǒng)等功能。涉及的技術(shù)有視頻放大、編碼、傳輸、解碼、處理和顯示系統(tǒng)。
圖6 車道偏離預(yù)警原理示意圖。根據(jù)幾個前視和側(cè)視攝像頭輸入的圖像，與車輛前方的參考物（圖中綠色十字）、左側(cè)行車線（紅色）、右側(cè)行車線（藍(lán)色）進(jìn)行實(shí)時圖像疊加對比，確定車輛是否偏離正常車道。 ADI工程師表示：“通過安裝后視/前視/側(cè)視攝像頭和視覺處理ECU，可用上述ADAS功能提前警示駕駛員，提高行車安全。例如車道偏離預(yù)警，根據(jù)幾個前視和側(cè)視攝像頭輸入的圖像，與車輛前方的參考物（途中綠色十字）、左側(cè)行車線（紅色）、右側(cè)行車線（藍(lán)色）進(jìn)行實(shí)時對比，確定車輛是否偏離正常車道。若某段距離的行車線被物體壓住或遮擋，攝像頭無法識別時，則系統(tǒng)會根據(jù)此前的數(shù)據(jù)進(jìn)行“慣性”計(jì)算，直至捕捉并輸入了新圖像。”后視攝像頭現(xiàn)較普遍，前視通常只能在奔馳、寶馬、蘭博基尼、保時捷等豪車上見到，且比例也不到30%。不知目前仍嫌小貴的ADAS何時能“飛入”尋常百姓的普通車?yán)铮?/font> ADI工程師給出了答案：其提供基于VGA或HD分辨率的前視攝像頭輔助駕駛的低、中、高端參考方案。Blackfin處理器BF592的低端方案，可實(shí)現(xiàn)車道偏離預(yù)警功能，成本僅2美元。BF53x/561中端方案可實(shí)現(xiàn)車道偏離預(yù)警、自動遠(yuǎn)近光燈和交通標(biāo)志識別功能，成本十幾美元。BF60x高端方案除上述功能外，還包括前方碰撞預(yù)警和行人檢測。但他沒有透露具體成本。 目前在國內(nèi)正與深圳航盛和豪恩電子合作，開發(fā)后裝市場。需要注意的是，要配合車載多媒體安裝，還不能單獨(dú)安裝。 其他ADAS方案還有：富士通半導(dǎo)體開發(fā)的目前全球唯一能實(shí)現(xiàn)三維360度輔助駕駛系統(tǒng)效果的方案，飛思卡爾的MPC5604E芯片，及英飛凌的前大燈控制芯片TLE4206-xG。 對于汽車視頻應(yīng)用，目前的LVDS電纜既貴且重。飛思卡爾的以太網(wǎng)控制器和博通的低成本非屏蔽以太網(wǎng)雙絞線，將在寶馬于2013年推出的基于以太網(wǎng)的新X5車型上出現(xiàn)。寶馬宣稱：2013年將開啟汽車以太網(wǎng)時代。 Nvdia（英偉達(dá)）表示，將在具有3D功能和渲染能力的Tegra（圖睿）車用SoC里采用Spansion的GL閃存，有望應(yīng)用于奧迪、寶馬、蘭博基尼、特斯拉等汽車的ADAS和抬頭顯示儀（HUD）中。 GL系列閃存的頁面模式讀取速度比其他并行NOR閃存高45%，因此，駕駛員在按下數(shù)字儀表盤按鈕的瞬間，可以快速啟動，提升駕乘舒適性。這款產(chǎn)品在2012年德國紐倫堡國際嵌入式系統(tǒng)展會（Embedded World 2012）上進(jìn)行了展示。 汽車黑匣子 處于安全考慮，現(xiàn)在不少車主想把車輛行駛中的各種狀態(tài)記錄、保存下來。為了滿足這種需求，韓國Core Logic開發(fā)了多款汽車行駛記錄儀，俗稱汽車黑匣子（見圖7、圖8和圖9）。
圖7 韓國Core Logic展示的汽車行駛記錄儀PC播放器
圖8 韓國Core Logic開發(fā)的汽車行駛記錄儀的外觀（1）
圖9 韓國Core Logic開發(fā)的汽車行駛記錄儀的外觀（2） Core Logic業(yè)務(wù)總監(jiān)甘東振表示，只有攝像功能的汽車黑匣子價格為800元，帶攝像、GPS和Gsensor功能的為1300元。攝像頭為雙通道VGA或HD分辨率的。除芯片外，還提供包括軟件在內(nèi)的交鑰匙解決方案。目前，正與現(xiàn)代汽車合作進(jìn)行前裝開發(fā)。 看來，在后裝市場，花不到1000元就能裝個黑匣子。這樣，行駛在路上，出現(xiàn)刮蹭、碰撞等任何情況，責(zé)任馬上一清二楚，不會再出現(xiàn)扯皮，避免了可能發(fā)生的交通擁堵。而且有了黑匣子，平時停車也就更放心了，惡意毀車者就會留下鐵證。（記者 恩平） |
| （四）：能源與工業(yè)控制篇 |
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（四）：能源與工業(yè)控制篇 金剛狼——精彩的故事，很棒的MCU
圖1 德州儀器“金剛狼”MCU的形象渲染 剛看到上面這張圖片時，你會想到什么？猛獸留下的4個犀利、血腥的爪印？充滿殘忍與恐怖的暴力大片中的某個鏡頭？都不是。這只是德州儀器（TI）對其新開發(fā)的MCU很形象的渲染。德州儀器全球副總裁兼MCU業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Scott Roller對這款號稱具有業(yè)界最低功耗的MSP430 MCU作了如下解釋：“兩年前，TI請了一批最優(yōu)秀的工程師坐下來，給了他們一個任務(wù)，設(shè)計(jì)一個低功耗MCU。要求功耗不能只降低5%或10%，而是不管從哪個角度看，不管用哪個參數(shù)比較，都應(yīng)該實(shí)現(xiàn)全球同類產(chǎn)品最低的功耗。現(xiàn)在比市場上其他MCU功耗低50% 的“金剛狼”的誕生，表示我們當(dāng)初的目的達(dá)到了。之所以選擇金剛狼（Wolverine）這個名字，是因?yàn)殡娪啊禭-戰(zhàn)警：金剛狼》里的主角叫金剛狼。他很厲害，可以用手掌把任何東西劈開一半，而我們想把MCU的功耗也降低一半。另外，金剛狼還長生不老。如果MCU是超低功耗，電池的使用時間就會延長，用戶設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品也會有更長的壽命。” 看一下金剛狼“肌肉”的“野性”表現(xiàn)：待機(jī)功耗為360nA，運(yùn)行功耗不到100μA/MHz，12位ADC的功耗為75μA。喚醒時間為6.5μs。環(huán)境溫度85℃時，仍可保持上述數(shù)據(jù)。 主要采用兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了低功耗特性：一、TI特有的130nm混合信號超低漏電 （ULL） 工藝，把漏電流降低10倍以上，運(yùn)行功耗降低15%。二、FRAM鐵電存儲器使金剛狼比基于閃存和EEPROM的微控制器每位功耗降低了約250倍。例如，寫入13kB數(shù)據(jù)時，閃存的功耗為6600μW，F(xiàn)RAM為27μW。另外，F(xiàn)RAM的寫入次數(shù)約1015。 儀表計(jì)量等工業(yè)品、便攜醫(yī)療和健身設(shè)備、電動汽車電機(jī)控制和充電部分，及消費(fèi)電子產(chǎn)品等對功耗很敏感的領(lǐng)域，屬于金剛狼MCU適合的應(yīng)用（見圖2）。Roller特別強(qiáng)調(diào)：“未來金剛狼也會有新產(chǎn)品針對日本的家電廠商。”
圖2 運(yùn)動健身和儀表計(jì)量應(yīng)用中，金剛狼MCU與其他MCU的性能比較 中國的能源市場結(jié)構(gòu)是西強(qiáng)東弱。西部地區(qū)有豐富的能源，如火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)能及太陽能發(fā)電，新能源是主要發(fā)展趨勢。用電則是東強(qiáng)西弱，因此迫切需要實(shí)現(xiàn)西電東輸。未來的趨勢是電網(wǎng)將全面實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)化，會把小區(qū)及每個用戶的電力需求網(wǎng)絡(luò)化，包括新能源接入和家庭能源智能管理。中國政府提出建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，輸配電要強(qiáng)壯，用電要保證可控，智能電表是個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。另外，新能源發(fā)電的并網(wǎng)，及微網(wǎng)儲能，是目前產(chǎn)業(yè)界面臨的主要問題。 輸配電網(wǎng)絡(luò)化方面，把各地的傳統(tǒng)變電站轉(zhuǎn)化成數(shù)字化、智能化變電站是未來的趨勢。據(jù)政府的十二五計(jì)劃，將建設(shè)6100座220千伏或110千伏以上的數(shù)字化變電站。其中，半導(dǎo)體傳感技術(shù)很重要。傳統(tǒng)的輸配電以保護(hù)和測控監(jiān)控為主的保護(hù)和測控都是在二次測進(jìn)行的，未來將逐漸把這部分轉(zhuǎn)移到一次測。這樣，大部分設(shè)備都在室外，對半導(dǎo)體芯片的工作溫度范圍、抗干擾及特殊環(huán)境的需求都增加了。 對于太陽能發(fā)電，英飛凌基于ARM Cortex-M4處理器的XMC4000 32位MCU系列可滿足電力驅(qū)動和新能源系統(tǒng)逆變控制的需求。 英飛凌工業(yè)與多元化電子市場事業(yè)部MCU高級總監(jiān)Stephan Zizala表示，XMC4000有4個快速并聯(lián)12位ADC模塊、2個12位DAC、4個∑-Δ解調(diào)器模塊，采樣速率為3.5MSPS，可有效剔除逆變過程中的直流分量，不需要CPU的干預(yù)，降低了負(fù)荷，提高了精度。采用了類似FPGA的模型，由用戶自行定義觸發(fā)方式（見圖3和圖4）。
圖3 英飛凌XMC4000 32位MCU系列可滿足電力驅(qū)動和新能源系統(tǒng)逆變控制的需求（1）
圖4 英飛凌XMC4000 32位MCU系列可滿足電力驅(qū)動和新能源系統(tǒng)逆變控制的需求（2） XMC4000包含5個系列：XMC4100、XMC4200、XMC4400、XMC4500 和XMC4700。XMC4500系列采用120MHz的CPU、汽車工藝級的1MB嵌入式閃存、160KB的RAM。還配備三個CAN模塊、6個通用串行通信通道和一個用于通信的外置總線接口。Zizala稱，串行通信接口USIC是個特有的技術(shù)創(chuàng)新，不改變硬件，用軟件定義通信接口是UART還是SPI，或Quad SPI、IIC、IIS或LIN。例如，2個UART和4個SPI，或4個UART和2個SPI等。
圖5 ADI中國區(qū)技術(shù)業(yè)務(wù)經(jīng)理張松鋼 另外，對于電力線路測量和保護(hù)，ADI中國區(qū)技術(shù)業(yè)務(wù)經(jīng)理張松鋼（見圖5）表示，集成16位雙極性同步采樣SAR ADC和片內(nèi)過壓保護(hù)功能的AD76068通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS），可實(shí)現(xiàn)對多相輸配電網(wǎng)絡(luò)的大量電流和電壓通道進(jìn)行同步采樣。伺服控制 在伺服控制系統(tǒng)領(lǐng)域，中國本土數(shù)控系統(tǒng)、電機(jī)和驅(qū)動、運(yùn)動控制和變頻器廠商已占據(jù)了絕大部分中低端市場，正進(jìn)入中高端市場。 ADI的張松鋼指出：“西門子、安川、松下等國外廠商擁有高端技術(shù)優(yōu)勢和性價比，本土廠商想在這個市場繼續(xù)攻城略地就像蜀道之難。大陸品牌在6軸、7軸聯(lián)動伺服、機(jī)器人伺服等高端應(yīng)用，及通信總線接口技術(shù)方面，與上述廠商的差距至少有20年。”他建議本土廠商從提高伺服驅(qū)動的精度和可靠性方面突破中高端。 他表示，伺服驅(qū)動解決方案與運(yùn)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最高性能和精度密切相關(guān)。多數(shù)情況下，最終用途是高精度數(shù)控機(jī)床、運(yùn)動控制或機(jī)器人系統(tǒng)，這些系統(tǒng)要求能精確控制位置，電機(jī)扭矩對準(zhǔn)性能最佳。” 張松鋼分析了伺服驅(qū)動控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨勢和主要挑戰(zhàn)： 1.在伺服控制中，高精度電流和電壓檢測可提高速度和扭矩控制性能，這要求12位以上多通道ADC。 2.位置檢測性能是伺服控制的關(guān)鍵，常使用光學(xué)編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置傳感器。伺服控制技術(shù)從模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)換推動了現(xiàn)代伺服系統(tǒng)的發(fā)展，也滿足了對于電機(jī)控制的性能和效率的要求。 3.從優(yōu)先考慮安全和保護(hù)的角度，信號采樣和功率器件驅(qū)動應(yīng)采用隔離技術(shù)。 4.使用DSP處理器可實(shí)現(xiàn)矢量控制和無傳感器控制。 5.長生命周期和高可靠性的芯片是伺服控制系統(tǒng)的首選。 6.普通交流感應(yīng)電機(jī)向永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)變是大勢所趨，高效、靈活的算法很重要。 對此，ADI提供了現(xiàn)代伺服控制系統(tǒng)信號鏈（見圖6）的解決方案，包括隔離器、處理器、轉(zhuǎn)換器和混合信號前端。
圖6 伺服控制系統(tǒng)框圖和信號鏈組成 張松鋼表示：“在位置檢測和電流電壓檢測或隔離電路中，12位以上ADC將取代10位ADC；高端伺服應(yīng)用需要更高效更復(fù)雜的算法，目前100~150MHz的DSP/MCU會顯得捉襟見肘，400MHz Blackfin DSP可滿足需求；中高端伺服系統(tǒng)未來會逐步支持工業(yè)組網(wǎng)，支持Profibus/485/CAN等多種標(biāo)準(zhǔn)制式的iCoupler數(shù)字隔離接口方案可實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的連接。”（記者 恩平） |
