目前，中國汽車業(yè)正在步入以智能化（ADAS & Autonomous）、網(wǎng)聯(lián)化（Connected）、電動化（Electrification）和共享化（Shared services）為代表的“新四化”時代。IHS Markit的數(shù)據(jù)顯示，到2023年，汽車電子系統(tǒng)總額將高達1800億美元，平均每輛汽車會使用500美元以上的半導體器件，增幅最大的應用分別來自高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、動力系統(tǒng)（Powertrain）和車載娛樂信息系統(tǒng)（Infotainment）。其中，ADAS以高達23.6%的增幅位列第一。
ADAS快速增長的原因，一方面源自汽車制造商正致力于提高汽車的安全性，不斷開發(fā)新技術以幫助減少道路事故并確保汽車內部連接的安全。過去幾年中，在高精度電子傳感器（激光器、雷達和攝像頭）、支持人工智能的高速多核片上系統(tǒng)（SoC）、高速車載網(wǎng)絡等技術的加持下，車輛ADAS主動安全系統(tǒng)實現(xiàn)了質的飛躍。
另一方面，包括中國在內的全球各地交通運輸監(jiān)管機構都在各自的安全規(guī)定和要求中提高了評測標準，所有車輛都必須遵守。這些都清晰的表明中國對ADAS主動安全功能的重視程度正在不斷提升。
“質的飛躍”的背后推手，離不開復雜的軟硬件處理能力，是它們在快速推動故障保護工程設計成為當今汽車行業(yè)最重要的標準之一。Microchip等汽車半導體供應商一直致力于提供豐富的單片機（MCU）和汽車聯(lián)網(wǎng)解決方案，以滿足符合ISO-26262標準的汽車功能安全要求。激光雷達和環(huán)視攝像頭兩個細分市場的應用就體現(xiàn)了上述趨勢。
讓激光雷達的“心跳”更穩(wěn)健
隨著智能化程度的不斷提高和無人駕駛360度無死角監(jiān)控的要求，汽車中傳感器數(shù)量正變得越來越多。根據(jù)Yole Développement的預測，用于自動駕駛車輛的傳感器將在未來15年內持續(xù)以51%的年復合成長率（CAGR）迅速成長。當前圍繞自動駕駛發(fā)展的傳感器類型主要有三種：視覺攝像頭、毫米波雷達和激光雷達，三項技術各有優(yōu)勢，很難互相取代。
可靠性一直都是汽車制造商及電子系統(tǒng)供應商所關注的焦點。與毫米波雷達和攝像頭相比，具備高分辨率、遠距離和視角廣闊等特性，甚至能有效識別遠端路面上的石頭等非金屬物體的激光雷達，對于自動駕駛，尤其是L3到L5級高階自動駕駛，是非常必要的。而對于需要依賴精確時序的激光雷達，MEMS振蕩器為其提供更穩(wěn)健“心跳”。
與傳統(tǒng)的石英振蕩器相比，MEMS振蕩器抗振動能力提高了5倍，可靠性提高了20倍，抗沖擊能力更是提高了500倍，其還有一項突出的優(yōu)勢是能夠在極高溫度下保持其頻率穩(wěn)定性。此外，MEMS振蕩器還兼具小巧尺寸和堅固耐用的特性。
Microchip最近推出的DSA11x1和DSA11x5均為汽車級MEMS振蕩器和時鐘發(fā)生器，它們符合AEC-Q100標準，在-40°C至+125°C的溫度范圍內具備出色的頻率穩(wěn)定性（低至±20ppm），可滿足汽車電子溫度等級grade 1的應用要求。
這些MEMS振蕩器的相位抖動均低于1ps（典型值），工作頻率范圍為2.3MHz至170MHz，并且有2.5mmx2.0mm、3.2mmx2.5mm和5.0mmx3.2mm三種符合行業(yè)標準的小巧尺寸可供選擇，厚度均為0.85mm。
在這些全新推出的符合AEC-Q100grade 1的MEMS振蕩器中，有業(yè)界首款雙輸出MEMS振蕩器，即DSA2311。這款振蕩器采用2.5mmx2.0mm封裝，可替代電路板上的兩個晶振或其他振蕩器。該器件的兩個同步CMOS輸出的范圍均為2.3MHz至170MHz。這不但能夠節(jié)省PCB空間，而且還能降低采購、庫存和安裝成本，并最終提高產品集成度。
汽車連接的未來
環(huán)視攝像機系統(tǒng)是當前許多ADAS應用，包括車道偏離預警、停車輔助、盲區(qū)監(jiān)測、行人檢測和自適應巡航控制中的關鍵部件，可鳥瞰車輛周圍環(huán)境，提高乘客安全性并實現(xiàn)自動駕駛。
有效的環(huán)視攝像機系統(tǒng)的關鍵組件之一是高速連接。Microchip提供汽車級以太網(wǎng)設備和INICnet?控制器，可用于在各種形式的媒體上傳輸視頻、數(shù)據(jù)和消息。
按照麥肯錫的說法，汽車以太網(wǎng)將很快“崛起成為汽車的支柱”。Microchip獨有的INICnet技術通過單一電纜支持以太網(wǎng)、音頻、視頻和控制，從而簡化了汽車信息娛樂網(wǎng)絡。
INICnet技術可以與汽車以太網(wǎng)共存，可無縫連接基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的跨車輛域數(shù)據(jù)通信，同時并行提供多路基于時分復用（TDM）技術的數(shù)字音頻和壓縮視頻數(shù)據(jù)的高效傳輸。并有50 Mbps和150 Mbps兩種不同的速度等級，帶寬效率高達95%以上。兩種選項均支持環(huán)型或菊花鏈，50 Mbps通過非屏蔽雙絞線實現(xiàn)，而150 Mbps通過同軸電纜實現(xiàn)。INICnet將在2021年成為開放的ISO標準。
對于INICnet技術的以太網(wǎng)通道，其ISO/OSI模型僅涵蓋模型的前兩層，因此，它可以從更高層中完全抽象出來，在更新驅動程序后，即可實現(xiàn)套接字（Socket）等常見網(wǎng)絡通信代碼調用。目前，INICnet的以太網(wǎng)通道驅動程序已經開源支持Linux?、Android?和QNX系統(tǒng)，以便INICnet技術的以太網(wǎng)通道以完全透明的方式集成到基于IP通信的現(xiàn)有系統(tǒng)中。這樣開發(fā)工程師就不必擔心底層聯(lián)網(wǎng)技術。
Microchip汽車產品部亞太區(qū)資深產品營銷經理Yan Goh表示：“在產品開發(fā)周期中盡早與汽車制造商及零部件供應商交流，對于新的連接技術至關重要。這將確保產品的兼容性并遵從嚴格的汽車標準，使我們的客戶能夠有效地將我們的新產品應用到他們的設計中去。Microchip始終致力于提供高效、穩(wěn)定、安全的汽車網(wǎng)絡解決方案，以滿足汽車電子領域中不斷增長的數(shù)據(jù)傳輸需求。”
結語
自動駕駛是一個新興市場，其中包括許多來自非傳統(tǒng)汽車行業(yè)的新參與者，由于缺少協(xié)商一致的行業(yè)要求而且技術也在不斷發(fā)展，我們將面臨著一系列挑戰(zhàn)。這就要求半導體供應商與汽車制造商和零部件供應商之間展開密切合作，以便滿足這些不斷變化的需求。
同時，考慮到功能安全和網(wǎng)絡安全是目前最重要的兩大趨勢，作為在汽車級MCU和數(shù)字信號控制器（DSC）方面擁有悠久歷史的廠商，Microchip的核心競爭力在于能夠提供整體系統(tǒng)解決方案，包括MCU、DSC、FPGA、模擬產品、連接和聯(lián)網(wǎng)解決方案、存儲器產品、人機界面解決方案和安全產品，以及世界一流的服務和支持、出色的質量和可靠性以及首屈一指的交貨能力。