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汽车中的半导体技术 |
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作者：汽车制造业 |
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每隔半年时间，市场上就会出现新的微处理器。技术、质量和价格，究竟哪一点更有冲击力？这是每一个汽车工业企业都必须接受的新一代微处理器带来的考验。
在一年一度的日内瓦汽车沙龙里，人们可以看到汽车工业企业创新的活力，但不易看到的则是汽车中所蕴藏的技术。在每年2月纽伦堡举办的“Embedded World”展览会上，人们可以看到半导体工业企业展示的新型微处理器、存储器以及相应的软件。
展览会中曾展出过一种功能强大的32位驱动控制用微处理器。据生产厂家英飞凌公司（Infineon）介绍，这种微处理器具有很高的运算能力，它可以进一步降低燃油消耗，也可以使燃烧后有害颗粒的排放降低到不可见的程度。目前，检验认证人员正在对这种产品进行检验，在2007或者2008年时有望投入市场。
新的图像显示卡可以用LCD技术创造出显示全部仪表盘内容的液晶显示器
Infineon公司表示，他们希望世界上一半以上的车辆能够使用这种芯片。西门子VDO、Delphi等公司都声称有意使用这种TC1796型微处理器。
总体来讲，半导体市场中的总收入将从2003年的1.67亿欧元提高到2010年的3.36亿欧元。促成这一增长的主要原因是未来的发动机控制器，例如ABS防抱死控制系统、泊车辅助系统，以及CMOS摄像机，它们对32位微处理器的需求相当大。
在半导体产品的研发中，东芝公司（Toshiba）计划获利。这家日本的半导体生产企业在纽伦堡展会上展出了被他们称之为“Capricorn-M”的图像处理器。据他们介绍，使用了这种图像处理芯片之后，可以将CMOS倒车摄像机拍摄的图像显示在汽车的仪表盘中。他们生产的老一代图像处理器“Capricorn-M”已经在奥迪A6轿车中使用了。在汽车仪表盘的中部安装了一个显示屏，可以显示变速器的档位、收音机和行驶信息。但这只是人们可以看到的显示器部分，其重要的元件图像显示卡是Toshiba公司生产的，是显示器的动力和核心。如果奥迪公司选用了更新的图像微处理器，则整个仪表盘的信息都显示在一个LCD液晶显示器上，从汽车的速度，到发动机的转速，直到油箱的燃油量等。在汽车倒档行驶时，显示屏可以方便地转换成倒车摄像机所拍摄的图像。
64位控制器的特点在于其微处理芯片。在主芯片进行运算的同时，还可以在同一微处理器中进行图形处理，而通常情况下图形处理是在一个专用的芯片上进行的，即用一次的数据存储地址取代了原来的二次存储地址，这将很大程度地提高数据处理的速度，降低生产成本。
据Toshiba公司介绍，全电子化仪表盘的优点在于其设计和修改非常简单方便，唯一的显示屏可以适用于各种车型。各种车型的不同完全可用程序代码控制。
程序代码和车型差异也是日本富士通工司（Fujitsu）展台上的亮点。例如由Freescale公司生产的MPC5200和Fujitsu公司生产的图形显示卡Coral P/ PA具备在汽车导航系统的显示屏中显示车辆行驶所在城市的地图。这项技术率先在亚洲得到应用，而后才引进到欧洲市场。
软硬件协调控制
利用一个控制器在两个显示屏中显示的技术也很有吸引力。在车辆前方中间的主信息显示屏旁还可以增加一个车辆行驶信息系统，所有的都由一个芯片控制，不再是以前的两个芯片。
QNX软件公司指出，微处理器的运算能力能有很大提高。这家加拿大的公司以及微软和Wind River公司瓜分了美洲汽车控制系统的市场。目前正在研发的工作系统可以存储60M的数据，在研发的第一阶段中，这种系统可在1min内启动汽车。
汽车与信息技术：80多个相互连接的控制器并不少见。为此，软件的结构应保证所有的功能都可以顺序执行，软件产品的价格超过了汽车价格的10％
由于没有一个汽车生产厂能够接受这么长的启动过程，因此，软件开发的工作量仍然很大。在这一微处理器的控制下，车载收音机、电话、空调的控制都能做到很好的性能匹配，对程序代码进行优化。OEM汽车生产厂家也认为，这些功能很好地发挥才是最重要的。
在半导体技术飞速发展的今天，人们要求的是软件和硬件协调统一地工作。对于微处理器芯片生产厂家，如Freescale、Reneseas或者Toshiba公司，按照莫氏定律每6～12个月就会推出性能更好的硬件。而只有当汽车的控制系统能够充分利用好这些芯片时，它们的价值才能体现出来。
在最新研发的新车型中，还没有将未来的芯片用于车辆控制，不含有最新的导航系统、最新的DVD或者MP3播放器。汽车生产厂会在他们的新车型中采用最新的信息系统，可能会使用像“Abstraction Layer”（抽象层）这样的电子设备。
西门子VDO公司和宝马公司已做好了准备：BMW 5系列轿车的通信系统可能采用西门子VDO公司生产的，以“Top Level Architecture”（顶级架构）为基础的系统。这使得宝马轿车可以对一个个集成电路块进行更换，或者更新。西门子VDO的系统是以 Wind River公司的VX－Worx为基础，以项目为主导的采用Java语言编写的控制系统。
期待更大的进步
德国VDE电子技术协会对半导体工业发展的速度作了预测：在今后的13年内，将会有256GB的芯片上市。从2020年起，将会有10亿晶体管的芯片进入市场，可以保证在每秒钟处理1000亿的运算。在2030年后，量子元器件的应用潜力还会增大。
在目前的微处理器芯片还需要50万个电子来记忆1位数据时，未来的量子计算机则可用1个电子，在1个存储单元中记忆1个信息单位。这种类型的量子计算机可望在2020年后上市，亿万晶体管的芯片将是强大计算功率所必不可少的基础。同时，长期以来困扰着小型高速计算机的冷却问题也将成为历史。(end)
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(5/3/2008) |
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