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[导读]过去十年,随着新能源汽车与自动驾驶的兴起,汽车产业70%的创新来源于汽车电子技术及其产品的开发应用。IC Insights数据显示,预计2018年汽车电子的销售额将增长7.0%,2019年将增长6.3%,成为六大半导体目标市场中两年来的最高增长率

过去十年,随着新能源汽车与自动驾驶的兴起,汽车产业70%的创新来源于汽车电子技术及其产品的开发应用。IC Insights数据显示,预计2018年汽车电子的销售额将增长7.0%,2019年将增长6.3%,成为六大半导体目标市场中两年来的最高增长率。值得注意的是,汽车特殊用途逻辑类别预计2018年增长29%,汽车应用专用模拟市场增长14%——作为备用摄像头、盲点(车道偏离)探测器和其他“智能”系统被强制或以其他方式添加到更多车辆中。同时,存储器在车辆中使用的新汽车系统解决方案的开发中越来越重要。

新能源汽车与自动驾驶的浪潮推动了汽车整车结构的变革,如车载信息联网化、48V汽车电子系统、高级驾驶辅助系统(ADAS)等,加速了整车厂、Tier-1、Tier-2,甚至元器件厂商不断创新,研发更高性能、更高可靠性的产品。这种趋势也与在不久前结束的2018深圳国际电子展上富士通电子专家的观点不谋而合,该公司的高性能存储器、虚拟仪表开发套件、汽车控制单元一体化整合等多个维度的汽车电子解决方案的市场反馈与市场趋势保持了一致。

“小身板”大能耐,FRAM成BMS外挂存储首选

铁电存储器FRAM是富士通半导体最具市场竞争力的核心产品之一,并从一开始应用于水电气热表产品,逐步走向更广泛的物联网应用、以及更深度的汽车电子应用。富士通半导体的车规级FRAM产品拥有业界一流的高性能与高可靠性——工作温度指标高达125摄氏度,通过AEC Q100标准规范的严苛测试,数据写入次数寿命达到10的13次方(10万亿次),超快写入速度仅需150ns,写入一个字节数据的功耗也仅为150nJ等,一经推出即被汽车行业Tier-1等厂商采用,在TPMS、安全气囊、信息娱乐系统、ADAS、电池管理系统(BMS)等应用中处处可见。

 

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图1:富士通车规级FRAM在汽车电子场景广泛应用

BMS作为动力电池组的重要组成部分,主要功能是检测电动汽车动力电池的各项状态参数,包括单体电压、总电压、电流、温度等,同时通过模拟前端采集数据,进行SOC估算和电池均衡。因此其监测数据的可靠存储非常重要。“在整个2018年,富士通FRAM产品在BMS项目中取得了很大进展,”展台上富士通电子元器件(上海)有限公司产品管理部总监冯逸新透露道,“整车厂如吉利汽车日前已决定采用富士通5V 64Kbit SPI的FRAM产品用于其自主研发BMS系统中。”业界公开的FRAM最早在汽车上的成功应用是被倍耐力(Pirelli)的胎压监测采用,从而掀开汽车应用的大幕,BMS和信息娱乐系统、气囊等更是FRAM的海量应用市场。据透露,给东风、金龙、宇通、上汽通用五菱、华晨宝马、一汽、御捷、江淮、奇瑞等整车厂提供BMS的Tier-1、Tier-2的诸多厂商,也正在采用或即将采用富士通FRAM产品。

冯逸新称:“动力电池组与BMS二者相加的成本即相当于新能源整车的1/4-1/3,同时动力安全与乘客生命息息相关,不允许一点差错、需要极高的可靠性和无迟延性设计,因此在电子元器件控制沿线应当选用更高性能、更高可靠性的产品。现在主控旁边的外挂存储器最优异的产品即属FRAM。在未来几年,FRAM将成为汽车BMS外挂存储器产品的首选、标配,富士通在FRAM有多年的沉淀,通过客户需求可以看到市场潜力,对此我们信心十足!”

丰富产品线布局新能源汽车生态,抢占48V车载系统新机遇

汽车电气化、新能源汽车的趋势在车载电子系统的体现之一是延续数十年的12V电子系统正转向48V。究其原因,既有传统铅酸电池技术12V的旧因,也有12V低压系统已无力高效驱动电动汽车的众多崭新功能的新需求动力。富士通电子元器件(上海)有限公司产品管理部产品经理梁子龙表示:“48V车载电子系统带来很明显的一个优势是减少目前产品的过多线束,过往12V系统冗长的线束有成本高、安全性能低的两大弊端,而逐步成为主流的48V系统则有助于实现较低成本和更安全、更环保、驾驶体验更舒适的车载、驾舱电子应用。”

一般来说,48V车载电子系统主要由电机、电池、DC-DC转换等部分组成。本届深圳国际电子展上,富士通携手旗下代理品牌新电元展示其汽车控制单元功率模块,在48V车载电子系统的当下过渡期,提供了极具市场竞争力的解决方案。“新电元拥有众多的功率MOSFET、模块等产品,在TPMS、IBS、EPB、TCU、VCU、ECU汽车电机控制、EPS电动转向系统、OBC DC-DC转换等场景中广泛使用。” 梁子龙表示,“当前生产OBC、DC-DC,包括PDU高压配电箱的厂商希望多合一的产品,同时汽车电气化的集成度不断提高,新电元将多个MOSFET封装成一个模块,能够有效地缩小体积,实现更高的效率与更好的散热,目前新电元主推6合1、9合1、10合1及11合1等模块单元,这是新电元近几年在汽车市场聚焦的主要方向之一!”

 

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图2:富士通为新电元代理汽车控制单元模块产品

同时,针对汽车应用的BCM、EPS、电机控制、接线盒等场景,富士通传统优势的高压直流继电器可以结合新电元功率模块等产品,根据客户不同的需求提供一体化的方案推广。梁子龙透露道:“车企选择在电池驱动单元、主回路电机驱动、AC-DC开关通路、充电枪、充电桩控制单元、PDU高压配电箱、接线盒等应用中放置富士通高压直流继电器,比如特斯拉Model 3、Model S,以及德国、韩国的一些车企。”相对半导体器件,继电器可应对很高的浪涌冲击,具备灵活性,并利于电路中更好的EMI表现,使得电路设计十分简单,在当前轿车12V、重型车24V以及未来48V车载电子系统中十分适用,有利于更好的散热与安全性能。当然,这些系统回路中也可加入富士通旗下代理品牌大东的车用保险丝,在汽车接线盒、电池驱动单元、充电枪、充电桩等功能中进一步提高可靠性与安全性能。

 

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图3:富士通高压继电器产品适用于电动、混动汽车等

正如富士通电子亚太区产品管理部总经理王钰在公开采访中表示,富士通在中国市场正加快元器件代理商的转变,并侧重对目标应用和系统的元器件整合。从48V车载电子系统的转变趋势管中窥豹,富士通联合新电元、大东等代理品牌,将各自优势的元器件产品整合为一体化、一站式的解决方案,建立生态合作体系,在新能源汽车这一新兴市场寻求契机,使得富士通有别于传统意义的分销代理商。

颜值与价值兼具,“软硬兼修”的虚拟仪表方案受欢迎

公开资料显示,预计2020年汽车仪表市场规模达95亿美元,而基于LCD屏幕的虚拟仪表几乎成了当前中高端汽车的标配,驾舱虚拟仪表正成为融合ADAS与HMI(人机交互)技术的窗口,通过车身周围配备多个传感器、摄像头和雷达等,实时接收、采集汽车周边的信号,将数据传送到中央处理器进行分析计算,并通过虚拟仪表界面与乘客实现交互。富士通旗下代理品牌索喜科技,正是提供虚拟仪表解决方案的行业佼佼者。

“在过去几年,基于ARM双核Cortex-A9的Triton C芯片为核心的索喜科技3D全虚拟仪表解决方案在市场上备受好评,已应用于比亚迪以及日本、德国的部分车企中,出货量达到数十万套。”展台工作人员称,“这一解决方案拥有一体化、高性能、低功耗、低成本的特点,并经过众多客户、多年实车使用的验证,整个系统的稳定性与可靠性趋于完善。”

 

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图4:富士通携手索喜科技展示汽车全虚拟仪表解决方案

这其中也要归功于软件设计工具——CGI STUDIO。CGI STUDIO是一款不受硬件条件限制的可升级软件平台,拥有独立的2D/3D引擎,分别可以用来制作各类2D和3D场景。该平台具备 Windows环境和嵌入系统环境的通用接口,设计者可以快速将计算机上制作的设计直接使用于嵌入系统环境,从而最大限度地降低图像设计师与嵌入设计师之间的返工,在短时间内开发出满足需求的2D/3D汽车仪表和娱乐显示系统。

基于这样的软硬件优势,索喜科技进一步推出基于ARM四核Cortex-A9的Miranda芯片,通过ISO26262认证,内置有特别的VPU(视觉处理器)单元、采用硬件加速和软件加速相结合的方式使其性能提升高达百倍以上,并维持很低的功耗。据悉,Miranda芯片可应用于驾舱仪表、360度全景成像等,实现ADAS辅助驾驶,高清4路1080P行车记录仪,多个显示屏集成显示等功能,更可外接HUD抬头显示器与液晶触屏显示器,打造新一代虚拟仪表的解决方案。

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