安全系统升级 高性能MCU和传感器扮主角

诸如安全气囊、ABS等汽车安全产品的“升级版”不断涌现，以及各种新型安全技术应用的层出不穷，不仅为参与其中的厂家提供一个全新的展示平台，亦带动了对更高性能MCU和传感器的需求增长。

安全气囊MCU从16位走向32位

安全气囊是汽车中不可或缺的被动安全系统。飞思卡尔半导体中国区汽车电子业务拓展经理康晓敦表示，传统安全气囊设计已经比较成熟，实际上设计的难度已经转向加速度信号的采集、处理和碰撞时安全气囊打开的算法等。这些在系统设计方面基本已无难度，难的方面在于如何根据不同车辆进行匹配与标定，并且占位检测问题也需要解决。飞思卡尔采用基于高性能Flash技术的MCU配以多轴的加速度传感器，可帮助客户更快地进行信号的采集、处理、分析，并可记录行车时的实际信息，缩短用户的设计周期。此外，飞思卡尔还提供基于电磁场感应的占位检测传感器，可大大提升整个安全气囊的性能。

随着汽车对安全性要求的不断提高，安全气囊正由一个独立的、简单的辅助约束系统(SRS)向高级的系统化成员约束系统发展。英飞凌科技中国有限公司汽车工业及多元化电子市场事业部汽车电子安全管理高级市场工程师沈顺伟表示，由于安全气囊作用的特殊性，安全气囊系统要求其主要元器件精度高、可靠性好、抗干扰能力强及低成本。由于安全气囊对系统的反应时间有严格的要求，所以要求MCU要有较高的运算速度，主流的安全气囊系统都采用16位MCU。

此外，未来智能化及多气囊的市场需求对安全气囊器件的要求是小型化和网络化。沈顺伟表示，智能化要求安全气囊系统安装更多的部件，如红外影像感应技术以确定乘员的身高、位置等等。为了适应这一趋势，必须提高MCU的处理能力以适应图像数据的处理，所以需要用到32位MCU，另外还需要采用更多的集成芯片以减小系统的体积。

未来智能化将是未来安全系统的主要发展方向，这也要求半导体厂商提供接口更多、运算能力更强的MCU以及集成度更高，性能更稳定的其他器件。沈顺伟表示，传感器是安全气囊的又一关键部件，安全气囊对传感器有很高的要求，主要是可靠性好、反应快、精度高，还要有较高的可控性。可以预见，32位MCU、多功能高性能的传感器(包括影像传感器)等元器件将成为增长的热点。

主动安全系统升级带动传感器需求

目前ABS已成为汽车中的标配，而其功能的不断升级出现了诸如EBD、TCS、ESP等衍生型的产品，这些产品对MCU与传感器有何新的要求呢？济南捷特汽车电子研究所所长程军表示，ABS系统这些年来一直沿用16位MCU，这是因为16位MCU对ABS系统来说，具有最好的性价比，虽然近年来ABS功能大大扩充，但由于16位MCU近几年也是飞速发展，恰好满足了ABS发展的需要。而8位MCU大多针对低端产品应用开发的，很难胜任ABS的功能及扩展。32位MCU由于价格问题，也很难大批量低成本应用于ABS系统。

沈顺伟表示，相对于ABS，EBD和TCS等需要做算法上的改进，做更多的运算，这一定程度上要求MCU有更强的运算能力，但对当前的应用，大部分16位MCU的能力已足够，8位MCU则不能胜任，32位又有些浪费。

他还指出，如果是ESP或类似系统，则需要采集许多额外的信息，所以也要增加很多额外的传感器。具体来说，除了ABS的轮速传感器外，还需要增加纵向及横向加速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘转角传感器等，另外它还需要通过CAN这样的总线技术与发动机管理单元更紧密地联系起来，以得到发动机的信息并对其进行管理。与此相对应，相比ABS系统，ESP系统的算法要复杂许多，但就目前来说，也没有到需要应用32位MCU的程度，只是因为它所需要信息和控制单元更多，所以需要更多的引脚，一般来说，至少要120pin以上的MCU才符合要求。

主被动安全一体化势在必行

汽车安全是最不乏新技术应用的领域，毕竟打造一个“万无一失”的安全系统是业界永恒的追求。意法半导体大中华区汽车电子部总监刘建宏表示，目前汽车安全系统引进的关键性技术，包括线控系统(X-by-Wire)以及各种感测式系统，目前已开始普及的包括倒车雷达、倒车监视器以及胎压监测系统(TPMS)等。未来几年可望大幅成长的则包括用来改善驾驶性能与自动化功能的适应性定速系统(ACC)、道路变换辅助与盲点检测，以及用于预碰撞、行人保护和检测驾驶舱内是否有人的视觉雷达传感器等。而在这些条件下，汽车的安全及传动系统已逐步从被动性为主转变为主动性与被动性并存的架构。

沈顺伟也表示，主被动安全一体化虽然是一项十分复杂的工程，但是它能给车内乘员甚至车外的行人车辆提供全方位的保护，所以主被动安全技术的集成是一种势在必行的趋势。他指出，它最大的要求有两点：一是提高车辆的对危险的预警能力，这需要给汽车增加更多的雷达、传感器等部件；二是要提高主被动系统的协调能力，也就是说要设计出很好的算法，以确定各执行机构启动的时序以及执行量的大小。这样在硬件方面，由于涉及要处理的信息量的急剧增加甚至要进行影像的处理，所以16位MCU将捉襟见肘，32位MCU乃至64位MCU将成为标准器件。另外，需要增加相应的雷达和各种传感器，还要使用合适的总线技术。

目前，博世、大陆、天合及Denso等国际大厂都已经开始了主被动技术一体化的研究并推出了相应的产品。博世去年发布了CAPS(整合主被动安全系统)，该系统将主被动安全系统及辅助驾驶系统建立成一个网络，为实现先进的安全功能提供了基础，并可更有效地防止事故发生。据介绍，博世第一代CAPS功能整合了自适应巡航控制系统(ACC)和ESP；第二阶段的开发成果是预测性碰撞警告系统，目前已经在奥迪Q7上实现了批量生产；第三阶段的开发将推出预测性紧急制动系统，未来将能够使车辆在紧急状况下自行紧急刹车。博世还将不断提升生产和应用的本土化程度。

另一方面，主被动安全一体化绝对少不了“网络”的“指挥”。程军表示，安全系统集成的条件是各种子系统的成熟及使用，如ACC、ESP、安全气囊等，它们的集成主要依赖与连接这些子系统的网络，即车载总线系统。他还指出，如今大的整车厂商安全系统的总线协议都控制在自己手里，各个厂商的协议都是不同的和保密的，只有进入到整车配套的体系成为整车厂商的供应商，才能得到这种协议。国内在这方面如果不能进行ABS、安全气囊进入配套，一般整个系统集成后就很难再进入成为配套商。安全系统的集成是未来发展的必然趋势，为适应这一趋势，国内电子企业应积极参与加入各种汽车网络协议国际组织，积极发展车辆网络技术。[!--empirenews.page--]

目前国内厂商尚未涉足主被动安全一体化领域，但是他们在开发新技术或进行产品升级换代时应努力追踪最新的技术并充分考虑到今后集成到主被动一体化系统中的要求，预留相应的功能和接口，这样才能在各分立系统形成规模的时候较容易地发展成为主被动一体化系统。沈顺伟指出，当然，由于国内汽车零部件厂商的实力还不足以与国际大厂抗衡，所以还需要有关机构共同制定相应的标准，联合各厂家的研发能力共同开发相应的技术，才能在较短的时间内追上国际先进水平。

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ABS与安全气囊市场走高

ABS已成为汽车安全装置的重要组成部分，在中国汽车ABS生产和配套市场基本上都被国外品牌所垄断。在乘用车市场，国外品牌市场占有率在98%以上；在商用车领域，虽然国内广州科密、浙江万安、重庆聚能等气动ABS生产企业取得了不错发展，但国外品牌ABS市场占有率仍在60%以上。

　 随着我国汽车业的发展，汽车ABS配套比例的提高，我国汽车ABS行业将保持高速增长趋势，2006年，我们汽车ABS市场需求量已经接近370万套，占汽车产量的51%左右，其中乘用车ABS需求接近360万套，而2006年中国乘用车生产量为523.31万辆，乘用车ABS的装配率已经达到了68%。据预测，到2010年，我国汽车ABS的总需求量将超过600万套。

随着国家对于安全产品相关法规的逐年增多以及中国汽车市场的高速增长，安全气囊也会越来越普及，安全气囊会成为中国小型、大型车的标配，主、侧部都会安装，所以安全气囊行业市场将面临巨大的市场需求。2006年汽车安全气囊气市场需求量为635万套，其中轿车安全气囊市场为510万套。到2010年，我国安全气囊总需求量将达到2382万套。