Friday, November 16, 2007

尋求差異化發展 擴展FPGA的汽車應用領域

各種汽車應用領域正為基於FPGA的方案打開大門。 為了能與市場上的大型競爭對手相抗衡,Actel公司正針對FPGA在汽車領域的各種可能應用開闢新市場,包括可進軍油電混合車(hybrid)、電動汽車或燃料電池供電汽車的控制系統設計。

根據Gartner Dataquest預測,2007年全球汽車半導體市場規模將達到201億美元,而這個數字到2010年更將成長到259億美元。其中,FPGA目前約佔9,300萬美元,而且在今後的三年內還可望成長到3.12億美元。

目前,車用FPGA主要集中在資訊娛樂/售後市場,以及無線通訊/車身電子等應用。賽靈思(Xilinx)和Altera等較大型的 FPGA供應商們已經將其策略重點放在這些較‘值得關注的’應用領域中。為了能與這些大型廠商競爭,Actel等小型FPGA供應商就必須另謀出路。

其中一條出路就是動力傳動系統(powertrain) ──這一設計理念幾十年來變化不大,而今馬上就要面臨轉變。隨著油電混合汽車、電動汽車、燃料電池汽車、E85(編註:指用85%的乙醇潔凈燃料與15% 的汽油混合後的燃料)燃料汽車,以及改良柴油引擎的推出,汽車製造商們急於開發能夠勝任新型動力傳動控制任務的電子系統。

同時,汽車安全應用的市場也敞開了大門,例如防撞系統、盲點檢測和警示系統,以及倒車攝影機等。除了快速的上市時間和滿足後期設計變化所需的靈活性,動力傳動和安全系統的設計師們還要求電子元件具有高可靠性、小功耗,並能適應嚴苛的汽車環境。

大多數傳統的電子零件並不適合這些應用。ASIC的NRE和認證成本太高、設計週期過長、欠缺彈性且風險較大。微控制器雖然靈活,但功耗卻 相對較大,無法滿足具有極端反應時間需求的應用,如高階柴油引擎中的控制單元等設備。(這些閉環控制單元必須能夠在逐週期的基礎上即時進行監控和調整燃料 噴射。

CPLD曾在這些市場中找到部份應用,但其只能提供中等的邏輯密度,通常製造製程比較陳舊,而且性能和I/O功能也相對有限。反之,基於 SRAM的FPGA雖然具有很高的密度和豐富的性能,但卻容易產生韌體錯誤。再者,基於SRAM的FPGA功耗也相對較大,且會導致自發熱,限制了更大規 模的元件在最高溫度達100℃環境中的運作。

上述事實可用來解釋為何Actel公司要擴展其ProASIC3系列產品,並使其發展成為據稱是業界首個通過AEC-Q100一級認證的FPGA。AEC-Q100是汽車電子協會(AEC)針對車用IC所發佈的應力測試認證標準。

這些低功率、單晶片、基於快閃記憶體的元件能上電即行(LAPU),而且不會產生韌體錯誤。它們功能豐富且具有彈性,能在汽車極端應用要求的高溫環境下運作(125℃的環境溫度和135℃的結溫)。

這些元件採用了英飛凌CMOS+Flash的130nm汽車元件製程,氧化層比較厚,因此能支援較高工作溫度,同時也減少漏電流。相對於 SRAM或快閃記憶體/SRAM混合配置,純快閃記憶體的配置不會產生韌體錯誤,而且功耗特別低、產生的熱量非常少。這些特性也使得該元件能夠運作在極端 溫度環境下。

除了AEC標準外,這些元件還支援一些汽車製造商所要求的‘生產元件批准程式’(PPAP)規定和TS16949品質管理規範等產業標 準。據Actel透露,這些元件已被用於多種設備,範圍從倒車視覺系統(在該系統中,攝影機、FPGA和其它設備必須裝配進一個1英吋的管子中),到用於 拖曳機和採礦設備的重型柴油引擎等下一代控制器。

ProASIC3的規模在6萬閘到100萬閘之間。100萬閘的A3P1000元件已通過AEC-Q100認證,目前已能供貨,該系列中的其它產品將在今年底推出。A3P060、A3P125和A3P250的工程樣品現已出貨。

“作為一家小型的FPGA供應商,Actel必須專注於自身的差異化發展。”Gartner Dataquest公司分析師Bryan Lewis表示,“對他們來說,這是一個能實現穩定發展的利基市場。”

Gartner Dataquest公司目前只追蹤了FPGA在汽車資訊娛樂以及無線通訊領域中的使用情況,還沒有把FPGA在動力傳動和安全系統中的應用一併考慮在內。但是Lewis指出:“根據Actel發佈的資訊來看,這個局面馬上就會產生改變。”

各種汽車應用領域正為基於FPGA的方案打開大門。

No comments: