车载信息终端及关键器件的现状与展望

众所周知，作为汽车电子化的关键器件，汽车用半导体的研究开发非常困难，因为它的使用环境平均温度在零下40℃到85℃之间，发动机用的控制器件使用温度更是高达125℃。此外，所有产品还必须保证10年以上的可靠性。为此，必须在设计、研发、试生产以及评定的各个环节，都严格执行高安全性、高可靠性的高品质原则。作为一家半导体生产厂商，瑞萨通过严格遵循这些产品原则获得了市场的高度认可，并在日本和全球汽车电子市场分别占据了22.3%和7.1%的份额。本文将透过瑞萨车用半导体的发展现状，结合中国的实情，简单探讨一下智能交通系统中车载信息终端及关键器件的发展情况。

　　车载信息终端的发展趋势

　　从2002年到2005年，中国汽车电子市场保持着42.6%的复合增长率，市场规模已突破620亿元人民币。成长如此快速的市场对任何一家半导体厂商都有着足够的吸引力。瑞萨希望能以先进的技术、产品和服务为中国汽车电子市场的发展做出自己应有的贡献，尤其在汽车导航系统方面，瑞萨在日本和全球市场分别占据了约80%和约60%的份额，具有丰富的应用经验。

图1 未来主流的通信方式候选

　　最近上市的高级轿车中，应用了100个以上的电子工作模块，这些模块构成了典型的ASV（Advanced Safety Vehicle）系统。ASV是实现安全舒适交通生活的关键技术，也是实现智能交通的重要技术之一，车载信息系统则是ASV的重要组成部分。

未来汽车预计会发展成为一个移动的通信终端，无线电通信是实现这个过程的重要技术。以汽车为中心的通信不但包括车内传感器、监视器和控制器件等电子单元的无线互联，还包括了车与车之间、车与路之间的通信。从目前来看，中国消费类电子、手机等移动通信设备，汽车内连接与汽车外连接，Network消费的连接性相对而言还不是很理想。这里主要存在两个制约因素，一是无线连接的速度还比较慢，二是诚如汽车厂商反映的那样，现在车内无线电应用在可靠性方面还难以让人完全满意。因此，更高的无线连接速度和可靠性可能会成为中国车载信息终端今后发展的方向之一。

　　为了实现更高速的连接性，采用WAVE（Wireless Access Vehicle Environment）或者是WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）这样更高的无线通信规格对车载信息终端来说非常必要。车内连接的可靠性问题，通过应用UWB（Ultra Wide Band）等新一代无线通信技术能够得到解决，而且会像蓝牙一样，全部实现无线连接。在与外面环境的连接中，日本有一种叫 DSRC（Dedicated Short Range Communication）的技术，可以在很小范围内实现汽车跟外界的通信，此技术现已实用化，且可靠性高，速度大概为1Mbps，而下一代是4Mbps。另一方面，欧美开发的新一代WAVE或WiMAX将有可能实现10M-20Mbps的通信速度。所以，在中国如果逐渐应用这些已实用化且高可靠性的新一代无线通信技术，将会不断扩大智能交通的应用范围、拓展商业模式。

　　下一代车载信息终端的发展，还有一个很重要的无线应用技术就是Adhoc。这一技术可以在多种信息设备，包括终端、车、传感器等，集中在一起的场合下，实现自主构筑无线网络。比如，如果在道路上发生交通事故，距事故现场最近的车辆可以把信息通过自主构筑的无线网络传递到后面的车辆，为后车的驾驶提供信息服务。目前，这一技术由日立制作所的研究开发部门在两三台汽车间的小范围内试验成功，而只有经过上千甚至是上万台汽车的试验，该系统才能最终实用化。

　　此外，与家庭固定用的通信系统不同，汽车经常处于高速移动状态，因此车载信息终端与外部网络的连接较为复杂，需要应用高速移动体的无线LAN技术。这其中有对无线LAN高速移动体适用技术的研究开发，也有面向移动体无线通信的高可靠性技术。前者又包括与高速移动体无线LAN基地局连接确立时间，缩短化技术开发和高速移动时在多个无线LAN基地局间切换功能的开发。例如，当汽车高速通过基地局，尤其是在通过不同基地局时，普通技术在与汽车无线LAN确立连接或重新连接需要2-3秒，这对于高速行驶中的汽车来说，对应一段很长的距离。也就是说，在很长的一段距离汽车将处于网络盲区。但是，如果应用新一代高速移动体无线LAN连接技术，就可以把这个时间缩短到零点几秒。这也就是802.11p最重要的技术。

　　除了应用新一代无线通信技术，未来中国车载信息终端在功能上将趋向融合。目前，世界上的车载信息系统大致可以分为两类，即在日本发展的汽车导航技术和在欧美普及的远程信息技术。日本市场电子地图导航功能已经成为标准配置，并随着图形功能的进一步强化，将逐渐向AV导航方向发展；欧美市场则把主要目光集中在紧急通报等服务上，这样的系统中，声音向导与声音识别、紧急通报、个人助手等功能就成为了必要。在中国，可能对大多数汽车用户来说这些功能都是需要的，因此要求信息终端既不是单纯地跟随日式导航，也不能简单地吸收欧美远程信息技术，而应该是集合二者的优点，并根据中国汽车用户的个性需求来研究开发。如此复杂的功能需求对信息终端的关键器件提出了更大的挑战，不仅要提高CPU的性能，还要对总线进行改良。

SH-Navi I：面向下一代车载信息终端的高性能SoC

　　伴随CIS的发展过程，从M16C系列的汽车音响系统控制器，到以SH-2A为内核的数字多功能汽车音频处理器、面向支持ripping和显示功能AV控制器的SH 7760、以及内置3D图形和GPS的集成控制器SH7770，瑞萨提供了全套的CIS解决方案。通过这些产品线，瑞萨的解决方案除了覆盖DVD和HDD机械单元的统一控制外，还覆盖了包含高清晰3D图形显示的导航功能，以及进行各种媒体处理的多功能记录器。

图2 整合方案:SH-Navi I（SH7770）

　　中国一直是扩展海外市场的关键地区，面向中国市场研究开发具有针对性的产品越来越为瑞萨所重视。为了支持、推动中国车载信息系统的发展，针对中国市场的个性需求，瑞萨正在开发专门面向中国市场的车载信息系统，而作为车载信息终端的关键器件，瑞萨选择了面向下一代车载信息终端的高性能SoC--SH-Navi I（SH7770）。

　　中国汽车用户经常希望在汽车这个小小的空间中实现更多功能，希望车载终端提供GPS、VIDEO、DV等，众多同类功能。因此，必须通过芯片的总线大幅提高系统性能，才能满足用户需求。以SH-4A为内核的SH7770正是这样一款产品。

　　SH7770将过去被分割于数块芯片上的许多功能集中在一块芯片上。虽然也能把外置的许多存储器总括到一起，但如果仍用跟过去一样的总线结构，就会因过度共享总线资源而导致系统性能的降低。因此，SH7770芯片通过将总线分割为高速、中速、低速，解决了总线过度 共享的问题，从而提高整个系统的性能。为了实现低功耗，SH7770还采用了加速器（硬件IP）来进行分散处理。通过严格筛选CIS所需的硬件IP后再进行安装，不仅减轻了CPU内核的负荷，还在实现特定处理高速化的同时，带来了抗高温方面的显著效果。

　　SH7770的CPU内核中搭载了SH-4A内核，该内核最大能够达到400MHz的工作频率，实现720MIPS的高速处理性能，指令集与SH-4兼容，能延用现有的程序资源。

　　为了适应CIS不断高性能化的发展趋势，瑞萨把SIP（Solution Integrated Product）和多内核技术作为今后重点发展的领域。SH7770通过最先进的工艺进行了SoC化，已成为SoC解决方案的完成形态。未来，瑞萨将通过SIP把目前SH7770外置的LSI（即那些外围媒体处理用芯片和大容量存储器等）进行单一封装。此外，还将通过多内核技术进行功能分散，提高系统集成度。

编辑：吕海英 引用地址：https://news.eeworld.com.cn/news/car/200802/article_17843.html