如何加快汽车系统的未来发展？TI从这四大细分领域入手

汽车市场的迅猛发展不仅让整车厂商兴奋，半导体厂商也从中看到了希望。据LMC Automotive统计，2016年全球新车产量约为9310万辆，超过1亿辆指日可待。这些车辆都需要先进的半导体技术来做支撑，以满足消费者对汽车更安全、更智能和更高效的要求。Strategy Analytics 数据显示，2017年所生产的每辆汽车的半导体价值约为324美元，未来这一价值会逐年上升。因此很多半导体厂商加大了对汽车市场的关注，提前推出相关产品线以服务于汽车产品。

作为半导体领域的重量级公司，TI也不想错过这一市场机遇，在最近的媒体发布会上，TI详细讲述了自己在汽车市场的现状及布局。TI全球汽车系统业务总监Heinz-Peter Beckemeyer介绍，“TI在汽车领域已经有35年的历史，最初为被动安全市场开发设备，如气囊、车身稳定系统的核心安全器件。此后，TI在其广泛的嵌入式处理、模拟信号链、电源管理和DLP显示产品组合中开发了汽车级产品。去年TI推出的汽车市场产品就比2014年多出两倍。TI重点关注四大关键汽车细分市场，包括高级驾驶辅助系统（ADAS）、车身电子元件和照明系统、信息娱乐系统和仪表组和混合动力和电动汽车。”

左：德州仪器（TI）中国区汽车事业部总经 理沈源

右：德州仪器（TI）全球汽车系统业务总监 Heinz-Peter Beckemeyer

ADAS：帮汽车开发商创建自动驾驶所需的高级功能
自动驾驶发展势头迅猛，谷歌自动驾驶汽车已经上路测试，百度阿波罗平台已经开源，小米也有传言要造车，但是自动驾驶环境非常复杂，怎样让系统做出实时有效的判断？怎样让汽车更加智能地规避风险？针对ADAS市场，TI提供的不仅是单个产品，而是整体方案；不仅包括传感器融合，还包括基于摄像头（前置摄像头、后视和全景系统、后视镜替代和驾驶员监控）以及基于雷达（盲点警告和避免碰撞）的技术。

汽车系统需要安全功能，汽车开发商很可能都熟悉ISO 26262标准，他们可通过TI的SafeTI设计包实现，ADAS解决方案中使用SafeTI组件，如传感器、电动机驱动器、MCU和电源产品，可帮助设计人员满足行业标准的功能安全要求，同时管理系统和随机故障，加快上市时间。除ADAS技术外，该功能安全标准还适用于其他安全相关的汽车系统，包括转向、制动、电动汽车牵引逆变器和电动汽车车载充电系统。

针对产品融合，TI在ADAS系统里就把嵌入式处理器和模拟产品融合在一起。Heinz-Peter Beckemeyer解释，“在ADAS的参考设计里，我们提供多个摄像头，比如环视、前视、后视摄像头，每个摄像头基本都是百万像素级别。而在一个汽车系统里可能包含很多摄像头，这对系统的实时性和数据处理、带宽、传输都带来巨大挑战。具有MIPI CSI-2输出的四摄像头集线器汽车ADAS参考设计，使得开发人员能够连接4个130万像素的摄像头创建集线器设计。每个摄像头使用FPD-LinkIII连接到四端口解串器。该设计也允许连接其他类型的传感器，用于传感器融合用途，该参考设计能够实现轻松连接更多摄像头到ADAS系统。第二个参考设计——具有集成ISP和DVP输出的四摄像头集线器汽车ADAS 参考设计，可以通过使多达四个130万像素的摄像头连接到ADAS系统来解决这个问题。它通过将四个摄像头输入组合成两个并行视频端口来简化系统，每个摄像头通过一根同轴电缆连接到集线器，板上有两个ISP处理和导出视频；该参考设计在ADAS系统中复制数据，减少接线。”

车身电子元件和照明：为全车提供便利性、舒适性
随着汽车产品的演进，驾驶体验是用户选择购买哪辆汽车的关键点，于是我们看到在车身点在元件系统中，逐步加入了更多智能控制，包括交互式人机界面（HMI）、手势和语音控制，自动变光镜和天窗的光学感应，以及背光LED按钮和旋钮。这对车身设计来说，最大的挑战是怎样更快速、更方便地做好设计去应对市场的变化和需求？

TI有丰富的产品系列可以让客户快速升级迭代，去应对不同车型和不同的市场需求。Heinz-Peter Beckemeyer列举了一个实例，他讲道，“一辆车里有很多开关需要检测，比如车灯有没有打开？车窗是开还是关？TI为此推出了用于汽车车身控制模块的多路开关检测接口（简称MSDI）。MSDI可同时支持24路信号输入处理，集成度很高，而且可以有效地降低98%的系统能耗。车身电子另外一个部分就是汽车照明系统，从最开始的卤素、疝气大灯到现在的LED照明，整个汽车灯光设计会越来越有挑战。TI的解决方案可以给到工程师容易、简化的设计，以及更加有可靠性的设计，使用脉宽调制（PWM）来减少外部汽车照明系统，无需微控制器，但是精度优于2%占空比。该设计的输入级经EMI/EMC滤波可直接由车载电池供电。”

加快信息娱乐系统在汽车中的应用
下一代信息娱乐和仪表组系统正在通过集成娱乐、多媒体和信息功能，在车辆中模拟智能手机创建交互式和联网体验。而目前所面临的最大挑战是要在整车上传输大量数据，而且是在更大范围内安全传输，这不仅需要高性能处理器，还需要能够实现长距离安全性的高级功能连接。TI的汽车被动媒体集线器参考设计是一种USB Type-C参考设计，具有充电和增强数据路径性能。消费者可以很容易地把手机、电脑、平板中的音/视频系统在汽车的主机上显示出来。TI DA-00743 参考设计是一个小型模块，设计用于评估经典 AB 类音频功率放大器模块专用系统中的数字输入 D 类音频放大器，它可以很完美地替代现有的A/B 类功放，并实现更轻、更节能、更高效的设计。

48V电源系统，让汽车减重并提高效率
随着更先进的功能和技术被添加到车辆中，汽车对电力的需求也日益增高，传统的12V电源比较紧张，汽车电源系统需要转向更高的48V电源系统，而增加48V电源系统并不像安装更大的电池那么简单。TI的汽车参考设计是用于12 V/48 V汽车系统的四相双向直流-直流转换器开发平台，例如用于轻型混合动力汽车（HEV）中，该系统使用两个电流控制器和一个MCU进行功率级控制。

针对48V电源系统的推广问题，Heinz-Peter Beckemeyer表示，“TI在汽车电源设计方面经验丰富，而且是系统方面的经验，目前我们的48V系统已经被全球很多厂家选用，可以让汽车设计人员更快地完成整个设计。48V最有效地是可以让原有电池降低一些负担，毕竟现在的零部件对内耗要求越来越高，48V系统对那些千瓦级功耗要求的部件来讲，会有很好的分担，从而达到降低排放。另外，增加48V系统以后，对电源线缆的要求也会大大的降低。从而可以用更细、更轻的电缆实现同样能源的传输，这也有利于降低整车能耗。48V电源系统对汽车厂家也有挑战，所有后续大能耗设备可能都要重新设计，这不是短期可以完成的，但是随着大家越来越重视能耗，厂家一定会往这个方向继续前进。”

“2013年，汽车业务收入只占到TI全部营收的12%，到2016年已经占到18%。TI在其产品组合中拥有2000多个汽车半导体，目前TI拥有一个大型参考设计库，拥有超过100种汽车参考设计，能够为汽车系统的发展提供全方位的支持。” Heinz-Peter Beckemeyer补充。