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2008年8月29日星期五
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汽车电子市场——非挥发性FPGA的重大商机所在

Automotive Electronics—A Significant Opportunity for Nonvolatile FPGAs

Actel公司硅产品市场总监 Martin Masonr



在过去的25年中,汽车从纯粹的机械装置演变成高度集成的电子机械系统,与此同时设计人员面临的挑战也在倍增。

传统上,汽车工程师一直依赖于微控制器 (MCU) 和 ASIC产品来实现和控制汽车上的电子系统,以及扩展每一代汽车电子的功能。现在, 这些解决方案在技术水平和经济效益上都快达到极限,而随着汽车电子越来越复杂,其可靠性也渐渐成为问题。部件数目在增多、产品快速推向市场的压力在变大、性能的要求逐渐提高,同时,价格要合理,设计风险要低,这一切因素都在迫使设计人员考虑其他技术。

与MCU相比,FPGA为汽车设计人员提供更高的性能和更多的功能 (如I/O接口、SRAM容量、计算能力、灵活性等)。类似地,与ASIC产品相比,FPGA的成本更低、风险更小、灵活性更高。与ASIC不同,FPGA还能用于多种项目应用中,协助设计人员争取与汽车资格认证相关的最多时间和资源运用,以应对汽车产业中的各种资格认证限制。此外,FPGA还具有一些ASIC所不具备的优势,即可以在设计后期进行变更,或对已经投入应用的产品进行升级,而在此过程中只存在极少的资格认证问题。在开发时间压力不断加大的高风险市场环境中,FPGA 自然成为理想的解决方案。事实上,Gartner ataquest市场研究公司的分析人员已指出FPGA是汽车电子产业中增长最快的半导体环节,到2007年其年复合增长率超过70%。

当今的汽车开发需要部件可靠性指标,以确保各种系统正常工作。在审查可靠性时,技术选择是一个很关键却又容易被误解的因素。例如,与以SRAM为基础的 FPGA相比,以Flash和反熔丝为基础的非挥发性FPGA具有多项质量和可靠性优势。两者的功耗都非常低,有助于减少器件中电子漂移和热耗散引起的可靠性问题。而在基于SRAM的FPGA器件中,该问题就更为严重。基于SRAM的FPGA器件,功耗和热耗散大,额外的功率管理和冷却措施会大幅增加其器件成本。

也许更重要的是,非挥发性FPGA不会因中子和阿尔法离子诱发SRAM配置扰乱而产生逻辑错误。对于关键性的汽车应用,如动力系统、安全系统和车载信息通讯系统,这种逻辑错误带来重大隐忧。

对于采用 0.22μm技术的 100 万门密度 SRAM FPGA实现的乘客传感器或安全气囊控制器来说,预计的配置扰乱故障率为 4375 个FIT。如果这样的安全系统被用在500,000 辆汽车上,那么总的预计故障率将达到每天 52.5 起,即在群体中每 27.4 分钟便会发 生一次扰乱故障。由于这些故障都是SRAM配置内存中发生的固件错误,由此产生的逻辑错误只能在 SRAM FPGA 重新加载后才能消除。

基 于SRAM FPGA技术的固件错误广泛传播,其代价将表现在:首先,由于现有的检测技术无法防止已破坏的数据进入系统,因此需要新的高质量评测系统来检查系统的固件错误。此外,针对已经发生故障的FPGA (在目前的SRAM FPGA中不可能防止这些错误) 进行固件错误检测和纠正的机制会给系统设计增加额外的复杂性,并大幅增加板卡面积和部件数目。

Actel提供的非挥发性单芯片FPGA器件具有较优良的可靠性和一致性,非常适合实现信息娱乐系统、信息通讯系统、仪器、付费业务系统、各种车体控制功能,以及引擎仓内的动力系统控制、安全系统(安全气囊、巡航控制、防撞系统和ABS防锁死系统)等,并可实现各种汽车子系统间的灵活互连。单芯片非挥发性FPGA技术能让汽车电子设计人员赢得显著优势,如出色的可靠性、一致的性能、更多的功能、更低的成本及更高的灵 活性等。

《世界电子元器件》2007.12
         
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