汽车行业继续呈现多样化的发展趋势。消费者需求的不断提高要求该行业以更快的速度演进，同时提出了一些新要求，比如如何在竞争激烈的市场中独树一帜等。具体到车身电子领域，就是围绕着车窗、后视镜、车内环境控制和座椅的“舒适性”功能，这些趋势已非常明显。
更仔细地观察这些汽车发展趋势，可以将它们再细分为三个方面：
增加功能
提高系统可靠性需求
增加软硬件的再利用
本文将逐一阐述这些趋势，以及半导体供应商作为这些趋势的实现者，在这一进程中扮演的角色。
趋势一 增加功能
如果将汽车现在提供的功能与10年前提供的功能进行更仔细的比较，我们不难发现，尽管它们都支持相同的基础功能，但现在功能提供方式却更有效、更舒适。举例来说，车辆后视镜过去采用的是简单的机械镜，但现在的后视镜功能已经发展成为极其复杂的应用。当今的后视镜装置通常使用电动技术来控制运动，它的位置是已知的，并且可以针对不同驾驶员进行自动设置。它包括转向灯，整个后视镜还可以“弯曲”，以防止损坏。因此，后视镜已经从单一机械功能发展到多达10项功能!
现在，同样的现象出现在整个汽车上，从具有障碍探测的电动车窗模块、座椅模块、车内环境控制一直到胎压监控。图1显示了一个典型的高功能性车辆。
图1 车辆中的高端车身电子
功能的增加要求在车辆的各个不同电子模块之间建立更有效、更稳定的通信机制。现在，控制器局域网(CAN)和本地互联网(LIN)等通信协议已经大量应用于这一领域，但将来，还需要速度更快、更强劲的通信协议。图2显示了车身电子中涉及的这些通信协议。值得强调的是，尽管现在有些汽车已经开始使用速度更快的协议，如FlexRay和MOST ，但是对更高性能的网络的需求也在进一步增加，以不断改进和增强乘客的舒适度。
图2 - 车身电子的通信协议趋势
作为该“功能”趋势的一部分，我们发现的另外一个影响是，随着车辆中每节点的功能数量的增加，节点的处理能力也需要大幅提高。这对执行这些功能的半导体器件及所需要的技术产生了直接影响。如果过去以8MHz速率运行的8位微控制器架构是最低要求，那么现在这一要求就可能达到20MHz。再看看那些最低要求是8位性能的其他节点，它们中有很大一部分被16位甚至32位高性能器件所取代。所有这些硅功能的增加都只是为了支持行业需求。
很显然，微控制器并不是符合这一趋势的唯一器件。此外，它还导致整个车辆对更智能、更强劲的接口的需求。这是通过 “模拟”器件的使用实现的，如物理层收发器、稳压器、RF收发器等。这一趋势还鼓励这些产品的创新，确保提高功能性和“智能”，使系统不总是依赖微控制器。这对模拟器件技术从“纯模拟”向“模拟+功率+数字”的转变也产生着影响。图3显示了飞思卡尔SMARTMOSTM技术的演进过程。在以前的技术中，数字块被认为与模拟或电源块的大小相同。然而现在，它的数字块小得多，但却具有增加更多智能的能力，因此也提高了功能性。
图3 飞思卡尔的 SMARTMOSTM 技术演进
趋势二 安全特征的增加
可以预计，没有挑战，就不会出现“功能增加”趋势。随着功能需求的增加，许多半导体器件出现了更多集成，由此也产生了如何管理系统内各类可能故障的问题。正常情况下，“安全”可能被认为是汽车领域的一个讨论课题，如安全气囊、电子制动或者与正确应对意外事故或预防危害生命的意外事故有关的任何其他功能。但是，只举几个例子，如果在高速路上前大灯突然熄灭或车辆准备变更车道时转向灯突然失灵时该怎么办?虽然这类功能由所谓的“非安全”电子模块执行，但这些模块的故障却可能导致许多危险情况。
汽车制造商深知，功能的增加必然意味着发生故障的可能性增加。为了帮助解除人们的这一后顾之忧，所有半导体器件都需要实施更严格、更复杂的机制，以有效检测和诊断系统问题。这些机制还必须将系统置入适当的“fail safe(故障切换)”模式。
为了说明不同模块的安全功能是如何演进的，让我们来简要地分析一些微控制器中的看门狗功能。过去，看门狗功能仅仅是 MCU内的一个简单定期机制。这个机制使用固定时钟源(通常与系统时钟相同)写入寄存器。但现在，微控制器的 “标准”看门狗模块中出现的功能远不止这些。有了完全独立时钟源、严格管理的时间窗口(即周期的最后25%甚至更少)、智能顺序模式等功能，它显然提供更多功能。除了这些，可能还需要建立冗余(通过增加外部看门狗)或自我测试机制，以管理故障发生情况。
趋势三 增加软硬件的再利用
前面讨论过的“增加功能”和“提高系统可靠性”趋势，必然会导致更复杂的系统和器件解决方案。幸运的是，我们还有第三个趋势，而它的出现正是帮助解决这个问题的，它就是“再利用”趋势。
首先看软件再利用。众所周知，全球都在开展软件标准化工作。这一软件标准化工作由汽车开放式系统架构联盟(更为人所知的是 AUTOSAR®)领导。几乎所有汽车制造商都同意建立通用基础软件架构，正如AUTOSAR®定义显示的那样，该架构将会实现“Cooperate on standards, compete on implementation(在标准上合作，在实施上竞争)”的构想。尽管不同汽车OEM对此采用的强度不同，但很显然，他们在朝着创建标准软件结构的道路迈进，从而最大限度地降低系统故障风险。事实上，这不只是软件标准化的问题。日本的JASPAR® 也在朝着同一目标迈进，并正在与AUTOSAR®就当前工作展开合作。图4显示了Autosar软件开发的构成。
图4 Autosar 软件结构
随着几家汽车制造商的软件标准化工作的不断完善和成熟，下一步自然就是硬件的标准化。当今的很多汽车制造商都制定了硬件再利用政策。因此，许多装置都可用于多种功能，例如不但能满足前门控制，而且可轻松地在后门实现再利用的主板解决方案。现在，各制造商都定义了他们的架构及电子控制装置的功能，但是这可能并不适合于未来的情况。硬件标准化工作将为制造商提供更多灵活性。因此，如果一个电
子控制装置出现了问题，汽车制造商可以轻松切换到另外一个模块(可能具有不同的底层硬件)，但是仍然能提供相同的功能。这样，汽车制造商能够快速移植，避免造成可能会对企业产生重大影响的的延期交货和质量问题。
为了顺应这一趋势，很多半导体公司都采取了这样一个举措，那就是按照已定义的和标准化的微控制器抽象层，设计低水平软件驱动。这些驱动允许模块设计人员轻松利用硅的所有功能，因此也有助于支持遵守规范。
结论
从半导体角度，我们不难发现，半导体供应商不仅需要提供高质量的硅，而且还需要提供真正的系统级解决方案。这些解决方案将继续提出高可用性、高性能和高功能要求，且所有系统都需展示出高度的再利用性和便携性。
