隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重,，發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)成為我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的主要方向,，由于電動(dòng)汽車(chē)電池性能的好壞決定了整車(chē)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性等性能，因此對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電池的研究具有重要的意義,。SoC作為電池的主要性能指標(biāo)正在發(fā)生翻天覆地的變化，從純性能指標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)樾阅苄屎妥畹凸?，這個(gè)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)設(shè)備至關(guān)重要的新指標(biāo)正成為汽車(chē),、嵌入式系統(tǒng)等各種應(yīng)用的關(guān)鍵，其測(cè)量的準(zhǔn)確性很大程度上影響著汽車(chē)性能的好壞,。
目前,，市面上SoC性能指標(biāo)嵌入式系統(tǒng)是泛計(jì)算領(lǐng)域的重要組成部分，是嵌入式對(duì)象宿主體系中完成某種特定功能的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),。嵌入式系統(tǒng)有體積小,、低功耗、集成度高,、子系統(tǒng)間能通信融合的優(yōu)點(diǎn),。隨著汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展以及微處理器技術(shù)的不斷進(jìn)步，在汽車(chē)電子技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用,。目前,，從車(chē)身控制、底盤(pán)控制,、發(fā)動(dòng)機(jī)管理,、主被動(dòng)安全系統(tǒng)到車(chē)載娛樂(lè)、信息系統(tǒng)都離不開(kāi)嵌入式技術(shù)的支持,。
汽車(chē)嵌入式SoC系統(tǒng)
汽車(chē)嵌入式SoC系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)向?qū)崟r(shí)多任務(wù)管理,、網(wǎng)絡(luò)耦合與通信的高端應(yīng)用過(guò)渡的產(chǎn)物，大大提高了汽車(chē)電子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,、可靠性和智能化程度,。除了具備普通嵌入式系統(tǒng)的共有特性之外，它還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
1,、 對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)管理有很強(qiáng)的支持能力,，中斷響應(yīng)時(shí)間1～2μs；
2,、具有很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能,；
3、 在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持下能合理進(jìn)行任務(wù)調(diào)度,，充分利用系統(tǒng)資源,；
4、硬件結(jié)構(gòu)和軟件功能都有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力,，系統(tǒng)集成度大大提高,，降低了成本；
5,、超低功耗,，汽車(chē)靜態(tài)功耗為豪瓦級(jí),；
6、系統(tǒng)硬件抗干擾能力增強(qiáng),，適應(yīng)高溫,、潮濕、振動(dòng)和電磁輻射等各種工作環(huán)境,；
7、 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)支持軟件多線程結(jié)構(gòu),，增強(qiáng)了系統(tǒng)的軟件抗干擾性,；
8、提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信功能,，具備地IEEE1394,、USB、CAN,、Bluetooth或IrDA通信接口,，支持相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)動(dòng)軟件，提供容錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸能力和更大通信帶寬,。
功率半導(dǎo)體是中國(guó)在半導(dǎo)體領(lǐng)域最好的突破口
半導(dǎo)體應(yīng)用范圍極其廣泛,，只要用電的地方，就會(huì)用到功率半導(dǎo)體,，包括電網(wǎng),、電源。所以說(shuō)這個(gè)市場(chǎng)很大,，而且細(xì)分行業(yè)很多,。而新能源是功率半導(dǎo)體的最大市場(chǎng)。相比傳統(tǒng)汽車(chē),，新能源汽車(chē)對(duì)功率半導(dǎo)體的需求增長(zhǎng)15倍,。
隨著我國(guó)新能源汽車(chē)持續(xù)放量，對(duì)功率半導(dǎo)體的需求會(huì)急速上升,。一個(gè)電樁大概需要170個(gè)MOS,，一輛電動(dòng)車(chē)大約需要100個(gè)MOS，2017年中國(guó)充電樁差不多有21萬(wàn)個(gè),，這些都對(duì)功率半導(dǎo)體產(chǎn)生了很大的需求,。
過(guò)去兩年國(guó)內(nèi)廠商有所突破，實(shí)現(xiàn)了很多功率半導(dǎo)體的國(guó)產(chǎn)化,。這是國(guó)內(nèi)廠商的第一次進(jìn)入通訊,、圖像、家電市場(chǎng),，而之前這些市場(chǎng)都被國(guó)外壟斷了,。
新能源汽車(chē)對(duì)功率半導(dǎo)體的需求很高,。以特斯拉為例，特斯拉的電驅(qū)模塊需要120個(gè)功率器件,，全部是英飛凌供應(yīng)的,。這些功率器件相當(dāng)于是一片晶圓的1／8到1／10面積左右，也就是說(shuō)一片晶圓只能滿8－10輛車(chē)的需求,，這還沒(méi)考慮良率問(wèn)題,。目前Tier 1未來(lái)面臨邊緣化風(fēng)險(xiǎn)，整車(chē)廠和功率器件設(shè)計(jì)公司的結(jié)合度很高,，配套廠會(huì)陷入困境,，因?yàn)闆](méi)有定價(jià)權(quán)，而上游芯片設(shè)計(jì),、下游整車(chē)廠都有定價(jià)權(quán),，所以配套廠可能很難生存下來(lái)。況且整車(chē)廠對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊的需求是很明確,，這些需求以往是通過(guò)tier 1實(shí)現(xiàn)的,，而現(xiàn)在和未來(lái)都交給了設(shè)計(jì)廠來(lái)實(shí)現(xiàn)。
所以現(xiàn)在tier 1以組裝為主,，技術(shù)替代性比較強(qiáng),。但相信伴隨政策和資本市場(chǎng)的支持，預(yù)計(jì)中國(guó)未來(lái)一定會(huì)出現(xiàn)100億以上產(chǎn)值的功率半導(dǎo)體公司,，并成為首批進(jìn)入工業(yè),、汽車(chē)級(jí)應(yīng)用的半導(dǎo)體公司，并成為半導(dǎo)體在高端領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化的領(lǐng)頭羊,。
無(wú)線移動(dòng)行業(yè)一直是SOC的先驅(qū)
隨著市場(chǎng)需要多電源電壓軌的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的推出,，當(dāng)選擇實(shí)際工作中所需的IC時(shí)，必須考慮成本,、解決方案的外形尺寸,、電源、占空比以及所需的輸出功率等諸多因素,。
據(jù)市場(chǎng)某調(diào)研機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),，2016年電源管理IC市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到387億美元，消費(fèi)電子,、網(wǎng)絡(luò)通信,、移動(dòng)互聯(lián)領(lǐng)域都是主要的應(yīng)用市場(chǎng)，汽車(chē)電子,、新能源領(lǐng)域也逐漸發(fā)力,。在應(yīng)用驅(qū)動(dòng)和技術(shù)進(jìn)步的作用下，對(duì)電源IC的技術(shù)要求也不斷走高,。而且隨著應(yīng)用的不斷創(chuàng)新,，電源IC的市場(chǎng)也呈現(xiàn)出需求多樣化,，應(yīng)用細(xì)分化，更多高性能電源IC的市場(chǎng)需求也不斷深化以及擴(kuò)展化,，更好地為滿足系統(tǒng)創(chuàng)新,，性能提升而服務(wù)。
一方面,，伴隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷升級(jí),，PCB板上的芯片和元器件功能更高、運(yùn)行速度更快,、體積更小,，驅(qū)使電源管理IC提供更低更精準(zhǔn)的核電電壓以及更大的供電電流、更嚴(yán)格的電壓反饋精度,、以及更高的效率性能。另一方面,，電源管理IC應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)張和深入,，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的控制功能、更智能的控制環(huán)路,，更快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,，更簡(jiǎn)化的外圍布局設(shè)計(jì)等都“不可或缺”。電源管理IC想要“拿得出手”,，都需直面這些難題,。
電源IC數(shù)字化、模塊化,、智能化電源IC等已是必然之勢(shì),，目前，已日益成為一個(gè)戰(zhàn)略性的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),，特別是在通信,、計(jì)算以及工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域。隨著FPGA和SoC的不斷發(fā)展,，設(shè)計(jì)人員在下一代嵌入式系統(tǒng)中增加了大量混合信號(hào)功能,，實(shí)現(xiàn)了以前無(wú)法企及的系統(tǒng)級(jí)性能。如何給功能越來(lái)越多,、性能越來(lái)越高,、工藝越來(lái)越先進(jìn)的FPGA供電，確實(shí)是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題,。比如采用14nm工藝的FPGA會(huì)具有更高的性能,，相應(yīng)地也會(huì)需要更加高性能的電源與之匹配。而且14nm的 FPGA對(duì)電源的要求更加苛刻,，對(duì)電源精度的要求更高,，如果電壓范圍超過(guò)了規(guī)范的要求,，就有可能會(huì)使FPGA失效，甚至可能會(huì)燒壞,。
自2000年以來(lái),，無(wú)線移動(dòng)行業(yè)一直是SOC的先驅(qū)。負(fù)責(zé)應(yīng)用處理器SoC的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)：TI的OMAP,、高通,、三星、蘋(píng)果等,，已經(jīng)在系統(tǒng)級(jí)手機(jī)上實(shí)施了電源管理策略,。電源管理技術(shù)非常復(fù)雜，以至于他們很快意識(shí)到在內(nèi)部電源管理IC或PMIC之上需要外部器件,。這里的各種解決方案將在SoC內(nèi)部實(shí)施,，不需要PMIC，因?yàn)槟繕?biāo)是保持成本與使用PMIC之前相同或更低的水平,。