独家专访:ARM全球嵌入式市场总监谈汽车电子发展趋势

作者:张国斌
在以手机为代表的消费类电子产品中,ARM处理器的名气可谓如雷贯耳,实际上,在消费类以外的汽车电子、工业控制、安防、医疗电子等领域,ARM亦有不俗的表现,例如以汽车电子中的PND为例,ARM就占据了80%以上的市场。从07年三季度到08年二季度,有36亿个ARM处理器出货!平均每天1000万的数量!我们都知道整机的创新动力来自IC的创新,而IC的创新动力则主要来自IP供应商,所以从ARM IP的发展我们便可以窥探未来整机的发展趋势。近日,电子创新网总编张国斌独家专访了ARM全球嵌入式市场总监Wayne Lyons先生,与这位在RISC微控制器市场有超过20年经验的产业老将就全球汽车电子未来进行了交流,Wayne Lyons独家分享了他关于经济危机时期全球汽车电子发展的精辟观点和见解。

电子创新网:由于全球经济危机的影响,很消费者变得日益谨慎,在购置大宗物品如汽车方面更为保守,因此有的分析人士认为汽车电子产业将受到重大影响,请问您如何看待这个问题?全球汽车电子发展趋势如何?
Wayne Lyons:
经济危机确实对消费者产生了很大的影响,但是对汽车电子而言,我认为影响不大,主要原因是汽车电子中的半导体器件应用在呈快速上升趋势。在一些高档车中,MCU、FPGA等器件的应用数量都在增加,这是因为消费者对汽车安全性、舒适性的关注日益提高,加速了车载信息系统、导航系统、ESP、ABS、TPMS等系统普及,另外,在汽车动力系统,32位MCU应用也在加大,例如TI公司推出的基于ARM Cortex-R4的双核TMS570就被应用于高档汽车的刹车、动力控制和车辆稳定控制中。未来,随着汽车智能化的普及,需要的半导体器件会更多,实际上,我还注意到,汽车以太网也将走热,也会给电子器件带来新的市场,所以,总的来说,汽车电子市场的前景很好。
编者注:isuppli分析师Egil Juliussen在一份报告中指出:“汽车市场从模拟和机械系统向数字与软件驱动驾驶解决方案的过渡进程仅仅走完了一半。2020年及更远将来的软件定义汽车将完全依赖半导体、电脑和通信技术。在目前的困难环境中可能难以想像这么光明的前景,但毫无疑问的是,汽车电子的长期前景非常好——即使未来将遇到许多挫折。 ”这与Wayne Lyons的观点不谋而合。

电子创新网:目前汽车电子中的8位、16位MCU应用还很多,ARM如何推广32位MCU在汽车电子中的应用?
Wayne Lyons:
目前全球汽车MCU的市场规模是大约55亿美元,其中,飞思卡尔半导体公司(Freescale)、瑞萨科技(Renesas)以及NEC电子公司为汽车行业MCU供应商的前三甲,三家公司共占市场份额达60%。这三家的MCU产品中大部分是8位、16位,除这三家外,还有其他一些MCU玩家,我们看到汽车MCU实际上处于一种支离破碎的状况,很多厂家的MCU架构不相互兼容,这些不兼容的架构导致软件开发效率降低,开发成本提升和可靠性下降,所以,如果有一个统一的架构则可以实现很多资源的复用,这对于目前经济形势下,可以帮助开发者降低成本,目前ARM已经构建了完善的生态系统,ARM的合作伙伴有550多家,涵盖了芯片设计、软件工具、培训和设计支持的整个环节。Strategy Analytics预测MCU的软件开发成本比例将从目前的9%上升到2010年的13%,所以采用统一架构的MCU有助于降低开发成本,提升利润空间。我想也许未来Freescale也会采用我们的架构的。
电子创新网:有的汽车电子厂商认为8位MCU足以应付一些应用,如车身控制等,而且工程师对8位MCU如8051等很熟悉,没有必要转向使用32位MCU,因为这也会加大应用成本,您怎么看待这个?
Wayne Lyons:
这是个很有趣的问题,实际上,目前从成本角度看,32位MCU的成本已经降低了很多,有的甚至还低于16位的MCU,基于Cortex-M3的MCU提供了更强大的运算能力和其他功能,如集成USB、DMA等,都是8位和16位MCU无法比拟的,至于开发方面,ARM考虑的移植的方便性,工程师可以将他的8位设计很方便地移植到32位MCU上,可以仍然采用他以前的C代码,保护软件投资,实际上,我们可以把8位16位和32位MCU之间的移植看成是一个“软件工程”,可以忽略硬件的概念。这些复用,不局限MCU之间,而是可以延伸到数字解决方案之间。目前,在汽车电子中还应用有FPGA、应用处理器等器件,也是可以实现移植的,ARM专门推出了针对FPGA的Cortex-M3软核,在实现大运算量的应用中,如果应用了FPGA,则利用这个软核就可以轻松实现高性能运算和精确控制的结合,在一些高档车中已经采用了类似的设计。

电子创新网:ARM在PND市场中占有很大的份额,您曾经说过全球PND市场已经接近饱和,请谈谈PND未来的发展趋势?
Wayne Lyons:
导航系统给驾驶者带来了很大的便利,你可以这样看,以前,导航系统可以称谓硬件导航,而未来导航系统更多转型为软件导航,就是将导航的功能集成到汽车的虚拟仪表盘中,因为处理器的功能越来越强大,现在汽车仪表的很多显示信息未来会集成到一块显示器上,包括导航信息,也许这是一块LCD显示器,目前的应用是混合型显示,就是虚拟显示和实际显示结合,未来会统一为一块显示器进行显示。随着各种无线协议在汽车应用加大,显示器显示的内容还会增加。
那未来PND会不会就消失了呢?这对目前的PND厂商是不是打击很大?PND厂商可以转型向软件导航系统发展,与仪表进行整合。

编者注:我们注意到在美国最先进的战斗机F-35就采用了类似的设计,F-35将仪表显示统一为一块大LCD显示屏进行显示,看来,汽车电子也会向这个趋势发展。更详细内容可以参看一篇博文《从全球最先进战斗机看未来汽车电子设计》

电子创新网:请谈谈ARM如何推动汽车电子发展?目前ARM IP的应用情况?
Wayne Lyons:
除了在PND占有很大份额外,ARM在汽车安全、汽车多媒体和汽车辅助系统方面也占有很大份额,例如在EBS和安全气囊市场的占有率分别达到65%和40%,我们看到,由于LCD价格的降低和虚拟仪表的采用,未来导航系统将和汽车多媒体融合,这在上一问题谈过,实际上,ARM的生态系统建设有助于这些融合的实现,例如方便汽车制造商和软件系统商的结盟和合作等。例如,福特公司就微软合作推出了福特SYNC技术,它是一套全然集成的通讯系统,可以支持几乎所有的PMP装置包括Apple iPod、 Microsoft Zune、PlaysForSure等和大多数的USB储存装置,这在成本敏感的车型如福克斯上实现了高端操作系统和连接性的融合。

在ARM IP应用方面,我们目前已经批运了超过100亿个ARM芯片,有500个以上的授权,我们开发的IP架构已经从ARMV4到ARMV7。

针对汽车电子的Cortex R系列和M系列产品,针对内存系统而优化,未来出现不一样的发展趋势,R系列关注高性能,将瞄准大运算、建模方面,而M系列则瞄准成本优化应用,提供高性价比应用。

总的来说,我们看到,未来,汽车辅助系统、智能控制、安全和连接性都给汽车电子带来机遇。在智能传感应用上,ARM7TDMI和ARM Cortex-M3已经用于实现某些高性能所需的智能电池平台。

电子创新网:可否概括下ARM给汽车电子业者带来的好处?
Wayne Lyons:
对于IC公司而言,采用ARM的IP,可以让他们将主要精力投放到系统级芯片的解决方案上,如片上总线实现、外设、验证、OS和集成的新功能等,不用考虑新的指令、CPU的具体实现等,可以节省大量的财力人力,我们的IP考虑了可扩展性,我们还考虑了多核需求,实际上,上面提到的TI的TMS570就是双核产品,未来,IC供应商还可以设计出4核和8核产品,未来的汽车中,连接性是很重要的需求,各种无线协议会广泛采用,对此,厂商可以利用我们的IP集成很多新的功能,例如可以集成新的Flexray协议栈、CAN、LIN等。

对于汽车制造商而言,可以用合理的IT成本把一种软件应用于从MCU到FPGA再到SoC广泛应用上,这可以大大降低开发成本,对应对目前的经济危机很有帮助。

电子创新网:目前虽然中国已经称谓汽车制造大国,但是在汽车电子方面,仍被国外厂商占据主导,对于刚刚起步的本土汽车电子制造商,您有什么建议或忠告给他们?
Wayne Lyons:
中国有很大汽车市场,蕴含的汽车电子潜力很巨大。ARM公司会加大对本土汽车电子厂商的支持,对于本土汽车电子厂商来说,他们可以利用已有的资源努力去实现产品的差异化,当然,这需要创新,可以不必瞄准很大的应用和国外厂商直接竞争,可以从一些小的方面突破,从而积累经验为以后的发展打好基础。我们会和中国的大学、设计公司以及IC公司一起播种创新的种子!祝愿他们有大的发展!