智能网联汽车中的半导体元件

详细介绍了智能汽车中所包含的半导体元件。半导体是一种电导率在绝缘体至导体之间的物质，其电导率容易受控制，可作为信息处理的元件材料。

智能网联汽车中的半导体元件

• 控制芯片
  • MCU
    • MCU（microcontroller unit 微控制器），又称单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）或者单片机，是把 CPU与存储器、计数器、USB、A/D 转换、 UART、PLC、DMA 等周边接口整合在单一芯片上，形成的芯片级控制器，承担数据处理诊断和运算。一般按 CPU 处理数据位数分为 8、16 和 32 位等型号 MCU。
• 计算芯片
  • CPU
    • CPU（central processing unit 中央处理器）基于冯诺依曼体系结构，运算与存储 分离，采用控制流驱动方式，读取指令并对指令译码并执行，适用于处理复杂性强、重复性低的串行任务。
  • GPU
    • GPU（graphics processing unit 图形处理器）又称显示核心、视觉处理器、显示 芯片，是一种主要做图像和图形相关运算工作的微处理器。
  • DSP
    • DSP（digital signal processing 数字信号处理器）芯片是一类能够实现数字信号 处理功能的复杂计算芯片
  • FPGA
    • FPGA（Field-Programmable Gate Array可编程逻辑门阵列），是一种可重构芯 片，电路设计上通过触发器实现时序逻辑，通过查询表来实现组合逻辑。
  • NPU
    • NPU（neural network processing unit 神经网络处理器），是基于神经网络算法与加速的新型处理器总称，通常采用数据驱动并行计算架构设计。
• 感知芯片
  • 车外视觉
    • 视觉感知主要指图像传感器，将其受光面上的光像，分成许多小单元，将其转换成 可用的电信号的一种电子元器件；图像传感器有 CMOS 和 CCD 两种。
  • 车外激光
    • 激光雷达是指利用激光进行探测和测距的一类传感器。激光雷达主要包括激光发射 部分、扫描系统、激光接收部分和信息处理部分，结构较为复杂。
  • 车外毫米波
    • 毫米波雷达是一种工作在毫米微波频段的雷达探测器，雷达连续发射毫米波波束， 周围目标障碍物发射信号回来，根据发射信号检测目标是否存在并计算其位置、速 度和角度信息。
  • 车外超声波
    • 超声波雷达利用压电效应原理，将电信号驱动传感头晶片振动产生机械声波信号， 通过空间传播辐射出去。使用单一的收发器实现超声波测距检测，内部包含驱动 器，接收器，回波信号处理，频率产生器，控制单元，存储器，通信接口，供电 等模块。
  • 车外红外
    • 红外图像传感器可以将探测到的红外辐射转变为人眼可见的图像信息，在无光的夜 晚或是灰暗天气下，也能清晰地观察到远处的环境，与可见光图像不同，物体的红 外辐射能量大小直接和物体表面的温度相关，通常波长为 700~1070nm。
  • 车内视觉
    • 视觉感知主要指图像传感器，将其受光面上的光像，分成许多小单元，将其转换成 可用的电信号的一种电子元器件。
  • 车内语音
    • 将语音信号转换为电信号的能量转换器件
  • 车内红外
    • 通过发射近红外光，车内一般采用人眼不可见光波长，以 850nm, 940nm 波长居多
  • IMU
    • 能计算物体三轴姿态角（或角速率）以及加速度的传感器
  • 指纹
    • 实现指纹自动采集的关键器件
  • 温度
    • 能感受温度并转换成可用输出信号的传感器
  • 湿度
    • 能感受气体中水蒸气含量，并转换成可用输出信号的传感器
• 存储芯片
  • 易失性存储器
    • SRAM
      • 静态随机存取存储器（Static RandomAccess Memory，SRAM）是随机存取存储器的一种。所谓的“静态”，是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持。然而，当电力供应停止时，SRAM 储存的数据还是会消失
    • DRAM
      • Dynamic Random Access Memory，即动态随机存取存储器。DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，DRAM 使用电容存 储 ， 所 以 必 须 隔 一 段 时 间 刷 新（refresh）一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失（关机就会丢失数据）
  • 非易失性存储器
    • ROM
      • 是指在集成电路生产过程中在"掩模"阶段便完成编程的只读非易失性存储器。一旦 完成编程便无法再修改。MASK ROM 一般用于引导区代码的存储，程序在出厂时已经固化
    • PROM
      • OTP
        • 泛指一次性可编程的非易失性存储器，一般用于存储少量的程序或数据，程序或数 据烧入后将不可再次更改和清除。
      • NOR FLASH
        • 一种基于浮栅（floating gate）技术的NOR 结构的，以块为读写单位的电擦除非 易失性存储器。其特点在于可支持随机访问以及芯片内执行（XIP, eXecute In Place）。成本高，容量一般较小，一般用于存储一些初始化内存的固件代码
      • NAND FLASH
        • 一种基于浮栅（floating gate）技术 NOR结构的，以块为单位的电可擦除非易失性存储器。其中 NAND FLASH 在应用中又可分SLC、EMMC、UFS、SSD 等类型芯片：SLC NAND 对 L1-L5 自动驾驶等级均适用，最大容量仅为 4GB，容量较小，需要通过系统进行管理。EMMC/UFS 在 L2-L4 等级的自动驾驶上适用，特点为能有效兼顾性能、成本、数据、安全性、耐用性、价格、容量。SSD 在 L3-L5 等级上适用。其速度更快、容量更大且带宽更高，但是 SSD 的价格高于其他存储系统。
      • EEPROM
        • EEPROM 一般是指以 byte 为单位读写的可电擦除非易失性存储器。其一般用于少量经常执行读写操作的代码或数据（一般为KB 级别）。
• 通信芯片
  • 短距10~15m
    • 蓝牙芯片
      • 蓝牙技术始于爱立信公司的 1994方案，它是研究在移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。发明者希望为设备间的通讯创造一组统一规则 （标准化协议），以解决用户间互不兼容的移动电子设备。2020 年 1 月 7 日，蓝牙技术联盟推出基于 BLE 的新一代蓝牙音频技术标准—LE audio（BLEA）。
    • WIFI
      • 定义：Wi-Fi 是无线保真的缩写，英文全称为 Wireless Fidelity，在无线局域网 才对范畴是指“无线兼容性认证”，实质上是一种商业认证，同时也是一种无线联 网技术，与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。
    • V2X
      • 世界上用于 V2X 通信的主流技术包括专用短程通信（ dedicated short range communication，DSRC）技术和基于蜂窝移 动 通 信 系 统 的 C-V2X （ cellular vehicle to everything） 技术 （包 括LTE-V2X 和 5G NR-V2X）。
  • 15~100m
    • 局域
      • 随着动力总成，车身，底盘，安全性和驾驶员信息娱乐领域中 ECU的数量增加，CAN和 LIN 系统的通信协议数量也得到了MOST，Flexray 和以太网等附加总线标准的补充，以适应不断增长的需求跨车辆网络流动的数据。从硬件的角度来看，都是通过使用功能更强大的 MCU（具有更多的通信通道和更多的收发器）来创建新的和改进的网关。
  • ＞100m
    • 蜂窝
      • 又称蜂窝移动通信（ Cellular Mobile Communication）是采用蜂窝无线组网方 式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互 通信。其主要特征是终端的移动性，并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。
• 能源芯片
  • DCDC
    • 一般特指开关电源，用于直流电压转换，常用的 Buck 型、boost 型、buck-boost型。
  • LDO
    • Low dropout regulator 低压差线性稳压电源，用于直流降压。
  • PMU
    • Power Management Unit，相对于 LDO、DCDC 等功能更丰富的电源管理芯片，如带有看门狗，多种工作模式，多路 LDO、DCDC，可通过寄存器配置输出电压，集成IO、CAN/LIN 收发器、SPI 等。
  • BMS
    • 应用于电池管理系统的芯片，包括充电管理模块、电量管理模块、保护器、监控器 和平衡器等。
  • IGBT
    • Insulated gate bipolar transistor）绝缘栅双极型晶体管，是高压能源变换与传 输的核心器件。兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR（电力晶体管）的低导通压降两方面的优点。
• 安全芯片
  • 独立安全芯片
    • 以独立形态存在的，进行密钥生成、加解密的装置，内部拥有独立的处理器和存储单元，可存储密钥和特征数据，保证交互数据的真实性、保密性和完整性，安全启 动、安全存储和安全访问控制等安全功能。
  • 集成式安全芯片
    • 集成于 MCU 或 AP 等处理器单元中的硬件安全部分，包含 HSM、inSE 等形式，可具有独立的 CPU、memory 等。具备硬件隔离或逻辑隔离边界，对安全敏感数据的处理和其他数据的处理分开，具有一定的安全防护能力。根据安全需求，能够在安全边界内提供安全功能，而对安全部分之外的其他部分通常不具备安全防护能力。