Telematics架構漸趨複雜　多核心MCU提升影音品質

車載資通訊(Telematics)系統涵蓋的範圍越來越廣，包括車用影音、娛樂，以及車內、車外通訊等，在車載資通訊系統越來越智慧化的同時，車載資通訊系統主要控制中心--微控制器(MCU)所須處理的控制項目也日漸增加，因此促使微控制器由單核心朝雙核心或多核心方向發展。

過去車上娛樂系統僅為汽車音響、CD播放等功能，隨著汽車邁向智慧化，車用娛樂系統更增加多媒體影音，可播放DVD，或接收行動電視，再加上消費者也希望能在車上播放行動裝置如智慧型手機、平板裝置(Tablet Device)內的影音資料於車上播放，遂促使車用娛樂系統在已配備螢幕的狀況下，可再加入其他需要螢幕顯示的應用，如導航系統等。

圖1　飛思卡爾資深汽車電子市場經理康曉敦指出，多媒體處理器i.MX系列已獲得許多車廠的採用，如福特SYNC即為一例。

近年來，汽車娛樂系統快速發展。飛思卡爾(Freescale)資深汽車電子市場經理康曉敦(圖1)指出，從市場需求觀察，使用者對多媒體娛樂的要求逐步增高；同時，汽車電子軟硬體技術的發展，也使得汽車娛樂系統較易實現更多樣的應用。相對於以前，目前汽車娛樂系統不再局限於汽車音響此一基本功能，另新增許多視頻應用，而性能的增強也逐漸成為發展重點。此外，各種資料存儲與網路傳輸技術的提高，提供音訊視頻的儲存與通訊基礎平台，更加促進汽車娛樂系統各種應用的豐富發展。

分析車用娛樂市場的趨勢包括資訊的應用從少到多，從汽車音響到聯網；娛樂的應用則從卡帶到DVD，從音訊到高畫質(HD)電影；圖形介面從二維(2D)到三維(3D)。

另一方面，為連結車外基礎設施或落實車與車之間的通訊，車載資通訊系統也將逐步導入3G、4G與無線區域網路(Wi-Fi)，如此龐大的車載資通訊系統架構，若是沒有效能更高的處理器，將無法達成。

雙核/多核心MCU傾巢而出

圖2　瑞薩電子第一事業部微處理晶片部副理何吉哲表示，汽車生命週期較長，因此半導體產品必須維持較長的使用壽命與產品供貨時間。

為符合車用資通訊的複雜化發展，瑞薩電子(Renesas Electronics)第一事業部微處理晶片部副理何吉哲(圖2)表示，未來車用電子或車載資通訊系統發展的趨勢，即多媒體娛樂與車內外連結技術，再加上既有的安全、儀表板控制等，對於擔任主要控制核心的微控制器而言，處理效能須大幅提升，因此雙核心架構已成為必然的趨勢，若未來處理的工作更多，也可能進一步演進至多核心架構。

康曉敦表示，飛思卡爾在32位元雙核心微控制器的研發早有準備，目前已推出多款雙核微控制器樣品並將在2011年內量產。為因應越來越高的安全性要求，推出32位元雙核心微控制器是必然之路，飛思卡爾已將32位元微控制器作為未來的重點推廣產品，新的品牌系命名為列Qorivva，雙核心微控制器是該系列的重要部分。此外，新的Qorriva 32位元汽車微控制器旨在滿足汽車行業對處理性能和整合不斷增長的需求。該系列基於Power Architecture技術，採用獨特的55奈米(nm)非易失性記憶體(NVM)處理技術構建，可提高功效和成本效益。

有鑑於飛思卡爾、恩智浦(NXP)已率先推出雙核心微控制器產品，瑞薩電子也於2011年3月初推出雙核心產品R-car，專門針對多媒體處理的需求，何吉哲指出，32位元的R-car系列以安謀國際(ARM)Cortex-A8、A9為核心，可處理各式多媒體應用，另外，瑞薩電子也有五核心的產品，可同時處理多媒體、GPS、安全輔助、通訊等功能。至於一些較簡單的汽車功能，如車窗控制等，使用單核心微控制器即綽綽有餘。

單核心微控制器仍有發揮空間

圖3　意法半導體大中華暨南亞區汽車產品事業體汽車資訊娛樂事業群/導航與多媒體技術行銷經理鄧殷敦表示，PAPP認證報告是其他業者進入車用市場的一大門檻。

對於許多微控制器廠商已開始發展雙核心產品，意法半導體(STMicroelectronics)大中華暨南亞區汽車產品事業體汽車資訊娛樂事業群/導航與多媒體技術行銷經理鄧殷敦(圖3)指出，在汽車市場，越來越多的功能提高對微控制器效能要求，但事實上，更高效能的微控制器，相對的會更耗電，此為雙核心微控制器較大的挑戰，更何況以多工處理的方式控制汽車內部的種種應用會更有效率，這也是意法半導體未率先於市場推出雙核心微控制器的原因。

觀察業者推出的雙核心處理器，主要用於汽車多媒體訊號的處理，如恩智浦即希望藉由雙核心微控制器進一步取代汽車內部低階的數位訊號處理器(DSP)；瑞薩電子也將雙核心微控制器的焦點放在多媒體影音的處理。鄧殷敦認為，汽車電子雙核心微控制器的確是市場一大趨勢，原因在於雙核心微控制器發展的趨勢已逐漸由行動裝置轉移至汽車市場，而為迎合市場趨勢，意法半導體也正研發雙核心微控制器產品。

但目前車用市場對於雙核心產品是否有迫切的需求，鄧殷敦則持保留態度，他指出，有關導航功能正常運作、圖資在螢幕中呈現的品質，毋須使用雙核心微控制器，在單核心微控制器外加一顆DSP即可，目前真正需雙核心微控制器的應用仍然很少，除非一些已配備DVD播放功能的高階車款才會注重影像表現，且若要獲得更高品質的影音享受，DSP影音處理的效能仍將較雙核心微控制器來得好。

鄧殷敦並指出，事實上，目前意法半導體的車用微控制器即透過封裝方式，包含ARM11與ARM9核心，前者處理汽車應用，後者專門處理導航功能，已領先其他競爭產品一段距離，再加上微控制器已可處理全球衛星定位系統(GPS)應用，僅須外掛一顆射頻前端(RF Front-end)晶片，可進一步節省物料清單(BOM)成本。

圖4　愛普生營業統括部部長宮澤健表示，汽車大廠最重視的是汽車安全性問題，因此會投注較多資源與要求，相較之下，娛樂性的發展則較受不重視。

聚焦於汽車安全市場的愛普生(Epson)，由於發展重點不在汽車娛樂方面，因此並未有多核心微控制器產品開發的計畫，愛普生營業統括部部長宮澤健(圖4)表示，由於該公司與其他微控制器廠商著重的車用電子領域不同，因此發展方向也有所差異。愛普生注重汽車各種安全性的應用，如電子穩定性控制(ESC)、安全氣囊、車用液晶顯示器(LCD)驅動器與控制器等，因此產品發展重點在於低功耗，而不是以雙核心產品取代DSP，未來車用微控制產品發展藍圖中也不會包含雙核心或多核心產品的開發計畫。

車用微控制器市場延燒

車用電子市場未來將持續不斷增長，也成為微控制器業者兵家必爭之地，如何勝出市場，各家廠商也使出渾身解數。康曉敦表示，以目前最大的汽車市場中國大陸來看，飛思卡爾的優勢就是該公司在亞太區擁有強大技術支援能力，例如在中國大陸，i.MX系列處理器的軟體絕大部分、硬體晶片有一半以上由上海研發中心開發，該中心並直接支援包括索尼(Sony)、三星(Samsung)、福特(Ford)、通用(GM)、豐田(Toyota)、德爾福(Delphi)等公司，對中國大陸當地的製造商來說，可第一時間獲得技術支援將可減少開發時間。康曉敦並強調，飛思卡爾已把支援廠商的成功設為往後幾年的戰略重點，因此該公司會選擇一些有潛力的設計公司和原始設計製造商(ODM)直接給予最有效的支援，使其產品能快速進入市場。

除了產品的穩定性外，瑞薩電子亦強調完整的晶片技術服務與支援，何吉哲表示，全球各地區對於汽車配備的要求大不同，歐美市場認為是中低階的功能，在中國大陸等新興市場將視為高階車功能，因此須依市場的需求推出相對應的產品。以台灣市場為例，瑞薩電子比其他公司配備較多的技術人員，以及第三方合作夥伴的支援，因此能提供較完整的產品支援，處理時間也較快速。此外，汽車開發的時間較長，因此產品必須滿足往後幾年市場發展需求，因此在研發初期則須將未來的趨勢一併考慮。

鄧殷敦表示，過去，在汽車市場中，半導體業者僅須與模組廠商保持密切關係即可，但常常會出現產品與車廠期望不同的的問題，因此意法半導體與車廠、汽車模組廠商皆保持密切的合作關係，亦即目前的合作模式已轉變為半導體業者先與車廠洽談後，車廠再與模組廠商溝通，最後，半導體業者再與模組廠商聯繫，保持緊密的三方溝通模式，才能穩固合作關係，並於封閉的汽車市場中維持一定的市場優勢。目前意法半導體車用相關的半導體產品皆依循上述模式，飛思卡爾則僅有車用微控制器產品的銷售具備三方溝通的合作模式。

宮澤健表示，汽車智慧化的發展過程中，軟體與硬體必須更進一步有效整合，才能落實真正的智慧化，車用微控制器市場也是如此，提供客戶完整的硬體與軟體解決方案將為愛普生未來發展的重點。因此除了微控制器持續朝低功耗方向發展外，愛普生也將包辦軟體開發的工作，提供更易用的軟硬體產品組合，以持續獲得客戶的青睞。

另外，由於是車用電子產品，車規認證相當必要，業者不約而同表示，在車用市場，安全性與使用環境和其他市場領域大不相同，因此符合車規是基本的條件，鄧殷敦表示，一般皆認為半導體毋須通過所謂的車規，模組廠商進行認證即可，但國際汽車大廠對於車規認證的要求上溯到晶片產品，可提供車規認證的半導體，將優先考慮採用，因此意法半導體從裸晶開始即進行測試工作，以符合車規與車廠的要求。

何吉哲則表示，歐美車廠對於品質的要求相當高，為減少召回汽車維修的損失，車廠皆要求汽車晶半導體產品須通過TS16949與ACQ100規範，而產品通過認證也可向客戶證明產品的品質。

從上述可知，要於車用電子市場擁有一席之地，車規認證以及與車廠緊密的合作關係相當必要，據了解，看準車用電子市場前景，聯發科也計畫進軍車用電子市場，但汽車電子相關法規的認證，以及如何打入車廠封閉的供應鏈，已成為後進業者極大的市場挑戰。