Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 記憶體/儲存
 
 
記憶體/儲存  

車用嵌入式非揮發性記憶體發展趨勢

上網時間: 2007年08月30日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:汽車  記憶體  NVM 

隨著汽車逐漸發展成為高度整合的運輸、資訊和娛樂系統,其半導體比重不斷增加。如今的汽車包含了數十個處理器、大量的感測器和各類控制、安全、舒適及通訊系統。所有這些系統都需要非揮發性儲存元件。

汽車系統的記憶體有多種不同形式,其容量少則只有數百位元,用於儲存ID和感測器數據,多則高達數百萬位元組,用於儲存複雜的韌體程式。不同系統對非揮發性記憶體(NVM)的要求不同,但無一例外都希望它便宜、可靠、安全並易於在系統中實現。本文深入探討了一些常見應用,闡述了其所需記憶體的要求和特性。

韌體儲存

如今的汽車可謂是真正的個人汽車系統,其中包含了眾多依賴MCU工作的電子子系統,如剎車系統、電子穩定裝置、恆速操控、馬達控制、電源管理和儀表板等。這些處理器需要總計數百萬行的軟體程式碼,而所有程式碼都必須儲存在NVM中。目前儲存這些程式碼的技術是內嵌在MCU的快閃記憶體。

除了快閃記憶體,也可以選用一次性可編程(OTP)記憶體,如用光罩可配置ROM來儲存程式碼。不過,這種方法缺乏現場可編程能力,此後就不可能對程式碼進行升級以修正問題或是增強系統的功能組合。現場可編程能力還讓MCU製造商得以延長其汽車產品的壽命,支援新的汽車款式。

MCU供應商已經轉向採用嵌入式快閃記憶體來進行韌體儲存,因為嵌入式快閃記憶體現場可編程。但嵌入式快閃記憶體需要浮動閘技術,這使得MCU晶片的製造成本增加了30~50%。此外,由於透過電壓比對或其它掃描技術就可以讀取代表著MCU廠商知識產權的快閃記憶體內容,快閃記憶體在韌體儲存方面還存在著安全隱患。

如果現場可編程OTP記憶體外型小巧的話,透過在系統級將其設計為‘數次可編程’,就可利用它來取代快閃記憶體儲存程式。MCU供應商能做的,就是除了儲存現有程式碼的扇區外,還在OTP記憶體中留出一個或多個未指定扇區。若需對某個程式碼模組升級,就把被升級的模組編程入一個未用儲存扇區,讓控制邏輯轉而指向升級後的模組(見圖1)。這種技術還適用於其它汽車系統,如感測器校準和數位版權管理(DRM)密鑰。

對低成本且性能可靠的嵌入式NVM而言,在嵌入式MCU中進行可編程韌體儲存是理想的應用領域。這種記憶體價格必須非常低廉,不會增加任何額外的晶片製造成本。此外,它必須高度可靠,必須能夠在汽車的高溫工作環境中正常執行。

圖1:MCU供應商在OTP記憶體中預留未編程扇區,使汽車製造商能透過將升級內容下載到初始未編程扇區中,對MCU的程式模組進行升級。
<p>
圖1:MCU供應商在OTP記憶體中預留未編程扇區,使汽車製造商能透過將升級內容下載到初始未編程扇區中,對MCU的程式模組進行升級。

感測器校準

今天的汽車使用了許多低成本感測器,這些感測器適用於引擎控制、輔助駕駛及安全裝置和舒適性子系統,能夠監控許多關鍵參數,如安全氣囊準備就緒情況、輪胎氣壓、引擎溫度、進氣歧管壓力、亮度、電池和電氣子系統電壓、用於剎車和轉向控制的汽車定位,以及各種溫度控制及其它舒適性配置。很多情況下,這些類比感測器都被配置成壓阻式橋網路,供汽車系統將物理參數轉變為電氣訊號,以此測量壓力、溫度或濕度。

用於電子訊號轉換的物理參數通常是低電平、非線性的,且與溫度密切相關。設計人員必須進行一些訊號調節工作,以放大和校準感測器訊號在靈敏度、偏移和非線性度等方面的元件間隨機變化,並讓它不再受溫度影響,為系統建構一個線性而精確的訊號。在感測器校準方面,另一個問題是偏移或靈敏度這類參數因系統而異,需對每個感測器和調節電路分別進行現場校準。

有幾家汽車半導體製造商已提供能對橋式感測器進行放大、校準並進行溫度補償的晶片。它們通常利用1個微控制器,以數位方式控制1個或多個DAC,把一組感測器校準係數編程到一個EEPROM(嵌入式或外部皆可)中,製作一個查找表(見圖2)。不過,EEPOM這類記憶體不太適合於汽車環境,因為工作溫度過高會造成數據丟失或崩潰,這可能造成感測器模組無法被校準,而系統誤認為訊號是正確的。對那些用於剎車或轉向的安全系統而言,這種校準缺失是無法接受的。雖然這些系統可採用某種EEPROM誤差檢查以及校準機制,但這又增加了系統的成本和複雜性。

圖2、採用EEPROM儲存感測器校準係數的標準可編程汽車感測器調節裝置。
<p>
圖2、採用EEPROM儲存感測器校準係數的標準可編程汽車感測器調節裝置。

因此,感測器校準可謂嵌入式NVM的另一個理想應用領域。嵌入式NVM具有訊號放大和調節晶片,可對類比感測器(MCU使用其輸入)訊號進行校準和調整。為了降低系統成本,這種記憶體價格必須非常低廉,不增加任何額外的晶片製造成本。除了高可靠性和低成本之外,用於汽車系統中類比訊號校準的NVM還必須能夠在汽車的高溫工作環境中正常執行。

數位版權管理

隨著汽車娛樂系統的發展,在汽車娛樂系統與外部資訊源交換音訊視訊內容時,非揮發性記憶體必須支援數位版權管理(DRM)。此處使用的記憶體價格不能太昂貴,更重要的是,必須高度安全,因為內容代表著其開發商寶貴的知識產權。

確保數位內容只被授權設備接收到的最常用方法是採用加密和解密密鑰,且只有授權設備知道正確的密鑰值。密鑰儲存的成本必須相當低廉,而密鑰安全性能應受到良好保護,這樣才能保障嵌入式NVM的高度安全性。密鑰可能必須予以更新,這就排除了使用ROM或嵌入式熔線的可能性。快閃記憶體可作為一種選擇,但其安全性欠佳,又增加了成本,因此,娛樂系統、汽車及其它領先製造商轉而考慮其它類型的嵌入式NVM。

由於汽車和外界資訊源(如家中的DVD播放器)之間必須進行內容交換,因此必須開發一種機制來實現內容的短距離無線傳輸。無線USB是業界倡導的一項標準,該標準自今年上半年起應用在設備領域。無線USB通訊需要兩項作業,即關聯和建構安全性,此二項作業都要求安全通訊密鑰。關聯是在兩個無線設備之間設立可靠聯繫的一次性過程。這個過程的設計確保設備被授權進行通訊,並可防止未授權的連接,或兩個不相關設備間的意外連接。無線內容通訊的安全性是指保護所傳輸數據的加密機制。同樣是基於成本和安全目的,無線發射器和接收器需要安全的低成本嵌入式NVM來實現關聯與安全操作電路。

最後,電子識別儲存,如車輛ID(VID)號碼和手機及其它汽車通訊系統ID,是安全NVM的又一個主要應用領域。這些應用需要廉價的低位元數OTP NVM,它易於初始編程,但極難更改。在不遠的將來,汽車無疑將在其許多零組件上整合RFID標籤,能夠利用嵌入式OTP NVM實現ID的無線檢測。

汽車記憶體的未來

上述例子顯示了多種汽車系統對廉價而又安全的嵌入式NVM的高度依賴。現有技術‘ROM、快閃記憶體和EEPROM’廣泛用於許多不同子系統,但它們各有其缺點。隨著汽車半導體整合程度不斷提高,新的NVM技術將為高位元數和低位元數應用提供價格低廉、高度可靠、適應汽車工作溫度、更安全更靈活的數據和程式碼儲存。

作者:Charles Ng

全球業務與行銷副總裁

Kilopass Technology公司




投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 車用嵌入式非揮發性記憶體發展趨勢
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首