Автомобильная электроника
в тч Бортовые компьютеры автомобилей

В июле 2021 года Научно-исследовательский институт электронной техники сообщил о выходе на рынок разработки чипов для автомобильной промышленности. Для этого учреждение получило соответствующий сертификат на соответствие изделий международным стандартам качества, который распространяется на микроконтроллеры. При этом в будущем планируется сертификация и других изделий. Подробнее здесь.

Российским производителям модулей «Эра-Глонасс» остро не хватает чипов

В начале марта 2021 года стало известно об остром дефиците чипов, с которым столкнулись российские производители модулей «Эра-Глонасс». Аналогичная нехватка наблюдается в части поставок микросхем для тахографов, панелей управления приборами, блоков управления двигателем, кузовной электроникой и мультимедийных систем, сообщил глава комитета Ассоциации европейского бизнеса (АЕБ) по автокомпонентам Алексей Беляев. Подробнее здесь.

Данные из «умных» автомобилей все чаще используются в качестве улик в уголовных делах

Данные из «умных» автомобилей все чаще используются в качестве улик в уголовных делах. Об этом стало известно 29 декабря 2020 года.

Нестрогие стандарты безопасности данных автомобилей являются настоящей сокровищницей для правоохранительных органов.

26 июня 2017 года на кукурузном поле в округе Каламазу, штат Мичиган, было обнаружено тело пожилого автомеханика Рональда Френча (Ronald French), убитого с особой жестокостью. Более двух лет полиция не могла собрать достаточно улик для установления личности подозреваемого, пока один из ведших следствие детективов не узнал о набирающей популярность области криминалистики – сборе и анализе данных, хранящихся на бортовых компьютерах автомобилей.

Как сообщают журналисты NBC News, которым удалось ознакомиться с полицейскими документами, следователи извлекли данные из компьютерной системы принадлежащего Френчу черного пикапа Chevrolet Silverado 2016 года и обнаружили в них аудиозапись чужого голоса. Как показали временные метки аудиозаписи, в предполагаемое время убийства неизвестный воспользовался системой голосового управления для того, чтобы включить радио.

Впоследствии было установлено, что голос принадлежал помощнику Френча Джошуа Уэсселу (Joshua Wessel) – его опознали родственники подозреваемого, в том числе жена. Таким образом аудиозапись стала ключевой уликой, позволившей воссоздать передвижения Уэссела и последние часы жизни Френча. В итоге подозреваемый был арестован.

За последние несколько лет криминалисты осознали, что автомобили, в особенности последние модели, представляют собой настоящий кладезь цифровых улик. Их бортовые компьютеры генерируют и хранят данные, по которым можно с легкостью определить, где был автомобиль и что делали пассажиры. Установить можно все, начиная от местоположения, скорости и разгона, и заканчивая временим открывания и закрывания дверей. Кроме того, если смартфон был подключен к информационно-развлекательной системе автомобиля, можно определить, осуществлялись ли звонки и отправлялись ли текстовые сообщения, а также узнать историю поиска в интернете и голосовые команды.

В ходе расследования с использованием данных, полученных из автомобилей, правоохранителей интересуют два источника. Первый – телематическая система или так называемый «черный ящик», в которой хранятся навигационные данные, сведения о скорости, разгоне и замедлении, а также более подробные улики, такие как время включения фар, открывания дверей, использования поясов безопасности и воздушных подушек.

Второй источник данных – информационно-развлекательная система, записывающая недавние пункты назначения, журналы вызовов, списки контактов, текстовые сообщения, электронные письма, изображения, видео, историю поиска в интернете, голосовые команды и социальные сети. Она также может отслеживать телефоны, подключенные к автомобилю через USB-кабель или Bluetooth, и все установленные на устройстве приложения.

Совокупность этих данных позволяет следователям воссоздать поездку транспортного средства и получить картину поведения водителя и пассажиров. В уголовном расследовании последовательность открывания дверей и пристегивания ремней безопасности может указать, например, на наличие у подозреваемого сообщника.

Однако правозащитники не разделяют радости криминалистов. По их мнению, недостаточная защита данных представляет угрозу безопасности пользователей. По словам основателя некоммерческой организации Privacy4Cars Андреа Амико (Andrea Amico), сбор данных из автомобилей может быть полезен не только для раскрытия преступлений, но и для их совершения. В качестве примера Амико рассказал случай в Австралии, когда мужчина преследовал свою бывшую девушку с помощью приложения, подключенного к ее высокотехнологичному Land Rover и отправлявшего ему оперативную информацию о ее передвижениях. Приложение также позволяло мужчине удаленно запускать и останавливать автомобиль, открывать и закрывать окна и пр [1] .

Volkswagen заявила об острой нехватке чипов для автомобилей

В середине декабря 2020 года Volkswagen предупредила о нарушении цепочки поставок электронных запчастей для автомобилей. Немецкий автопроизводитель сообщил, что столкнулся с замедлением увеличения производства из-за масштабного дефицита поставок, который вызван нехваткой полупроводниковых компонентов для автомобильной электроники. Это связано с восстановлением мировых автомобильных рынков после спада продаж во время пандемии коронавируса COVID-19.

В Volkswagen заявили, что производители полупроводников переориентировали производство на бытовую электронику во время наихудшего спада продаж из-за пандемии.

В заявлении компании говорится:

Предполагается, что нехватка полупроводников окажет влияние на производство на заводах в Китае, Европе, а также Северной Америке в первом квартале 2021 года. Корректировка производства окажет влияние на выпуск моделей Volkswagen, Audi, Skoda и Seat на базе платформы MQB VW Group. Завод Volkswagen в немецком городе Вольфсбург входит в число заводов группы, наиболее пострадавших от дефицита.

Руководитель отдела закупок Volkswagen Мурат Аксель отметил, что компания делает все возможное, чтобы свести к минимуму потери производства и гарантировать, что нормальные поставки клиентам можно будет возобновить как можно быстрее.

Резкий спад продажи автомобилей начал наблюдаться во время первой волны ограничений на фоне распространения COVID-19. Продажи автомобилей в Европе за первые 11 месяцев 2020 года сократились на 25,5% по сравнению с тем же периодом в 2019 году. [2]

На электронику приходится 40% расходов на производство автомобиля (Deloitte)

В конце апреля 2020 года Deloitte опубликовала результаты исследования полупроводникового рынка. Одним из направлений этой работы стало изучение ситуации в сегменте автомобильных чипов и электроники.

По оценкам экспертов, в 2020 году на электронику приходится примерно 40% расходов на производство транспортных средств против 27% в 2010 году и 18% в 2000-м. При этом суммарная стоимость полупроводниковых компонентов (микроконтроллеры, сенсоры, камеры, модули памяти и т. п.), используемых в одной машине, в 2020 году достигла $475 против $150 в начале XXI века.

Растущему внедрению электроники и чипов в автомобилях способствуют масштабная электрификация (гибриды плюс чистые электромобили) силовых установок и создание более продвинутых систем автономного движения, а также расширение коммуникационных возможностей машин за счет связи технологий V2X и 5G.

Системы беспилотного управления уровня 2.0 и 2.5 используют в среднем около шести датчиков. К ним относятся ультразвуковые сенсоры, радары и камеры кругового обзора. Для реализации третьего уровня, то есть с пробочным автопилотом, как, например, на Audi A8, необходимы порядка 13 датчиков; четвертого — 29, а максимального пятого — 32 датчика. В их числе тепловые камеры, оптические дальномеры и лазерные инерциальные навигационные системы.

Кроме того, растущее использование электроники в автомобилях связано с совершенствованием информационно-развлекательных систем и технологий безопасности. В первую очередь это касается так называемых подключенных машин (Connected Car), которые получают новые функции по беспроводной интернет-связи и обмениваются данными через облачные сервисы, указано в отчете.

Аналитики также приводят статистику, согласно которой в 2004 году менее 20% автомобилей в мире оснащались системой стабилизации и около 1% — датчиками давления в шинах. К 2017-му ситуация кардинально изменилась и показатели стали следующие: 100% и более 80% соответственно. Доля авто с подушками безопасности за это время выросла с 20% до 90%, с датчиками контроля «слепых» зон в зеркалах — с 0% до 40%.

К 2020 году автомобили имеют гораздо более сложные системы на борту. К ним относятся адаптивный круиз-контроль, автоматически затемняющиеся зеркала, развлекательные системы и бесключевой доступ. Кроме того, более распространенными стали функции, позволяющие экономить топливо: деактивация цилиндров, системы старт-стоп, а также гибридные или полностью электрические силовые установки, отмечают исследователи.

Еще один фактор, влияющий на увеличение количества чипов и электронных систем в автомобилях, связан с безопасностью. Все чаще можно слышать, что машины могут подвергаться хакерским взломам. Автопроизводители знают об этом, поэтому стремятся защищать свои продукты при помощи более совершенных программных и аппаратных систем. Ситуация осложняется отсутствием единой политики в этом направлении и стандартов кибербезопасности, считают в Deloitte.

В 2020 году на рынке автомобильных полупроводниковых решений появился новый лидер благодаря закрытию в апреле сделки по слиянию Infineon Technologies и Cypress Semiconductor. В 2018 году Infineon продала чипы для автомобильной электроники на сумму $4,2 млрд, что соответствует 9,9% в общем объеме рынка. Это второй показатель после NXP, которая заработала $4,5 млрд (10,8%).

Cypress заняла 14-е место в этом рейтинге с годовыми доходами в $808 млн и рыночной долей в размере 1,9%. Таким образом, сложив доли Infineon и Cypress, получается 11,8%, что превосходит результат Infineon. [3]

2017: Объем рынка автомобильных чипов — $35,7 млрд (Digitimes Research)

29 марта 2018 года аналитическая компания Digitimes Research обнародовала результаты исследования глобального рынка автомобильных полупроводниковых решений. Их продажи в 2017 году выросли до $35,7 млрд c $32,2 млрд годом ранее.

По данным экспертов, большая часть продаж чипов, используемых в автомобилях в 2017 году, пришлась на продукцию четырех компаний: NXP Semiconductors (Голландия), Renesas Electronics (Япония), Infineon Technologies (Германия) и STMicroelectronics (Франция). Они сделали акцент на нескольких сегментах, таких как автомобильные коммуникации и сенсоры, а также системы электропитания.

В категории решений для коммуникаций аналитики отмечают сотрудничество NXP Semiconductors и STMicroelectronics, которые совместными усилиями развивают технологии V2X (vehicle-to-everything) на базе выделенных сетей малого радиуса действия (Dedicated Short-Range Communications, DSRC). Концепция V2X предполагает сетевое взаимодействие транспортного средства с чем-либо — с другими машинами, объектами дорожной инфраструктуры или пешеходами.

В сегменте датчиков производители сделали акцент на радарные сенсоры с частотой 77 ГГц, чтобы расширять возможности систем помощи водителям ADAS (Advanced Driver Assistance Systems).

Что касается энергетических систем, то постепенный отказ автопроизводителей от двигателей внутреннего сгорания в пользу электромоторов будет сопровождаться увеличением выходной мощности и сложности систем питания. Это, в свою очередь, приведет к переменам в области полупроводниковых материалов и архитектур чипсетов, говорится в исследовании Digitimes Research.

По прогнозам аналитиков, в 2018 году объем мирового рынка микросхем, предназначенных для автомобильной электроники, вырастет до $40 млрд, то есть на 11% относительно 2017-го. [4]

Автомобили и электроника

К 1998 году сектор интегральных схем для автомобильной электроники (на Западе для его обозначения принят термин auto-IC) стал наиболее быстро развивающейся частью рынка полупроводниковых приборов с долей около 6%. Циклический спад полупроводниковой промышленности в середине 90-х, когда иные отрасли переживали глубокий кризис, практически никак не отразился на сегменте auto-IC. Более того: продажи росли со средними темпами 8% в год. Подобная ситуация обуславливалась своеобразным «переводом» сложных электронных систем (например, устройства цифрового управления подвеской или боковыми воздушными подушками, антиблокировочные и навигационные системы и т. д.) из сектора автомашин класса «люкс» в нишу стандартных моделей.

По мнению Джорджа Фрая, аналитика компании Forward Concept, годовой объем рынка автомобилей практически не связан с ростом рынка автомобильной электроники. Ежегодные темпы роста выпуска автомобилей невелики и едва ли достигают 1% (в 2000 году было выпущено 55 млн. машин); такое положение вещей, как полагают, не изменится вплоть до 2005 года. Однако полупроводниковая «начинка» машин будет существенно большей, ведь появляются все новые типы автомобильной электроники, причем во всевозрастающих объемах. В 1998-2005 годах ежегодный рост продаж микросхем для автомобильных мультимедийных систем, средств безопасности и охраны, кузовной электроники в среднем составит 12%, а аналогичный показатель для систем управления двигателем или автомобилем приближается к 5-процентной отметке.

Наиболее широко автомобильная электроника будет использоваться в Северной Америке, Европе и Японии; в остальных регионах мира использование таких схем будет существенно меньшим, но и здесь они будут «трудиться», по крайней мере, над снижением потребления топлива и сокращением вредных веществ в выхлопных газах.

Рынок автомобильной электроники в цифрах

Ситуацию на этом рынке, как ни странно, в значительной степени определяют не конкуренция и не потребители, а. государственные органы, постоянно ужесточающие требования к безопасности движения и заботящиеся о снижении загрязнения окружающей среды.

Мировой рынок систем автомобильной электроники в настоящее время составляет около 45 млрд. долл., причем на долю полупроводниковых приборов приходится около 8 млрд. долл. К 2005 году он достигнет 75 млрд. долл. с долей полупроводниковых приборов уже в 19 млрд. долл. В структуре рынка полупроводниковых приборов для автомобильной промышленности выделяют четыре сектора: два больших — кузовная электроника (объем продаж 3,4 млрд. долл.) и системы управления двигателем и автомобилем, в значительной степени определяющие экологическую безопасность автомобиля (4,2 млрд. долл.), и два меньших — мультимедийные системы (0,6 млрд. долл.) и системы безопасности и охраны (1,2 млрд. долл.). Но к 2005 году положение дел должно кардинальным образом поменяться; в лидеры выйдет кузовная электроника с предполагаемым объемом продаж в 6,9 млрд. долл. На системы управления двигателем и автомобилем придется 6 млрд. долл., на мультимедийные системы — 1,4 млрд. долл., а на системы безопасности и охраны — 2,8 млрд. долл. Дело в том, что западный мир в значительной степени уже решил экологические проблемы, связанные с автотранспортом, и все больше и больше внимания уделяет безопасности движения и его комфорту. Доля полупроводниковых приборов в стоимости автомобиля будет расти со среднегодовыми темпами 9%. Любопытно, что ниши дискретных устройств и особенно дисплеев будут таять, как шагреневая кожа, а вот удельный вес «умных» датчиков на твердотельных электронных схемах, способных устанавливать и поддерживать связь со схемами управления, почти удвоится. Соответственно и годовые темпы прироста продаж составят: дискретные приборы — 6%, дисплеи — 4%, датчики — более 20%. Вообще говоря, на смену автомобильным компьютерам, дисплеям и прочим электронным системам идут надежные и недорогие, более точные и интеллектуальные датчики.

Безусловно, рынок автомобильной электроники не представляет собой единого целого. Поставки полупроводниковых приборов теснейшим образом «привязаны» к модульным системам, используемым производителями автомобилей. Для повышения эффективности электронных систем стандарты постоянно видоизменяются, делая возможным применение более универсальных и менее дорогих микросхем. Самым ярким примером такой политики является сетевая система с мультиплексированием каналов, позволяющая объединить все используемые в автомобиле подсистемы.

Автомобиль — это сеть

Сроки разработки и внедрения автомобильной и стандартной бытовой электроники всегда были неодинаковы; для бытовой электроники сроки эти, естественно, короче. Это приводило и до сих пор приводит к тому, что в автомобилях практически не используется современная техника, и фактически полупроводниковая «начинка» автомашин имеет приличный — по меркам мира микроэлектроники — возраст.

Разумеется, подобное положение вещей необходимо исправлять. Известный лозунг корпорации Sun Microsystems «компьютер — это сеть» активно примеряют и к автомобильной электронике. Уже сейчас активно используются электронные шины данных интеллектуальных транспортных систем (IBD), позволяющие улучшить обмен информацией между различными автомобильными системами и, что еще важнее, облегчить установку новой электроники. Эти устройства поддерживают последовательный коммуникационный протокол, позволяющий без особых проблем подключать новую аппаратуру к сети автомобиля. Тем самым устраняется ситуация, когда производители бытовых изделий были вынуждены снабжать свою продукцию всякий раз новыми интерфейсами, в соответствии с внутренними сетями конкретного производителя автомобилей. Второе преимущество изделий, созданных по принципу IBD, заключается в том, что к подобным устройствам предъявляются значительно менее жесткие эксплуатационные требования, поскольку их работа не создает помех осуществлению основных функций управления автомобилем или работе систем безопасности.

Конечно, IBD будут использоваться практически всеми производителями автомобилей, даже несмотря на то, что архитектура разрабатываемого для них программного обеспечения в Европе и Азии может отличаться от американской. Как предполагают, IBD будет способствовать быстрейшему внедрению электроники в среду автомобиля, а значит, приведет к расширению использования электроники, повышению конкуренции на рынке встраиваемых автомобильных электронных систем и, наконец, к снижению их стоимости.

Реальный сдерживающий фактор на пути массового применения современных электронных систем в настоящее время, как это ни парадоксально, заключается в том, что производители автомобилей, осознавая, что запуск в производство новых видов машин — весьма и весьма дорогая вещь, желают убедиться в востребованности встраиваемой в них электронной начинки. Они хотят быть уверены в этом еще до того, как новейшие электронные устройства войдут в серию. Применение же идей IBD позволит изготовителям автомобильной электроники продавать устройства, разработанные по наиболее перспективным технологиям.

Осенью 2000 года два автомобильных гиганта — BMW и DaimlerChrysler и две ведущие микроэлектронные компании — Motorola и Philips Semiconductors объявили о совместном решении создать консорциум FlexRay. Цель этого проекта — создание стандарта быстродействующей автомобильной аппаратуры управления с обменом информацией по автомобильной сети (система x-by-wire). FlexRay обещает расширить набор стандартов внутримашинных сетей, таких как CAN, LIN, MOST. В Motorola и Philips намерены создавать интегральные схемы передачи данных на канальном и физическом уровнях.

Коммуникационные системы стандарта FlexRay позволят передавать информацию как в синхронном, так и в асинхронном режимах со скоростью порядка 10 Мбит/с. Передача информации будет детерминированной, с фиксированным временем ожидания сообщения и защитой от случайных помех. Данная технология предусматривает тактовую синхронизацию на базе глобального системного времени; среди ее несомненных плюсов — исключительно быстрое обнаружение ошибок и немедленное оповещение о них.

Внутренние проблемы автомобиля

Постоянное увеличение удельного веса электронных систем в автомобилях порождает проблемы с обеспечением их электроэнергией. Это затрудняет использование в полном объеме новых компонентов электронного управления тормозами, стартером, генератором, клапанами и т.д.

Чтобы устранить эти трудности, через пару лет предлагается перейти на новый стандарт электропитания, в соответствии с которым напряжение аккумулятора будет увеличено с 12 до 36 В, а генератора — с 14 до 42 В. Кроме того, использование этого стандарта может принести значительную выгоду от снижения себестоимости двигателей и силовых приводов, а вес указанных агрегатов может быть снижен на 25%. Еще один плюс — возможность снизить порог всплесков напряжения от генератора ориентировочно до 20 В; сейчас же полупроводниковые приборы должны выдерживать всплески напряжения до 60 В.

Однако введение таких норм не будет беспроблемным: могут начаться трудности с одной из важнейших систем автомобиля — фарами. Дело в том, что для обеспечения нужной силы света необходимо иметь ту же самую мощность ламп накаливания, а при повышении напряжения для получения той же самой мощности следует снизить ток в нити накаливания. Снижение тока, в свою очередь, приведет к пропорциональному уменьшению диаметра нити накаливания. В то же время уже сейчас вольфрамовые нити накаливания достаточно тонки, и их дальнейшее утоньшение может привести к нестабильной работе фар — например, при вибрации автомобиля, что, конечно, недопустимо, ведь идеальных дорог еще никто не придумал и не построил.

Безусловно, применение нового стандарта не принесет и прямых выгод с точки зрения стоимости полупроводниковых приборов — хотя бы потому, что необходимая переделка электрической системы внесет существенные изменения в их конструкцию. Во что это выльется, никто пока не подсчитывал.

Общение с внешним миром

Навигационное оборудование и интеллектуальные транспортные системы (ITS) во всем мире стали объектами самого пристального интереса. Подобное оснащение помогает решить многие проблемы — сократить время транспортировки, получить информацию о дорожно-транспортных происшествиях, оценить степень загрязнения окружающей среды и проч. Использование ITS повышает пропускную способность трасс и безопасность движения, увеличивая информированность водителей о текущей и ожидаемой транспортной ситуации. ITS включает элементы, которые поддерживают связь с транспортными средствами, электронные подсистемы сбора и обработки информации о транспортных потоках, а также средства транслирования этой информации в целях управления транспортными потоками.

В ближайшее время большинство автомобильных электронных систем, которые сопрягаются с информационными системами и системами управления движением автотранспорта, будут включаться в состав IBD или аналогичных системных шин данных. Однако общепринятого, единого подхода к интеграции автомобильной электроники в мире нет, поскольку существуют различия в методах конструирования и использования автомобилей в Америке, Японии, Европе и других регионах. А это отражается на требованиях к автомобильной электронике. В США, например, три крупнейших автомобильных концерна сейчас способны конкурировать в любых подходах к интеграции электронных автомобильных систем. В Европе же ряд независимых поставщиков автомобильной электроники поддерживает разных производителей автомобилей в разных странах, ввиду чего здесь имеется чрезмерно широкий разброс требований к электронным системам. Осознавая опасность такой ситуации, европейцы в настоящее время прикладывают значительные усилия по конструированию единой технологии автомобильной шины данных. Если ее удастся создать, то при установке новой электронной аппаратуры в автомобиль не будет никаких проблем — поставил и поехал!

Источник https://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F:%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0_(%D0%91%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D1%8C%D1%8E%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%8B_%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%B9)

Источник https://www.osp.ru/cw/2001/43/46124

Источник