德州仪器助力打造更安全、更智能、更可持续的未来
发布日期：2024-08-07
来源：德州仪器
编者按：日前，德州仪器亮相 2024年慕尼黑上海电子展，以“芯启未来：共赴安全、智能、可持续之旅”为主题，展示了一系列面向汽车电子、机器人和能源基础设施领域的创新成果，德州仪器中国区技术支持总监师英先生面向行业媒体，分享了德州仪器如何助力打造更安全、更智能、更可持续的未来。
从机器人到软件定义车辆和储能系统，德州仪器拥有强大的创新能力和技术优势，致力于持续提供更安全、更智能、更高效的产品，同时满足广大工程师的迫切需求。
汽车电子：安全、智能化和可持续性
展望汽车市场的发展，从传统燃油车到新能源汽车的转变，特别是电子系统架构的迭代和创新，为汽车行业带来了革命性的变化。业界关注的核心是如何实现汽车的安全、智能化和可持续性。
此外，安全性和更高水平的自主性也是关键。
自主性指汽车在自动驾驶或辅助驾驶中能够更智能、更安全地控制和执行操作，并且能在不同场景下自主运行，如高速公路和城市环境的最小操作化自动驾驶安全系统。
安全性的两个关键维度是功能安全和信息安全。功能安全确保汽车在自主运行时不会对乘客或周围人员和物体造成伤害；信息安全则能够保障车辆数据的安全性，防止潜在的网络攻击。
德州仪器中国区技术支持总监师英认为，软件定义车辆的概念日益受到重视，与新一代的汽车电子电气架构紧密相关。为了让软件定义车辆成为现实，许多前瞻性客户正通过创新和协作推动软件定义车辆的实现。
当前的电子电气架构趋势是将汽车智能系统划分为座舱、辅助/自动驾驶和车辆控制（包括动力与底盘）三大领域。基于这三大域控制器的架构设计，为了满足实时数据交换的大量需求，会有一个中央网关实现数据交互。许多主机厂正在将分散的车身控制单元整合至三到四个区域控制器。这一转变不仅提升了汽车的智能化和线控能力，也增强了安全性与能效管理。此架构为软件定义车辆提供了硬件基础，实现了数据的综合管理、云端聚合和整车OTA更新，为汽车行业的软件驱动转型奠定了基础。
师英表示，德州仪器作为一家全球性的半导体公司，在汽车电子电气架构领域提供了广泛的产品和解决方案。我们的产品组合覆盖超过八万种，服务于全球十万多家客户，其中包括七千多种汽车级产品。
德州仪器的处理器、微控制器和电机控制器在汽车的主力控制器和区域控制器中扮演着关键角色，提供高性能计算能力，确保车辆电子系统、底盘和电池系统的安全和效率。
在智能车辆信息娱乐处理单元领域，德州仪器的多核异构处理器在高级驾驶辅助系统领域发挥着重要作用，处理来自毫米波雷达、摄像头和激光雷达等传感器的数据，帮助实现数据类采集、融合运算、决策控制、驱动等整个链路的管理。
在车辆高速互联领域，德州仪器的产品从传统的 CAN 和 LIN 总线到基于以太网的车载网络，以及高速数据编解码器，如 FPD-Link™ 和 PCIe，提供实时、安全的数据传输解决方案。
电源管理是汽车电子的基石。德州仪器的电源管理 IC产品提供高集成度的解决方案，并符合 ISO 26262 功能安全标准。此外，智能保险丝技术为传统的继电器和熔断式保险丝提供了更精准、更智能的电路保护。
在 ADAS 领域，德州仪器的传感器技术，包括毫米波雷达、摄像头和激光雷达，与高算力芯片相结合，实现从感知到决策的完整链路管理。同时，驾驶员监控系统和乘客监控系统等，提升了车辆的安全性和自主性。自动驾驶的自主控制单元面临多项技术挑战，包括在各种环境下的安全运行、数据的实时处理和 ISO 26262 功能安全认证。
师英表示，德州仪器的技术和解决方案致力于使电动汽车更安全、更经济实用，满足市场对高效、可持续汽车技术的需求。
机器人技术：智能感知，精准控制
在机器人领域，精准的电机控制是关键。
无论是工业、协作还是人形机器人，每个关节的马达都需要精确控制，以确保机器人动作的准确性和流畅性。
机器人的"大脑"必须具备 AI 能力，实现智能化。工业机器人尤其需要在边缘完成实时运算，以控制机械臂的精确动作。传感器技术对于机器人的环境感知至关重要，需要精确、灵敏且高能效，以实现对自身行为和周边状况的实时监控。通信安全和数据完整性也是机器人设计的重要考虑因素，尤其是在数据传输过程中。
据师英介绍，德州仪器展展示了多项用于机器人领域的创新技术。氮化镓功率半导体提供了高效的参考设计，其高开关频率使得磁性元件体积缩小，提升了功率控制模块的功率密度，输出的有效功率更多；电机驱动系统采用了第三代半导体技术，实现了体积小、效率高、输出功率大的优势，并集成了门极驱动器和保护电路，如过流、过压监测等，以确保系统的稳定运行。参考设计 TIDA-010936 是一个基于氮化镓的 48V、850W 三相逆变器，展示了德州仪器在高功率密度设计方面的技术实力。师英认为，在机器人设计的趋势和方向上，自学习和安全性是两个核心要素。
AI 运算在边缘完成，使得机器人能够进行实时的自我学习和自主决策，确保操作的精准和运行的安全。
德州仪器的 AM62A 边缘运算处理器是一款异构处理器，配备 2TOPS 深度学习加速器、多达四个 Arm Cortex A53 处理器以及用于视频和视觉处理的多个其他加速器，为机器人设计提供了强大的计算平台，同时 AM62A 处理器在缺陷检测等应用中发挥了重要作用。
通过集成的摄像头和 AI 算法， AM62A可以实现对生产线产品的实时缺陷检测，输出产能、缺陷统计等关键数据。AM62A 的高算力和丰富的外设接口，使其能够直接处理摄像头信号，完成视频编解码等任务，其独立的 MCU 域和功能安全特性，也使其适用于汽车、监控等领域的高安全要求应用。
能源基础设施：从能源采集到用电的全链路解决方案
在能源基础设施领域，德州仪器致力于提供从能源采集到用电的全链路解决方案。这包括高压功率转换、电流电压传感、边缘处理、深度学习 AI 运算，以及电池管理系统。
在能源基础设施领域，客户要解决如何实现安全高效的能源采集与转换的问题（无论是风能还是太阳能）。同时，需要通过精准监测和管理用电侧，优化能源使用，识别用电峰谷，实现能源的合理分配。
师英表示，德州仪在能源基础设施领域的技术方向集中在提高功率密度和能量转换效率，以及利用第三代功率半导体技术（如氮化镓产品）提升系统性能。
新型储能技术是能源基础设施快速发展的领域，它是是解决新能源波动性的关键。德州仪器的储能解决方案覆盖户储、工商储以及电场级别的电能存储，支持在能源生产过剩时能够有效存储，并在需求高峰时释放能量。德州仪器的的 BMS 系统提供 1500V 的解决方案，满足不同规模储能系统的需求。
此外，德州仪器同样关注电动汽车的高效充电技术，包括 V2G 和 V2H 技术，实现车辆与电网或家庭的能源互动， OBC 系统和充电桩解决方案，推动了电动汽车充电技术的发展。
后记：在本次展会上，德州仪器公司除了展出新技术和新产品外，还邀请了德赛西威和中车电驱两家合作伙伴出席，分别联合发布基于 AWR2944 的车载毫米波雷达和基于 TMS320F280039 的新能源汽车主电机驱动器解决方案。作为深耕中国市场数十年的知名半导体供应商，借助中国市场爆发的科技创新流潮，德州仪器迎来了新的更大的发展机遇。
