技术最先进的车辆内部最多可安装10-12个FPGA，用于信息娱乐、ADAS和车内电子设备。

近年来，汽车行业在聚光灯下占据了相当一部分时间。部分焦点围绕着半导体对配备智能技术能力的现代汽车设计的重要性。这些技术不仅局限于已经存在多年的全电动或混合动力车型，还扩展到了仪表板上配备平板电脑和后视镜内置摄像头的SUV和小型货车。具有德勤预测到2030年，一辆新车45%的成本将来自电子系统，芯片的重要性越来越大。

FPGA尤其如此。技术最先进的汽车内部最多可以有10-12个FPGA，由于其固有的灵活性和体积小，所有FPGA都能执行不同的功能。从信息娱乐系统、高级驾驶员辅助系统（ADAS）、用于人体检测的车内人工智能和安全电池管理，FPGA在车辆设计上下扩展，使汽车比以往任何时候都更智能。

单击以查看全尺寸图像

图1：低功耗FPGA正在优化以用于汽车应用。资料来源：莱迪思半导体

为分区架构供电

多年来，随着摄像头和传感器等更多技术被添加到车辆中，设计开始转向分区架构，或整个汽车中的不同计算“区域”，这些区域都会中继并连接到主要计算组件，通常是片上系统（SoC）。由于其桥接功能，FPGA用于将来自不同相机或传感器的信号进行路由，当信号到达SoC时，将信号复用在一起以分离或解复用。

单击以查看全尺寸图像

图2：更高密度的FPGA旨在为多达100000门的设计提供汽车认证。莱迪思半导体

这听起来可能很简单，但不同区域之间的连接可能因车辆而异，需要不同类型的标准。一些相机和传感器遵循MIPI标准，而另一些则使用高速SERDES进行远距离连接。此外，仍在使用较旧的汽车标准，包括局域互联网络（LIN）总线、控制器局域网（CAN）总线和汽车以太网。

具有适当规格的FPGA有能力跨每种类型的连接和服务器工作，作为不同标准之间的桥梁，允许执行更复杂的设计。

驱动实时网络和电机控制

FPGA不仅因其桥接能力而吸引汽车设计师，而且还因其低延迟信号处理和分析性能（每一次都以确定的速率）而吸引汽车设计者。这种一致的可靠性对于汽车在辅助驾驶系统等实时应用中的性能至关重要。

以电动或混合动力车辆为例，FPGA支持高性能脉宽调制（PWM），允许它们用于微调电机控制、功率转换和逆变器，所有这些都有助于通过最大化功率和效率来扩展车辆范围。

FPGA也适用于电动/混合动力车型，因为其功耗低。输入/输出（I/O）密度越高，FPGA可以提供的灵活性和适应性就越强。

实现网络弹性

就像它们在服务器和电信网络等应用程序中实现强大的网络弹性功能一样，FPGA也在汽车上实现同样的功能。消费者需要确保他们的物联网（IoT）连接车辆不会被不良行为者篡改，因此安全性和可靠性至关重要。安全级FPGA被用作汽车应用中安全控制的硬件信任根，这意味着FPGA可以自我验证其固件和与其一起启动的其他设备的完整性。


图3:MachXO3D FPGA促进了安全功能，如硬件信任根、平台固件弹性和安全双引导支持。莱迪思半导体

除了固件安全性，汽车行业还要求车辆设计遵循严格的法规标准，以确保车辆的安全和一致操作。功能安全的一个标准是ISO 26262，它要求组件符合道路的物理要求，如极端温度，并且还需要附带的软件以连续安全的方式运行。FPGA可以运行ISO 26262认证的软件，以满足必要的标准。

体积小，影响大

非计算机化汽车行业的日子一去不复返。由于车辆设计中包含了更多的电子设备，并与车辆的其他部分相互作用，因此引入了更多的错误空间。这可能会导致昂贵的召回和消费者的头疼，例如当大众推出ID电动汽车系列时，发生了电池自放电问题，导致公司召回约10000台.

这些看似次要的部件对车辆的整体健康起着重要作用，这些类型的安全问题在未来只会变得更加普遍。因此，汽车行业有责任确保以最安全、最有效的方式将这些部件结合在一起。

FPGA被证明是灵活可靠的组件，可在当今先进的车辆设计中实现各种不同的电子功能。消费者希望他们的汽车不断发展，并进一步将电子设备与驾驶体验无缝集成。制造商应该接受挑战，掌握他们掌握的工具。随着新的未来即将到来，这些汽车有很多机会继续变得更聪明。

-技术分析研究总裁鲍勃·奥唐纳代表莱迪思半导体撰写了这篇博客。

>>这篇文章最初发表在我们的姐妹网站上，电子数据网络.