汽车计算模块的制作方法
【专利说明】
[0001] 本案是申请号为201010201011.8,申请日为2010年6月9日，题目为"汽车计算 模块"的申请的分案。
技术领域
[0002] 本发明设及一种汽车计算模块W及一种包括该样的汽车计算模块的汽车计算系 统。本发明还设及该样的汽车计算模块在汽车计算系统中的使用。
【背景技术】
[0003] 在现代汽车中，许多功能通常是由计算机控制的。例如，汽车信息娱乐系统可W包 括让使用者可W利用众多的信息和娱乐功能的计算机界面。该样的功能可包括例如从CD 或DVD播放声音或图像文件，运行导航软件W便为车上的司机提供指引或计算语音识别。 随着近年来新处理器和新系统结构的发展，系统的处理能力已经在相对很短的时间间隔内 得到引人注目的提高并且还将该样提高下去。性能的显著提高通常可在一到=年内实现， 而适合于该些系统的媒体与软件往往不能在较老系统上播放或执行。
[0004] 汽车计算机系统通常为特定类型的汽车配置，并且固定不动地安装在汽车的内 部。由于汽车使用期限的范围长达15年甚至超过15年，汽车的计算系统将在仅仅经过汽 车寿命的一小部分后就变得过时。一旦产品生产线（modelline)不再继续生产，通常将不 再能够得到适合于特定汽车的新计算机系统。因此汽车使用者受到他们过时的计算机系统 的约束，并可能不能从计算系统的近期发展和改进中受益。
[0005] 现代CPU的技术周期通常在1 - 1.5年的范围内，相比之下，机动车前端单元 (automotiveheadunit)的标准开发周期从最初概念到形成系列产品是在3年的范围内。 该承受了新前端单元在开始其生命周期时所使用的处理单元已经过时的风险。
[0006] 进一步的问题是，在机动车环境下必须满足特殊要求。可通过比如更换处理器来 升级的普通计算机系统，通常不能在机动车环境中使用。首先，计算系统需要为特定类型 的汽车定制。系统的几何形状需要适应可利用的安装空间，并且比如在要交换汽车专用的 信息的情况下，接口需要适应特定的应用。其次，汽车计算系统需要满足非常严格的操作要 求。计算系统需要在较宽的环境条件范围内，比如较宽的温度和湿度范围内，确保故障-安 全操作。由于安装空间的限制，散热是另一个重要问题，其妨碍了常规计算系统在汽车上的 使用。连接器和安装器件也必须进一步满足关于抗振的要求。
【发明内容】
[0007] 因此，需要能消除至少一部分W上提到的缺点的改进汽车计算系统。
[000引该种需求通过独立权利要求描述的特征来满足，从属权利要求则描述了本发明的 优选实施方案。
[0009] 依据本发明的第一个方面，提供了适于连接到汽车计算系统主板的汽车计算模 块。汽车计算模块包括具有导电通路的电路板、安装到电路板并至少包括了中央处理单元 (CPU)和主存储器的计算组件、设置在电路板边缘并适于将电路板连接到主板的边缘连接 器插口的边缘连接器，W及由所述边缘连接器提供的用于连接计算模块的多个接口。汽车 计算模块适于在汽车中作为所述汽车计算系统的主计算单元操作，并适于为汽车计算系统 执行数据处理，该些数据由汽车计算模块通过接口接收。
[0010] 数据处理可由汽车计算模块独立执行，即，汽车计算模块可相当于全功能计算机。 作为主计算单元，模块可W为汽车计算系统执行大部分的数据处理。例如它可W为汽车计 算系统执行至少50%的处理或甚至75%W上的处理，或甚至所有的处理。因此汽车计算系 统在其主板上可W不包含额外的中央处理单元。汽车计算系统也可W配备多个汽车计算模 块，来分担处理工作量。由于模块为汽车计算系统执行主要处理，计算系统的余下部分可仅 仅执行辅助处理功能，该可适用于特殊的机动车环境。
[0011] 由于使用了边缘连接器，模块可很容易安装到汽车计算系统的主板。因此，汽车计 算模块可替代过时的汽车计算模块，从而升级汽车的计算系统。而可能适用于被安装到的 特定类型汽车的计算系统，不需要更换。因此在汽车的整个寿命期内、甚至在新技术发展期 内，适于汽车的计算系统的处理能力可一直跟得上时代。由于汽车计算模块适于在汽车中 操作，它可W满足为机动车组件设置的严格要求。
[0012] 依据本发明的实施方案，接口包括快速外设组件互连（PCIe)接口、通用串行总线 扣SB)接口、串行高级技术附件（SATA)接口、安全数字输入/输出（SDIO)接口、低电压差 分信号（LVD巧W及供电控制接口中的至少一个。接口还可包括通用异步收发器扣ART)接 口。汽车计算模块还可W包括该些接口的组合或者全部。因此汽车计算模块可具有W许多 不同方式接收数据的能力，并可W作为全功能计算机工作。该些接口的规范可使同种类型 的汽车计算模块能够与不同的适于汽车的计算系统一起使用。此外，该些接口提供了快速 且可靠的数据交换，并确保了与多种外设组件的兼容性。
[0013] 接口可进一步包括调试与引导值B巧接口。该DBP接口可具有支持不同代W及不 同供货商的CPU的能力，而不用更换边缘连接器的管脚分配。依靠DBP接口，可检查处理器 的操作并可调整操作软件。该DBP接口可W为调试、软件升级和产品测试提供便利的工具。 由边缘连接器提供的调试与引导端口可直接连接到由中央处理单元提供的相应接口。因此 可通过边缘连接器直接访问处理单元的DBP接口。例如，DBP接口可使用边缘连接器的至 少四个管脚。在其他的实施方案中，DBP接口可使用两个或者S个管脚，该取决于所使用的 处理单元。计算系统可将DBP接口引入到技术人员可访问的维护端口，使得可W在汽车计 算系统和汽车计算模块安装到汽车内部之后执行维护。
[0014] 计算组件W及包括导电通路的电路板可被适配成满足汽车内部工作的预定技术 要求。该样，可在汽车内部工作期间预防计算模块发生劣化，比如导电通路的腐蚀。预定技 术要求可包括例如关于温度和/或湿度的技术要求。
[0015] 电路板可包括一个或多个球栅区域化allgridareas)，其中电路板可被配置成 使得在电路板的与球栅区域不同的区域中，走线到焊盘、过孔到焊盘W及焊盘到焊盘的距 离大于200ym。此外，电路板可包括线宽（stringwi化h)至少为100ym的阻焊层。
[0016] 关于湿热的机动车技术要求可被满足。通过该样的布置，可W避免导电通路发生 腐蚀或导电通路之间发生不希望的连接，比如由冷凝（condensation)导致的该些情况。
[0017] 计算组件和电路板可适于使计算模块能够工作在-40°C到70°C的温度范围内，优 选在-40°C到85°C之间（环境温度模块）。为了实现该样的操作，可能需要限制计算组件的 放热。
[001引模块可包括模块盖子，并且至少一部分计算组件可通过热电桥禪合到模块盖子， 使得模块盖子对于连接到其上的计算组件起到散热器的作用。模块盖子可适于连接到计算 系统的外壳或者机械框架。它也可W作为计算系统的机械部件。可因此消除由计算组件产 生的一部分热量。作为热桥，可使用热传导垫（pad)或者热传导膏（paste)。例如，可为热 耗散至少为0. 5W且至多为3 - 6W的组件配备热桥，并且该些组件可连接到模块盖子。
[0019] 可为热功率损耗超出预定阔值的计算组件配备适于禪合到汽车计算系统的外壳 的热桥。通过禪合到外壳，对于该些器件的散热可更为有效。预定阔值可位于例如3W到6W 的范围内。
[0020] 还可采纳用于消除产生的热量的其他装置。例如，可为CPU配备集成散热（1服） 外壳。该样的HIS可提供一个大的表面用来散热。
[0021] 各个计算组件可被适配成在操作中具有小于7W的热功率损耗。因此，可限制由汽 车计算模块产生的热量。
[0022] 边缘连接器可包括用于至少两个不同工作电压的连接，第一工作电压位于2. 5和 3. 5V之间的范围内，且第二工作电压位于4. 5和5. 5V之间的范围内。例如可提供3. 3V和 5V的电压。在汽车计算模块上可由工作电压产生更多的电压，例如在0. 1 - 2. 5V之间范围 内的核屯、电压（corevoltages)。
[0023] 计算组件可进一步包括北桥和南桥或者组合的南/北桥、时钟发生器，W及本地 电压转换器。时钟发生器和电压转换器可通过单巧片方案组合起来。计算组件可进一步 包括闪存。北桥也可W集成在中央处理单元内。当然也可W提供更多组件，例如图形巧片 (graphicschip)，和类似组件，或者功能单元可组合到例如一个巧片中，诸如专用集成电 路（ASIC)或系统控制器。
[0024] 电路板可W是高密度互连（皿I)板或插入式封装技术（THT)板，具有至少六层，优 选地具有八到十层。汽车计算模块可具有的尺寸在80X80mm到120X120mm之间，具有的 高度取决于计算组件和板上提供的散热器件。边缘连接器可具有200 - 250条管脚。
[0025] 此外，接口可包括通用输入/输出佑PI0)接口，该接口适于特定类型的汽车计算 模块或汽车计算系统。可为该些接口分配不同功能，该取决于例如汽车计算模块是被用于 新近的还是较老的汽车计算系统、或汽车计算模块配备的是哪种类型的处理器或巧片组。
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