Εισαγωγή τσιπ κλάσης ελέγχου
Το τσιπ ελέγχου αναφέρεται κυρίως στη Μονάδα Μικροελεγκτή (MCU), δηλαδή στον μικροελεγκτή, γνωστό και ως ενιαίο τσιπ, που έχει ως στόχο να μειώσει κατάλληλα τη συχνότητα και τις προδιαγραφές της CPU, ενώ η μνήμη, ο χρονοδιακόπτης, η μετατροπή A/D, το ρολόι, η θύρα I/O και η σειριακή επικοινωνία και άλλες λειτουργικές μονάδες και διεπαφές είναι ενσωματωμένες σε ένα μόνο τσιπ. Υλοποιώντας τη λειτουργία ελέγχου τερματικού, έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, της προγραμματιζόμενης δυνατότητας και της υψηλής ευελιξίας.
Διάγραμμα MCU για το επίπεδο του μετρητή οχήματος
Η αυτοκινητοβιομηχανία είναι ένας πολύ σημαντικός τομέας εφαρμογής της MCU. Σύμφωνα με τα στοιχεία της IC Insights, το 2019, η παγκόσμια εφαρμογή MCU στην ηλεκτρονική αυτοκινήτων αντιπροσώπευε περίπου το 33%. Ο αριθμός των MCUS που χρησιμοποιούνται από κάθε αυτοκίνητο σε μοντέλα υψηλής τεχνολογίας είναι κοντά στα 100, από τους υπολογιστές οδήγησης, τα όργανα LCD, έως τους κινητήρες, τα σασί, τα μεγάλα και μικρά εξαρτήματα του αυτοκινήτου που χρειάζονται έλεγχο MCU.
Στις πρώτες μέρες, τα MCUS 8-bit και 16-bit χρησιμοποιούνταν κυρίως στα αυτοκίνητα, αλλά με τη συνεχή βελτίωση της ηλεκτρονίωσης και της νοημοσύνης των αυτοκινήτων, ο αριθμός και η ποιότητα των απαιτούμενων MCUS αυξάνονται επίσης. Προς το παρόν, το ποσοστό των MCUS 32-bit στα MCUS αυτοκινήτων έχει φτάσει περίπου το 60%, εκ των οποίων ο πυρήνας της σειράς Cortex της ARM, λόγω του χαμηλού κόστους και του εξαιρετικού ελέγχου ισχύος, αποτελεί την κύρια επιλογή των κατασκευαστών MCU αυτοκινήτων.
Οι κύριες παράμετροι της αυτοκινητοβιομηχανικής MCU περιλαμβάνουν την τάση λειτουργίας, τη συχνότητα λειτουργίας, τη χωρητικότητα της μνήμης Flash και της μνήμης RAM, την μονάδα χρονοδιακόπτη και τον αριθμό καναλιού, την μονάδα ADC και τον αριθμό καναλιού, τον τύπο και τον αριθμό διεπαφής σειριακής επικοινωνίας, τον αριθμό θύρας εισόδου/εξόδου εισόδου και εξόδου, τη θερμοκρασία λειτουργίας, τη μορφή συσκευασίας και το επίπεδο λειτουργικής ασφάλειας.
Διαιρούμενο με βάση τα bits της CPU, το MCUS αυτοκινήτου μπορεί να χωριστεί κυρίως σε 8 bit, 16 bit και 32 bit. Με την αναβάθμιση της διαδικασίας, το κόστος του MCUS 32-bit συνεχίζει να μειώνεται και έχει πλέον γίνει το mainstream, αντικαθιστώντας σταδιακά τις εφαρμογές και τις αγορές που κυριαρχούσαν στο παρελθόν από το MCUS 8/16-bit.
Αν χωριστεί ανάλογα με το πεδίο εφαρμογής, η αυτοκινητοβιομηχανική MCU μπορεί να χωριστεί στον τομέα του αμαξώματος, στον τομέα της ισχύος, στον τομέα του πλαισίου, στον τομέα του πιλοτηρίου και στον τομέα της έξυπνης οδήγησης. Για τον τομέα του πιλοτηρίου και τον τομέα της έξυπνης οδήγησης, η MCU πρέπει να διαθέτει υψηλή υπολογιστική ισχύ και διεπαφές εξωτερικής επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας, όπως CAN FD και Ethernet. Ο τομέας του αμαξώματος απαιτεί επίσης μεγάλο αριθμό εξωτερικών διεπαφών επικοινωνίας, αλλά οι απαιτήσεις υπολογιστικής ισχύος της MCU είναι σχετικά χαμηλές, ενώ ο τομέας ισχύος και ο τομέας του πλαισίου απαιτούν υψηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας και επίπεδα λειτουργικής ασφάλειας.
Τσιπ ελέγχου τομέα πλαισίου
Ο τομέας του πλαισίου σχετίζεται με την οδήγηση του οχήματος και αποτελείται από το σύστημα μετάδοσης κίνησης, το σύστημα οδήγησης, το σύστημα διεύθυνσης και το σύστημα πέδησης. Αποτελείται από πέντε υποσυστήματα, συγκεκριμένα το σύστημα διεύθυνσης, το σύστημα πέδησης, το σύστημα αλλαγής ταχυτήτων, το γκάζι και το σύστημα ανάρτησης. Με την ανάπτυξη της αυτοκινητιστικής νοημοσύνης, η αναγνώριση αντίληψης, ο σχεδιασμός αποφάσεων και η εκτέλεση ελέγχου των ευφυών οχημάτων αποτελούν τα βασικά συστήματα του τομέα του πλαισίου. Το σύστημα διεύθυνσης μέσω καλωδίου και το σύστημα οδήγησης μέσω καλωδίου είναι τα βασικά στοιχεία για τον εκτελεστικό σκοπό της αυτόματης οδήγησης.
(1) Απαιτήσεις εργασίας
Η ECU τομέα του πλαισίου χρησιμοποιεί μια πλατφόρμα λειτουργικής ασφάλειας υψηλής απόδοσης, κλιμακούμενης και λειτουργικής κλίμακας και υποστηρίζει ομαδοποίηση αισθητήρων και αισθητήρες αδράνειας πολλαπλών αξόνων. Με βάση αυτό το σενάριο εφαρμογής, προτείνονται οι ακόλουθες απαιτήσεις για την MCU τομέα του πλαισίου:
· Απαιτήσεις υψηλής συχνότητας και υψηλής υπολογιστικής ισχύος, η κύρια συχνότητα δεν είναι μικρότερη από 200MHz και η υπολογιστική ισχύς δεν είναι μικρότερη από 300DMIPS
· Ο χώρος αποθήκευσης Flash δεν είναι μικρότερος από 2MB, με φυσικό διαμέρισμα κώδικα Flash και φυσικό διαμέρισμα δεδομένων Flash.
· Μνήμη RAM τουλάχιστον 512KB
· Υψηλές απαιτήσεις λειτουργικής ασφάλειας, μπορούν να φτάσουν στο επίπεδο ASIL-D.
· Υποστήριξη ADC ακριβείας 12-bit.
· Υποστήριξη χρονοδιακόπτη υψηλής ακρίβειας 32-bit και υψηλού συγχρονισμού.
· Υποστήριξη πολλαπλών καναλιών CAN-FD;
· Υποστήριξη Ethernet τουλάχιστον 100M.
· Αξιοπιστία όχι χαμηλότερη από AEC-Q100 Grade1.
· Υποστήριξη online αναβάθμισης (OTA)·
· Υποστήριξη λειτουργίας επαλήθευσης υλικολογισμικού (εθνικός μυστικός αλγόριθμος)·
(2) Απαιτήσεις απόδοσης
· Τμήμα πυρήνα:
I. Συχνότητα πυρήνα: δηλαδή, η συχνότητα ρολογιού όταν λειτουργεί ο πυρήνας, η οποία χρησιμοποιείται για να αναπαραστήσει την ταχύτητα της ταλάντωσης του ψηφιακού παλμικού σήματος του πυρήνα, και η κύρια συχνότητα δεν μπορεί να αναπαραστήσει άμεσα την ταχύτητα υπολογισμού του πυρήνα. Η ταχύτητα λειτουργίας του πυρήνα σχετίζεται επίσης με τον αγωγό πυρήνα, την προσωρινή μνήμη, το σύνολο εντολών κ.λπ.
II. Υπολογιστική ισχύς: Το DMIPS μπορεί συνήθως να χρησιμοποιηθεί για αξιολόγηση. Το DMIPS είναι μια μονάδα που μετρά τη σχετική απόδοση του ολοκληρωμένου προγράμματος αναφοράς MCU όταν αυτό δοκιμάζεται.
· Παράμετροι μνήμης:
I. Μνήμη κώδικα: μνήμη που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση κώδικα·
II. Μνήμη δεδομένων: μνήμη που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση δεδομένων·
III.RAM: Μνήμη που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση προσωρινών δεδομένων και κώδικα.
· Δίαυλος επικοινωνίας: συμπεριλαμβανομένου του ειδικού λεωφορείου αυτοκινήτων και του συμβατικού λεωφορείου επικοινωνίας·
· Περιφερειακά υψηλής ακρίβειας
· Θερμοκρασία λειτουργίας;
(3) Βιομηχανικό πρότυπο
Καθώς η ηλεκτρική και ηλεκτρονική αρχιτεκτονική που χρησιμοποιείται από διαφορετικούς κατασκευαστές αυτοκινήτων ποικίλλει, οι απαιτήσεις εξαρτημάτων για τον τομέα του πλαισίου θα ποικίλλουν. Λόγω της διαφορετικής διαμόρφωσης των διαφορετικών μοντέλων του ίδιου εργοστασίου αυτοκινήτων, η επιλογή ECU για την περιοχή του πλαισίου θα είναι διαφορετική. Αυτές οι διακρίσεις θα οδηγήσουν σε διαφορετικές απαιτήσεις MCU για τον τομέα του πλαισίου. Για παράδειγμα, το Honda Accord χρησιμοποιεί τρία τσιπ MCU στον τομέα του πλαισίου και το Audi Q7 χρησιμοποιεί περίπου 11 τσιπ MCU στον τομέα του πλαισίου. Το 2021, η παραγωγή κινεζικών επιβατικών αυτοκινήτων είναι περίπου 10 εκατομμύρια, εκ των οποίων η μέση ζήτηση για MCUS στον τομέα του πλαισίου ποδηλάτου είναι 5 και η συνολική αγορά έχει φτάσει περίπου τα 50 εκατομμύρια. Οι κύριοι προμηθευτές MCUS σε ολόκληρο τον τομέα του πλαισίου είναι οι Infineon, NXP, Renesas, Microchip, TI και ST. Αυτοί οι πέντε διεθνείς προμηθευτές ημιαγωγών αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 99% της αγοράς για MCUS στον τομέα του πλαισίου.
(4) Εμπόδια στον κλάδο
Από βασική τεχνική άποψη, τα εξαρτήματα του πλαισίου, όπως το EPS, το EPB, το ESC, σχετίζονται στενά με την ασφάλεια ζωής του οδηγού, επομένως το επίπεδο λειτουργικής ασφάλειας της MCU του πλαισίου είναι πολύ υψηλό, βασικά απαιτήσεις επιπέδου ASIL-D. Αυτό το επίπεδο λειτουργικής ασφάλειας της MCU είναι κενό στην Κίνα. Εκτός από το επίπεδο λειτουργικής ασφάλειας, τα σενάρια εφαρμογής των εξαρτημάτων πλαισίου έχουν πολύ υψηλές απαιτήσεις για συχνότητα MCU, υπολογιστική ισχύ, χωρητικότητα μνήμης, περιφερειακή απόδοση, ακρίβεια περιφερειακών και άλλες πτυχές. Η MCU του πλαισίου έχει δημιουργήσει ένα πολύ υψηλό βιομηχανικό εμπόδιο, το οποίο χρειάζεται από τους εγχώριους κατασκευαστές MCU να αμφισβητήσουν και να σπάσουν.
Όσον αφορά την αλυσίδα εφοδιασμού, λόγω των απαιτήσεων υψηλής συχνότητας και υψηλής υπολογιστικής ισχύος για το τσιπ ελέγχου των εξαρτημάτων του πλαισίου, παρουσιάζονται σχετικά υψηλές απαιτήσεις για τη διαδικασία και τη διαδικασία παραγωγής πλακιδίων. Προς το παρόν, φαίνεται ότι απαιτείται διεργασία τουλάχιστον 55nm για την κάλυψη των απαιτήσεων συχνότητας MCU άνω των 200MHz. Από αυτή την άποψη, η εγχώρια γραμμή παραγωγής MCU δεν είναι ολοκληρωμένη και δεν έχει φτάσει στο επίπεδο μαζικής παραγωγής. Οι διεθνείς κατασκευαστές ημιαγωγών έχουν υιοθετήσει βασικά το μοντέλο IDM, όσον αφορά τα χυτήρια πλακιδίων, προς το παρόν μόνο οι TSMC, UMC και GF έχουν τις αντίστοιχες δυνατότητες. Οι εγχώριοι κατασκευαστές τσιπ είναι όλοι εταιρείες Fabless και υπάρχουν προκλήσεις και ορισμένοι κίνδυνοι στην κατασκευή πλακιδίων και στη διασφάλιση χωρητικότητας.
Σε βασικά σενάρια υπολογιστικής, όπως η αυτόνομη οδήγηση, οι παραδοσιακές CPU γενικής χρήσης είναι δύσκολο να προσαρμοστούν στις απαιτήσεις της υπολογιστικής Τεχνητής Νοημοσύνης λόγω της χαμηλής υπολογιστικής τους απόδοσης, και τα τσιπ Τεχνητής Νοημοσύνης όπως οι GPU, τα FPgas και τα ASics έχουν εξαιρετική απόδοση στο edge και το cloud με τα δικά τους χαρακτηριστικά και χρησιμοποιούνται ευρέως. Από την άποψη των τεχνολογικών τάσεων, η GPU θα εξακολουθεί να είναι το κυρίαρχο τσιπ Τεχνητής Νοημοσύνης βραχυπρόθεσμα, και μακροπρόθεσμα, το ASIC είναι η τελική κατεύθυνση. Από την άποψη των τάσεων της αγοράς, η παγκόσμια ζήτηση για τσιπ Τεχνητής Νοημοσύνης θα διατηρήσει μια ταχεία δυναμική ανάπτυξης, και τα τσιπ cloud και edge έχουν μεγαλύτερο δυναμικό ανάπτυξης, και ο ρυθμός ανάπτυξης της αγοράς αναμένεται να πλησιάσει το 50% τα επόμενα πέντε χρόνια. Αν και η βάση της εγχώριας τεχνολογίας τσιπ είναι αδύναμη, με την ταχεία προσγείωση εφαρμογών Τεχνητής Νοημοσύνης, ο ταχύς όγκος της ζήτησης τσιπ Τεχνητής Νοημοσύνης δημιουργεί ευκαιρίες για την ανάπτυξη της τεχνολογίας και των δυνατοτήτων των τοπικών επιχειρήσεων τσιπ. Η αυτόνομη οδήγηση έχει αυστηρές απαιτήσεις για την υπολογιστική ισχύ, την καθυστέρηση και την αξιοπιστία. Προς το παρόν, οι λύσεις GPU+FPGA χρησιμοποιούνται κυρίως. Με τη σταθερότητα των αλγορίθμων και τα δεδομένα που βασίζονται, τα ASics αναμένεται να κερδίσουν χώρο στην αγορά.
Απαιτείται πολύς χώρος στο τσιπ της CPU για την πρόβλεψη και τη βελτιστοποίηση των διακλαδώσεων, εξοικονομώντας διάφορες καταστάσεις για τη μείωση της καθυστέρησης της εναλλαγής εργασιών. Αυτό το καθιστά επίσης πιο κατάλληλο για λογικό έλεγχο, σειριακή λειτουργία και λειτουργία δεδομένων γενικού τύπου. Πάρτε για παράδειγμα την GPU και την CPU, σε σύγκριση με την CPU, η GPU χρησιμοποιεί μεγάλο αριθμό υπολογιστικών μονάδων και έναν μακρύ αγωγό, μόνο μια πολύ απλή λογική ελέγχου και εξαλείφει την προσωρινή μνήμη. Η CPU όχι μόνο καταλαμβάνει πολύ χώρο από την προσωρινή μνήμη, αλλά έχει επίσης πολύπλοκη λογική ελέγχου και πολλά κυκλώματα βελτιστοποίησης, σε σύγκριση με την υπολογιστική ισχύ που αποτελεί μόνο ένα μικρό μέρος.
Τσιπ ελέγχου τομέα ισχύος
Ο ελεγκτής τομέα ισχύος είναι μια έξυπνη μονάδα διαχείρισης κινητήρα. Με το CAN/FLEXRAY επιτυγχάνεται διαχείριση μετάδοσης κίνησης, διαχείριση μπαταρίας, παρακολούθηση ρύθμισης εναλλάκτη, που χρησιμοποιείται κυρίως για βελτιστοποίηση και έλεγχο κινητήρα, ενώ παράλληλα λειτουργεί τόσο η έξυπνη διάγνωση σφαλμάτων όσο και η έξυπνη εξοικονόμηση ενέργειας, η επικοινωνία διαύλου και άλλες λειτουργίες.
(1) Απαιτήσεις εργασίας
Η μικροεπεξεργαστής ελέγχου τομέα ισχύος μπορεί να υποστηρίξει σημαντικές εφαρμογές στον τομέα της ισχύος, όπως το BMS, με τις ακόλουθες απαιτήσεις:
· Υψηλή κύρια συχνότητα, κύρια συχνότητα 600MHz~800MHz
· Μνήμη RAM 4MB
· Υψηλές απαιτήσεις λειτουργικής ασφάλειας, μπορούν να φτάσουν στο επίπεδο ASIL-D.
· Υποστήριξη πολλαπλών καναλιών CAN-FD;
· Υποστήριξη 2G Ethernet;
· Αξιοπιστία όχι χαμηλότερη από AEC-Q100 Grade1.
· Υποστήριξη λειτουργίας επαλήθευσης υλικολογισμικού (εθνικός μυστικός αλγόριθμος)·
(2) Απαιτήσεις απόδοσης
Υψηλή απόδοση: Το προϊόν ενσωματώνει την CPU διπλού πυρήνα ARM Cortex R5 με κλειδωμένο βήμα και 4MB ενσωματωμένη μνήμη SRAM για την υποστήριξη της αυξανόμενης υπολογιστικής ισχύος και των απαιτήσεων μνήμης των εφαρμογών αυτοκινήτων. CPU ARM Cortex-R5F έως 800MHz. Υψηλή ασφάλεια: Το πρότυπο αξιοπιστίας προδιαγραφών οχήματος AEC-Q100 φτάνει σε Βαθμό 1 και το επίπεδο λειτουργικής ασφάλειας ISO26262 φτάνει το ASIL D. Η CPU διπλού πυρήνα με κλειδωμένο βήμα μπορεί να επιτύχει διαγνωστική κάλυψη έως και 99%. Η ενσωματωμένη μονάδα ασφάλειας πληροφοριών ενσωματώνει γεννήτρια πραγματικών τυχαίων αριθμών, AES, RSA, ECC, SHA και επιταχυντές υλικού που συμμορφώνονται με τα σχετικά πρότυπα ασφάλειας κρατών και επιχειρήσεων. Η ενσωμάτωση αυτών των λειτουργιών ασφάλειας πληροφοριών μπορεί να καλύψει τις ανάγκες εφαρμογών όπως ασφαλής εκκίνηση, ασφαλής επικοινωνία, ασφαλής ενημέρωση και αναβάθμιση υλικολογισμικού.
Τσιπ ελέγχου περιοχής σώματος
Η περιοχή του αμαξώματος είναι κυρίως υπεύθυνη για τον έλεγχο διαφόρων λειτουργιών του αμαξώματος. Με την ανάπτυξη του οχήματος, ο ελεγκτής περιοχής αμαξώματος είναι επίσης όλο και περισσότερο, προκειμένου να μειωθεί το κόστος του ελεγκτή και να μειωθεί το βάρος του οχήματος, η ενσωμάτωση πρέπει να τοποθετήσει όλες τις λειτουργικές συσκευές, από το μπροστινό μέρος, το μεσαίο μέρος του αυτοκινήτου και το πίσω μέρος του αυτοκινήτου, όπως το πίσω φως φρένων, το πίσω φως θέσης, την κλειδαριά της πίσω πόρτας, ακόμη και τη διπλή ράβδο στήριξης ενοποιημένη ενσωμάτωση σε έναν ολοκληρωμένο ελεγκτή.
Ο ελεγκτής περιοχής αμαξώματος γενικά ενσωματώνει λειτουργίες BCM, PEPS, TPMS, Gateway και άλλες, αλλά μπορεί επίσης να επεκτείνει τη ρύθμιση του καθίσματος, τον έλεγχο του καθρέφτη οπισθοπορείας, τον έλεγχο του κλιματισμού και άλλες λειτουργίες, την ολοκληρωμένη και ενοποιημένη διαχείριση κάθε ενεργοποιητή, την εύλογη και αποτελεσματική κατανομή των πόρων του συστήματος. Οι λειτουργίες ενός ελεγκτή περιοχής αμαξώματος είναι πολυάριθμες, όπως φαίνεται παρακάτω, αλλά δεν περιορίζονται σε αυτές που αναφέρονται εδώ.
(1) Απαιτήσεις εργασίας
Οι κύριες απαιτήσεις των ηλεκτρονικών αυτοκινήτων για τα τσιπ ελέγχου MCU είναι η καλύτερη σταθερότητα, η αξιοπιστία, η ασφάλεια, τα τεχνικά χαρακτηριστικά σε πραγματικό χρόνο και άλλα, καθώς και η υψηλότερη υπολογιστική απόδοση και χωρητικότητα αποθήκευσης, καθώς και οι χαμηλότερες απαιτήσεις δείκτη κατανάλωσης ενέργειας. Ο ελεγκτής περιοχής αμαξώματος έχει σταδιακά μεταβεί από μια αποκεντρωμένη λειτουργική ανάπτυξη σε έναν μεγάλο ελεγκτή που ενσωματώνει όλες τις βασικές μονάδες ηλεκτρονικών αμαξώματος, βασικές λειτουργίες, φώτα, πόρτες, παράθυρα κ.λπ. Ο σχεδιασμός του συστήματος ελέγχου περιοχής αμαξώματος ενσωματώνει φωτισμό, πλύσιμο υαλοκαθαριστήρων, κεντρικό έλεγχο κλειδαριών θυρών, παράθυρα και άλλα χειριστήρια, έξυπνα κλειδιά PEPS, διαχείριση ενέργειας κ.λπ. Εκτός από την πύλη CAN, επεκτάσιμα CANFD και FLEXRAY, δίκτυο LIN, διεπαφή Ethernet και τεχνολογία ανάπτυξης και σχεδιασμού μονάδων.
Γενικά, οι απαιτήσεις εργασίας των προαναφερθέντων λειτουργιών ελέγχου για το κύριο τσιπ ελέγχου της MCU στην περιοχή του αμαξώματος αντικατοπτρίζονται κυρίως στις πτυχές της απόδοσης των υπολογιστών και της επεξεργασίας, της λειτουργικής ολοκλήρωσης, της διεπαφής επικοινωνίας και της αξιοπιστίας. Όσον αφορά τις συγκεκριμένες απαιτήσεις, λόγω των λειτουργικών διαφορών σε διαφορετικά σενάρια λειτουργικών εφαρμογών στην περιοχή του αμαξώματος, όπως τα ηλεκτρικά παράθυρα, τα αυτόματα καθίσματα, η ηλεκτρική πόρτα του χώρου αποσκευών και άλλες εφαρμογές αμαξώματος, εξακολουθούν να υπάρχουν ανάγκες ελέγχου κινητήρα υψηλής απόδοσης. Τέτοιες εφαρμογές αμαξώματος απαιτούν από την MCU να ενσωματώνει τον αλγόριθμο ηλεκτρονικού ελέγχου FOC και άλλες λειτουργίες. Επιπλέον, διαφορετικά σενάρια εφαρμογών στην περιοχή του αμαξώματος έχουν διαφορετικές απαιτήσεις για τη διαμόρφωση της διεπαφής του τσιπ. Επομένως, είναι συνήθως απαραίτητο να επιλέγεται η MCU περιοχής αμαξώματος σύμφωνα με τις λειτουργικές απαιτήσεις και τις απαιτήσεις απόδοσης του συγκεκριμένου σεναρίου εφαρμογής και, σε αυτή τη βάση, να μετράται διεξοδικά το κόστος του προϊόντος, η δυνατότητα εφοδιασμού και η τεχνική εξυπηρέτηση και άλλοι παράγοντες.
(2) Απαιτήσεις απόδοσης
Οι κύριοι δείκτες αναφοράς του τσιπ MCU ελέγχου περιοχής σώματος είναι οι εξής:
Απόδοση: ARM Cortex-M4F@ 144MHz, 180DMIPS, ενσωματωμένη προσωρινή μνήμη εντολών 8KB, υποστήριξη προγράμματος εκτέλεσης μονάδας επιτάχυνσης Flash 0 αναμονή.
Κρυπτογραφημένη μνήμη μεγάλης χωρητικότητας: έως 512K Bytes eFlash, υποστήριξη κρυπτογραφημένης αποθήκευσης, διαχείριση διαμερισμάτων και προστασία δεδομένων, υποστήριξη επαλήθευσης ECC, 100.000 φορές διαγραφής, 10 χρόνια διατήρησης δεδομένων, 144K Bytes SRAM, υποστήριξη ισοτιμίας υλικού.
Ενσωματωμένες πλούσιες διεπαφές επικοινωνίας: Υποστήριξη πολυκαναλικών GPIO, USART, UART, SPI, QSPI, I2C, SDIO, USB2.0, CAN 2.0B, EMAC, DVP και άλλων διεπαφών.
Ενσωματωμένος προσομοιωτής υψηλής απόδοσης: Υποστήριξη ADC υψηλής ταχύτητας 12bit 5Msps, ανεξάρτητου λειτουργικού ενισχυτή ράγας-σε-ράγα, αναλογικού συγκριτή υψηλής ταχύτητας, DAC 12bit 1Msps. Υποστήριξη εξωτερικής πηγής τάσης αναφοράς ανεξάρτητης εισόδου, πολυκαναλικό χωρητικό πλήκτρο αφής. Ελεγκτής DMA υψηλής ταχύτητας.
Υποστήριξη εσωτερικής RC ή εξωτερικής εισόδου κρυστάλλου ρολογιού, υψηλή επαναφορά αξιοπιστίας.
Ενσωματωμένο ρολόι πραγματικού χρόνου RTC βαθμονόμησης, υποστήριξη αέναου ημερολογίου δίσεκτου έτους, συμβάντα συναγερμού, περιοδική αφύπνιση.
Υποστήριξη μετρητή χρονισμού υψηλής ακρίβειας.
Χαρακτηριστικά ασφαλείας σε επίπεδο υλικού: Μηχανή επιτάχυνσης υλικού με αλγόριθμο κρυπτογράφησης, υποστήριξη αλγορίθμων AES, DES, TDES, SHA1/224/256, SM1, SM3, SM4, SM7, MD5. Κρυπτογράφηση αποθήκευσης Flash, διαχείριση διαμερισμάτων πολλαπλών χρηστών (MMU), γεννήτρια πραγματικών τυχαίων αριθμών TRNG, λειτουργία CRC16/32. Υποστήριξη προστασίας εγγραφής (WRP), πολλαπλών επιπέδων προστασίας ανάγνωσης (RDP) (L0/L1/L2). Υποστήριξη εκκίνησης ασφαλείας, λήψη κρυπτογράφησης προγράμματος, ενημέρωση ασφαλείας.
Υποστήριξη παρακολούθησης βλαβών ρολογιού και παρακολούθησης κατά των κατεδαφίσεων.
UID 96-bit και UCID 128-bit.
Εξαιρετικά αξιόπιστο περιβάλλον εργασίας: 1.8V ~ 3.6V/-40℃ ~ 105℃.
(3) Βιομηχανικό πρότυπο
Το ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου επιφάνειας αμαξώματος βρίσκεται σε πρώιμο στάδιο ανάπτυξης τόσο για ξένες όσο και για εγχώριες επιχειρήσεις. Οι ξένες επιχειρήσεις όπως το BCM, το PEPS, οι πόρτες και τα παράθυρα, ο ελεγκτής καθίσματος και άλλα προϊόντα μίας χρήσης έχουν βαθιά τεχνική συσσώρευση, ενώ οι μεγάλες ξένες εταιρείες έχουν ευρεία κάλυψη σειρών προϊόντων, θέτοντας τα θεμέλια για την ενσωμάτωση προϊόντων συστημάτων. Οι εγχώριες επιχειρήσεις έχουν ορισμένα πλεονεκτήματα στην εφαρμογή αμαξώματος νέου ενεργειακού οχήματος. Πάρτε για παράδειγμα την BYD, στο νέο ενεργειακό όχημα της BYD, η περιοχή αμαξώματος χωρίζεται στην αριστερή και τη δεξιά περιοχή και το προϊόν της ενσωμάτωσης συστήματος αναδιατάσσεται και ορίζεται. Ωστόσο, όσον αφορά τα τσιπ ελέγχου επιφάνειας αμαξώματος, ο κύριος προμηθευτής MCU εξακολουθεί να είναι οι Infineon, NXP, Renesas, Microchip, ST και άλλοι διεθνείς κατασκευαστές τσιπ, και οι εγχώριοι κατασκευαστές τσιπ έχουν επί του παρόντος χαμηλό μερίδιο αγοράς.
(4) Εμπόδια στον κλάδο
Από την οπτική γωνία της επικοινωνίας, υπάρχει η διαδικασία εξέλιξης της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής - υβριδικής αρχιτεκτονικής - της τελικής πλατφόρμας υπολογιστών οχημάτων. Η αλλαγή στην ταχύτητα επικοινωνίας, καθώς και η μείωση της τιμής της βασικής υπολογιστικής ισχύος με υψηλή λειτουργική ασφάλεια είναι το κλειδί, και είναι δυνατό να επιτευχθεί σταδιακά η συμβατότητα διαφορετικών λειτουργιών σε ηλεκτρονικό επίπεδο του βασικού ελεγκτή στο μέλλον. Για παράδειγμα, ο ελεγκτής περιοχής αμαξώματος μπορεί να ενσωματώσει τις παραδοσιακές λειτουργίες BCM, PEPS και αντι-τσιμπήματος κυματισμού. Σχετικά μιλώντας, τα τεχνικά εμπόδια του τσιπ ελέγχου περιοχής αμαξώματος είναι χαμηλότερα από την περιοχή ισχύος, την περιοχή του πιλοτηρίου κ.λπ., και τα εγχώρια τσιπ αναμένεται να ηγηθούν στην επίτευξη μιας μεγάλης ανακάλυψης στην περιοχή αμαξώματος και να πραγματοποιήσουν σταδιακά την εγχώρια υποκατάσταση. Τα τελευταία χρόνια, η εγχώρια MCU στην αγορά τοποθέτησης εμπρός και πίσω στην περιοχή αμαξώματος έχει σημειώσει πολύ καλή δυναμική ανάπτυξης.
Τσιπ ελέγχου πιλοτηρίου
Η ηλεκτροκίνηση, η ευφυΐα και η δικτύωση έχουν επιταχύνει την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής και ηλεκτρικής αρχιτεκτονικής των αυτοκινήτων προς την κατεύθυνση του ελέγχου τομέα, και το πιλοτήριο εξελίσσεται επίσης ραγδαία από το σύστημα ψυχαγωγίας ήχου και βίντεο του οχήματος στο έξυπνο πιλοτήριο. Το πιλοτήριο διαθέτει μια διεπαφή αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή, αλλά είτε πρόκειται για το προηγούμενο σύστημα ψυχαγωγίας είτε για το τρέχον έξυπνο πιλοτήριο, εκτός από το ότι διαθέτει ένα ισχυρό SOC με υπολογιστική ταχύτητα, χρειάζεται επίσης μια MCU υψηλού πραγματικού χρόνου για να χειρίζεται την αλληλεπίδραση δεδομένων με το όχημα. Η σταδιακή διάδοση των οχημάτων που καθορίζονται από λογισμικό, του OTA και του Autosar στο έξυπνο πιλοτήριο καθιστά τις απαιτήσεις για πόρους MCU στο πιλοτήριο ολοένα και υψηλότερες. Συγκεκριμένα, αντικατοπτρίζεται στην αυξανόμενη ζήτηση για χωρητικότητα FLASH και RAM, η ζήτηση για PIN Count αυξάνεται επίσης, οι πιο σύνθετες λειτουργίες απαιτούν ισχυρότερες δυνατότητες εκτέλεσης προγράμματος, αλλά έχουν και μια πλουσιότερη διεπαφή διαύλου.
(1) Απαιτήσεις εργασίας
Η μικροεπεξεργαστής (MCU) στην περιοχή της καμπίνας πραγματοποιεί κυρίως τη διαχείριση ισχύος του συστήματος, τη διαχείριση χρονισμού ενεργοποίησης, τη διαχείριση δικτύου, τη διάγνωση, την αλληλεπίδραση δεδομένων οχήματος, το κλειδί, τη διαχείριση οπίσθιου φωτισμού, τη διαχείριση μονάδων ήχου DSP/FM, τη διαχείριση χρόνου συστήματος και άλλες λειτουργίες.
Απαιτήσεις πόρων MCU:
· Η κύρια συχνότητα και η υπολογιστική ισχύς έχουν ορισμένες απαιτήσεις, η κύρια συχνότητα δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 100MHz και η υπολογιστική ισχύς δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 200DMIPS.
· Ο χώρος αποθήκευσης Flash δεν είναι μικρότερος από 1MB, με φυσικό διαμέρισμα κώδικα Flash και φυσικό διαμέρισμα δεδομένων Flash.
· Μνήμη RAM τουλάχιστον 128KB
· Υψηλές απαιτήσεις λειτουργικής ασφάλειας, μπορούν να φτάσουν στο επίπεδο ASIL-B.
· Υποστήριξη πολυκαναλικού ADC.
· Υποστήριξη πολλαπλών καναλιών CAN-FD;
· Βαθμός κανονισμών οχήματος AEC-Q100 Βαθμός 1;
· Υποστήριξη online αναβάθμισης (OTA), υποστήριξη Flash dual Bank;
· Απαιτείται μηχανή κρυπτογράφησης πληροφοριών επιπέδου SHE/HSM και άνω για την υποστήριξη ασφαλούς εκκίνησης.
· Ο αριθμός των ακίδων PIN δεν είναι μικρότερος από 100 PIN.
(2) Απαιτήσεις απόδοσης
Η είσοδος/έξοδος υποστηρίζει τροφοδοσία ευρείας τάσης (5.5v~2.7v), η θύρα εισόδου/εξόδου υποστηρίζει χρήση υπέρτασης.
Πολλές είσοδοι σήματος παρουσιάζουν διακυμάνσεις ανάλογα με την τάση της μπαταρίας του τροφοδοτικού και ενδέχεται να παρουσιαστεί υπέρταση. Η υπέρταση μπορεί να βελτιώσει τη σταθερότητα και την αξιοπιστία του συστήματος.
Διάρκεια ζωής μνήμης:
Ο κύκλος ζωής του αυτοκινήτου είναι μεγαλύτερος από 10 χρόνια, επομένως η αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων της MCU του αυτοκινήτου πρέπει να έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Η αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων πρέπει να έχει ξεχωριστά φυσικά διαμερίσματα και η αποθήκευση προγραμμάτων πρέπει να διαγράφεται λιγότερες φορές, επομένως Αντοχή>10K, ενώ η αποθήκευση δεδομένων πρέπει να διαγράφεται συχνότερα, επομένως πρέπει να έχει μεγαλύτερο αριθμό χρόνων διαγραφής. Ανατρέξτε στην ένδειξη flash δεδομένων Αντοχή>100K, 15 χρόνια (<1K). 10 χρόνια (<100K).
Διεπαφή διαύλου επικοινωνίας;
Το φορτίο επικοινωνίας του διαύλου στο όχημα αυξάνεται όλο και περισσότερο, επομένως το παραδοσιακό CAN-CAN δεν καλύπτει πλέον τη ζήτηση επικοινωνίας, η ζήτηση διαύλου υψηλής ταχύτητας CAN-FD αυξάνεται όλο και περισσότερο, με την υποστήριξη του CAN-FD να έχει σταδιακά γίνει το πρότυπο της MCU.
(3) Βιομηχανικό πρότυπο
Προς το παρόν, το ποσοστό των εγχώριων έξυπνων μικροεπεξεργαστών καμπίνας εξακολουθεί να είναι πολύ χαμηλό και οι κύριοι προμηθευτές εξακολουθούν να είναι οι NXP, Renesas, Infineon, ST, Microchip και άλλοι διεθνείς κατασκευαστές μικροεπεξεργαστών. Αρκετοί εγχώριοι κατασκευαστές μικροεπεξεργαστών έχουν συμμετάσχει στη διαδικασία, αλλά η απόδοση της αγοράς μένει να φανεί.
(4) Εμπόδια στον κλάδο
Το επίπεδο ρύθμισης και το επίπεδο λειτουργικής ασφάλειας των έξυπνων καμπινών δεν είναι σχετικά υψηλά, κυρίως λόγω της συσσώρευσης τεχνογνωσίας και της ανάγκης για συνεχή επανάληψη και βελτίωση του προϊόντος. Ταυτόχρονα, επειδή δεν υπάρχουν πολλές γραμμές παραγωγής MCU σε εγχώρια εργοστάσια, η διαδικασία είναι σχετικά καθυστερημένη και χρειάζεται κάποιο χρονικό διάστημα για να επιτευχθεί η εθνική αλυσίδα εφοδιασμού παραγωγής, ενώ ενδέχεται να υπάρχουν υψηλότερα κόστη και η πίεση του ανταγωνισμού με τους διεθνείς κατασκευαστές είναι μεγαλύτερη.
Εφαρμογή τσιπ οικιακού ελέγχου
Τα τσιπ ελέγχου αυτοκινήτων βασίζονται κυρίως σε MCU αυτοκινήτων. Κορυφαίες εγχώριες επιχειρήσεις όπως οι Ziguang Guowei, Huada Semiconductor, Shanghai Xinti, Zhaoyi Innovation, Jiefa Technology, Xinchi Technology, Beijing Junzheng, Shenzhen Xihua, Shanghai Qipuwei, National Technology κ.λπ. διαθέτουν όλες ακολουθίες προϊόντων MCU σε κλίμακα αυτοκινήτου, συγκρίνοντας προϊόντα κολοσσών του εξωτερικού, τα οποία βασίζονται επί του παρόντος στην αρχιτεκτονική ARM. Ορισμένες επιχειρήσεις έχουν επίσης διεξάγει έρευνα και ανάπτυξη της αρχιτεκτονικής RISC-V.
Προς το παρόν, το εγχώριο τσιπ ελέγχου οχημάτων χρησιμοποιείται κυρίως στην αγορά εμπρόσθιας φόρτωσης αυτοκινήτων και έχει εφαρμοστεί σε αυτοκίνητα στον τομέα του αμαξώματος και της ψυχαγωγίας, ενώ στον τομέα του πλαισίου, της ισχύος και σε άλλους τομείς, εξακολουθεί να κυριαρχείται από ξένους γίγαντες τσιπ όπως η stmicroelectronics, η NXP, η Texas Instruments και η Microchip Semiconductor, και μόνο λίγες εγχώριες επιχειρήσεις έχουν πραγματοποιήσει εφαρμογές μαζικής παραγωγής. Προς το παρόν, ο εγχώριος κατασκευαστής τσιπ Chipchi θα κυκλοφορήσει προϊόντα τσιπ ελέγχου υψηλής απόδοσης σειράς E3 που βασίζονται στο ARM Cortex-R5F τον Απρίλιο του 2022, με λειτουργικό επίπεδο ασφάλειας που φτάνει το ASIL D, επίπεδο θερμοκρασίας που υποστηρίζει AEC-Q100 Grade 1, συχνότητα CPU έως 800MHz, με έως και 6 πυρήνες CPU. Είναι το προϊόν με την υψηλότερη απόδοση στην υπάρχουσα μαζική παραγωγή MCU μετρητή οχημάτων, καλύπτοντας το κενό στην εγχώρια αγορά MCU μετρητή οχημάτων υψηλού επιπέδου ασφαλείας, με υψηλή απόδοση και υψηλή αξιοπιστία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε BMS, ADAS, VCU, πλαίσιο by-wire, όργανα, HUD, έξυπνο καθρέφτη οπισθοπορείας και άλλους βασικούς τομείς ελέγχου οχημάτων. Περισσότεροι από 100 πελάτες έχουν υιοθετήσει το E3 για τον σχεδιασμό προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων των GAC, Geely κ.λπ.
Εφαρμογή προϊόντων πυρήνα οικιακού ελεγκτή
Ώρα δημοσίευσης: 19 Ιουλίου 2023
