Увођење чипа у контролну класу
Контролни чип се углавном односи на МЦУ (Микроконтролерска јединица), то јест, микроконтролер, такође познат као појединачни чип, треба да смањи фреквенцију ЦПУ-а и спецификације на одговарајући начин, а меморију, тајмер, А/Д конверзију, сат, И /О порт и серијска комуникација и други функционални модули и интерфејси интегрисани на једном чипу. Остварујући функцију контроле терминала, има предности високих перформанси, ниске потрошње енергије, програмабилности и високе флексибилности.
МЦУ дијаграм нивоа мерача возила
Аутомобилска индустрија је веома важна област примене МЦУ, према подацима ИЦ Инсигхтс-а, у 2019. години глобална МЦУ апликација у аутомобилској електроници чинила је око 33%. Број МЦУС-а које сваки аутомобил користи у врхунским моделима је близу 100, од компјутера за вожњу, ЛЦД инструмената, до мотора, шасије, великих и малих компоненти у аутомобилу треба МЦУ контролу.
У раним данима, 8-битни и 16-битни МЦУС су се углавном користили у аутомобилима, али са сталним побољшањем аутомобилске електронизације и интелигенције, број и квалитет потребних МЦУС-а такође се повећавају. Тренутно је удео 32-битног МЦУС-а у аутомобилском МЦУС-у достигао око 60%, од чега је језгро АРМ Цортек серије, због ниске цене и одличне контроле снаге, главни избор произвођача аутомобилских МЦУ-а.
Главни параметри аутомобилског МЦУ укључују радни напон, радну фреквенцију, Фласх и РАМ капацитет, модул тајмера и број канала, АДЦ модул и број канала, тип и број серијског комуникационог интерфејса, број улазног и излазног улазно/излазног порта, радну температуру, пакет облик и ниво функционалне безбедности.
Подијељен ЦПУ битовима, аутомобилски МЦУС се углавном може подијелити на 8 бита, 16 бита и 32 бита. Са надоградњом процеса, цена 32-битног МЦУС-а наставља да опада, и сада је постао мејнстрим, и постепено замењује апликације и тржишта којима је у прошлости доминирао 8/16-битни МЦУС.
Ако се подели према области примене, аутомобилски МЦУ се може поделити на домен каросерије, домен снаге, домен шасије, домен кокпита и домен интелигентне вожње. За домен кокпита и домен интелигентног погона, МЦУ треба да има велику рачунарску снагу и брзе спољне комуникационе интерфејсе, као што су ЦАН ФД и Етхернет. Домен тела такође захтева велики број спољних комуникационих интерфејса, али су захтеви за рачунарском снагом МЦУ-а релативно ниски, док домен напајања и домен шасије захтевају вишу радну температуру и нивое функционалне безбедности.
Чип за контролу домена шасије
Домен шасије се односи на вожњу возила и састоји се од система преноса, система вожње, система управљања и кочионог система. Састоји се од пет подсистема, односно система управљања, кочења, мењача, гаса и система вешања. Са развојем аутомобилске интелигенције, препознавање перцепције, планирање одлука и извршење контроле интелигентних возила представљају језгро система у домену шасије. Управљање по жици и вожња по жици су основне компоненте за извршни крај аутоматске вожње.
(1) Услови за посао
ЕЦУ домена шасије користи скалабилну функционалну сигурносну платформу високих перформанси и подржава груписање сензора и вишеосне инерцијалне сензоре. На основу овог сценарија примене, предложени су следећи захтеви за МЦУ домена шасије:
· Захтеви високе фреквенције и велике рачунарске снаге, главна фреквенција није мања од 200МХз, а рачунарска снага није мања од 300ДМИПС
· Фласх меморијски простор није мањи од 2МБ, са кодом Фласх и дата Фласх физичка партиција;
· РАМ не мање од 512КБ;
· Захтеви високог функционалног нивоа безбедности, могу достићи ниво АСИЛ-Д;
· Подржава 12-битни прецизни АДЦ;
· Подржава 32-битни тајмер високе прецизности и високе синхронизације;
· Подржава вишеканални ЦАН-ФД;
· Подршка не мање од 100М Етхернет;
· Поузданост није нижа од АЕЦ-К100 Граде1;
· Подршка онлајн надоградњи (ОТА);
· Подржава функцију верификације фирмвера (национални тајни алгоритам);
(2) Захтеви за перформансе
· Део језгра:
И. Фреквенција језгра: то јест, тактна фреквенција када језгро ради, која се користи за представљање брзине осциловања дигиталног импулсног сигнала језгра, а главна фреквенција не може директно да представља брзину израчунавања кернела. Брзина рада кернела је такође повезана са цевоводом кернела, кеш меморијом, скупом инструкција итд.
ИИ. Рачунарска снага: ДМИПС се обично може користити за евалуацију. ДМИПС је јединица која мери релативне перформансе МЦУ интегрисаног бенцхмарк програма када се тестира.
· Параметри меморије:
И. Меморија кода: меморија која се користи за чување кода;
ИИ. Меморија података: меморија која се користи за складиштење података;
ИИИ.РАМ: Меморија која се користи за складиштење привремених података и кода.
· Комуникациона магистрала: укључујући аутомобилску специјалну магистралу и конвенционалну комуникациону магистралу;
· Високо прецизне периферије;
· Радна температура;
(3) Индустријски образац
Како ће се електрична и електронска архитектура коју користе различити произвођачи аутомобила разликовати, захтеви компоненти за домен шасије ће се разликовати. Због различите конфигурације различитих модела исте фабрике аутомобила, избор ЕЦУ подручја шасије ће бити другачији. Ове разлике ће резултирати различитим МЦУ захтевима за домен шасије. На пример, Хонда Аццорд користи три МЦУ чипа у домену шасије, а Ауди К7 користи око 11 МЦУ чипова у домену шасије. У 2021. години производња путничких аутомобила кинеске марке износи око 10 милиона, од чега је просечна потражња за доменом шасије бицикла МЦУС 5, а укупно тржиште достигло је око 50 милиона. Главни добављачи МЦУС-а у целом домену шасије су Инфинеон, НКСП, Ренесас, Мицроцхип, ТИ и СТ. Ових пет међународних добављача полупроводника чине више од 99% тржишта МЦУС домена шасије.
(4) Индустријске баријере
Са кључне техничке тачке гледишта, компоненте домена шасије као што су ЕПС, ЕПБ, ЕСЦ су уско повезане са животном безбедношћу возача, тако да је ниво функционалне безбедности МЦУ домена шасије веома висок, у основи АСИЛ-Д захтеви нивоа. Овај ниво функционалне безбедности МЦУ-а је празан у Кини. Поред нивоа функционалне безбедности, сценарији примене компоненти шасије имају веома високе захтеве за фреквенцију МЦУ-а, рачунарску снагу, капацитет меморије, периферне перформансе, периферну тачност и друге аспекте. МЦУ у домену шасије је формирао веома високу индустријску баријеру, коју домаћи произвођачи МЦУ-а морају да изазову и разбију.
У погледу ланца снабдевања, због захтева високе фреквенције и велике рачунарске снаге за контролни чип компоненти домена шасије, постављају се релативно високи захтеви за процес и процес производње плочица. Тренутно се чини да је потребан најмање 55нм процес да би се испунили захтеви за фреквенцију МЦУ-а изнад 200МХз. У том погледу, домаћа производна линија МЦУ није комплетна и није достигла ниво масовне производње. Међународни произвођачи полупроводника су у основи усвојили ИДМ модел, у смислу ливница вафла, тренутно само ТСМЦ, УМЦ и ГФ имају одговарајуће могућности. Домаћи произвођачи чипова су све компаније Фаблесс, и постоје изазови и одређени ризици у производњи плочица и обезбеђивању капацитета.
У основним рачунарским сценаријима као што је аутономна вожња, традиционални процесор опште намене је тешко прилагодити захтевима АИ рачунарства због њихове ниске рачунарске ефикасности, а АИ чипови као што су Гпус, ФПгас и АСицс имају одличне перформансе на ивици и у облаку са сопственим карактеристике и широко се користе. Из перспективе технолошких трендова, ГПУ ће и даље бити доминантан АИ чип у кратком року, а дугорочно, АСИЦ је крајњи правац. Из перспективе тржишних трендова, глобална потражња за АИ чиповима ће одржати брзи замах раста, а чипови у облаку и ивичним чиповима имају већи потенцијал раста, а очекује се да ће стопа раста тржишта бити близу 50% у наредних пет година. Иако је основа домаће технологије чипова слаба, са брзим применом АИ апликација, брза потражња за АИ чиповима ствара могућности за развој технологије и способности локалних предузећа за производњу чипова. Аутономна вожња има строге захтеве у погледу рачунарске снаге, кашњења и поузданости. Тренутно се углавном користе ГПУ+ФПГА решења. Са стабилношћу алгоритама и вођеним подацима, очекује се да ће АСицс добити тржишни простор.
На ЦПУ чипу је потребно много простора за предвиђање гранања и оптимизацију, чувајући различита стања како би се смањило кашњење пребацивања задатака. Ово га такође чини погоднијим за логичку контролу, серијски рад и рад са подацима општег типа. Узмите ГПУ и ЦПУ као пример, у поређењу са ЦПУ-ом, ГПУ користи велики број рачунарских јединица и дуг цевовод, само врло једноставну контролну логику и елиминише Кеш. ЦПУ не само да заузима много простора у кешу, већ има и сложену контролну логику и много кола оптимизације, у поређењу са рачунарском снагом је само мали део.
Чип за контролу домена напајања
Контролер домена напајања је интелигентна јединица за управљање погонским склопом. Са ЦАН/ФЛЕКСРАИ за постизање управљања преносом, управљање батеријом, надгледање регулације алтернатора, углавном се користи за оптимизацију и контролу погонског склопа, док и електрична интелигентна дијагноза кварова интелигентна уштеда енергије, комуникација са магистралом и друге функције.
(1) Услови за посао
МЦУ за контролу домена напајања може да подржи главне апликације у области напајања, као што је БМС, са следећим захтевима:
· Висока главна фреквенција, главна фреквенција 600МХз~800МХз
· РАМ 4МБ
· Захтеви високог функционалног нивоа безбедности, могу достићи ниво АСИЛ-Д;
· Подржава вишеканални ЦАН-ФД;
· Подржава 2Г Етхернет;
· Поузданост није нижа од АЕЦ-К100 Граде1;
· Подржава функцију верификације фирмвера (национални тајни алгоритам);
(2) Захтеви за перформансе
Високе перформансе: Производ интегрише АРМ Цортек Р5 дуал-цоре ЦПУ са закључавањем и 4МБ на чипу СРАМ како би подржао све веће захтеве за рачунарском снагом и меморијом у аутомобилским апликацијама. АРМ Цортек-Р5Ф ЦПУ до 800МХз. Висока безбедност: Стандард поузданости спецификације возила АЕЦ-К100 достиже степен 1, а ниво функционалне безбедности ИСО26262 достиже АСИЛ Д. Двојезгарни ЦПУ са степеном закључавања може да постигне и до 99% дијагностичке покривености. Уграђени модул за безбедност информација интегрише прави генератор случајних бројева, АЕС, РСА, ЕЦЦ, СХА и хардверске акцелераторе који су у складу са релевантним стандардима државне и пословне безбедности. Интеграција ових функција безбедности информација може задовољити потребе апликација као што су безбедно покретање, безбедна комуникација, безбедно ажурирање и надоградња фирмвера.
Чип за контролу подручја тела
Подручје тела је углавном одговорно за контролу различитих функција тела. Са развојем возила, све је више и контролера површине каросерије, како би се смањила цена контролера, смањила тежина возила, потребно је интеграцијом ставити све функционалне уређаје, од предњег дела, средњег дела. део аутомобила и задњи део аутомобила, као што су задње кочионо светло, задње позиционо светло, брава на задњим вратима, па чак и двострука полуга која је обједињена у потпуни контролер.
Контролор области тела генерално интегрише БЦМ, ПЕПС, ТПМС, Гатеваи и друге функције, али такође може проширити подешавање седишта, контролу ретровизора, контролу клима уређаја и друге функције, свеобухватно и јединствено управљање сваким актуатором, разумну и ефикасну алокацију ресурса система . Функције контролера области тела су бројне, као што је приказано у наставку, али нису ограничене на оне које су овде наведене.
(1) Услови за посао
Главни захтеви аутомобилске електронике за МЦУ управљачке чипове су боља стабилност, поузданост, сигурност, реално време и друге техничке карактеристике, као и веће перформансе рачунара и капацитет складиштења, као и захтеви за нижим индексом потрошње енергије. Контролер области тела је постепено прешао са децентрализоване функционалне примене на велики контролер који интегрише све основне погоне електронике каросерије, кључне функције, светла, врата, прозоре, итд. Дизајн система за контролу области тела интегрише осветљење, прање брисача, централно контролне браве на вратима, прозори и друге контроле, ПЕПС интелигентни кључеви, управљање напајањем, итд. Као и гатеваи ЦАН, прошириви ЦАНФД и ФЛЕКСРАИ, ЛИН мрежа, Етхернет интерфејс и технологија развоја и дизајна модула.
Генерално, радни захтеви горе поменутих контролних функција за главни контролни чип МЦУ у области тела се углавном огледају у аспектима перформанси рачунарства и обраде, функционалне интеграције, комуникационог интерфејса и поузданости. Што се тиче специфичних захтева, због функционалних разлика у различитим сценаријима функционалне примене у области каросерије, као што су електрични прозори, аутоматска седишта, електрична врата пртљажника и друге апликације на каросерији, и даље постоје потребе за високоефикасном контролом мотора, такве примене каросерије захтевају МЦУ да интегрише ФОЦ електронски контролни алгоритам и друге функције. Поред тога, различити сценарији примене у области тела имају различите захтеве за конфигурацију интерфејса чипа. Због тога је обично потребно одабрати МЦУ за подручје тела према функционалним и перформансним захтевима специфичног сценарија примене, и на основу тога свеобухватно измерити перформансе трошкова производа, способност снабдевања и техничке услуге и друге факторе.
(2) Захтеви за перформансе
Главни референтни индикатори МЦУ чипа за контролу подручја тела су следећи:
Перформансе: АРМ Цортек-М4Ф@ 144МХз, 180ДМИПС, уграђена кеш меморија инструкција од 8КБ, подршка за програм за извршавање Фласх јединице за убрзање 0 чекања.
Шифрована меморија великог капацитета: до 512К бајтова еФласх, подржава шифровано складиштење, управљање партицијама и заштиту података, подржава ЕЦЦ верификацију, 100.000 пута брисања, 10 година задржавања података; 144К бајтова СРАМ, подржава хардверски паритет.
Интегрисани богати комуникациони интерфејси: Подржава вишеканалне ГПИО, УСАРТ, УАРТ, СПИ, КСПИ, И2Ц, СДИО, УСБ2.0, ЦАН 2.0Б, ЕМАЦ, ДВП и друге интерфејсе.
Интегрисани симулатор високих перформанси: Подржава 12бит 5Мспс брзи АДЦ, раил-то-раил независно операционо појачало, брзи аналогни компаратор, 12бит 1Мспс ДАЦ; Подржава екстерни улаз независног референтног извора напона, вишеканални капацитивни тастер на додир; ДМА контролер велике брзине.
Подржава унутрашњи РЦ или екстерни кристални сат, ресетовање високе поузданости.
Уграђени калибрациони РТЦ сат у реалном времену, подршка за вечни календар преступне године, алармни догађаји, периодично буђење.
Подржава високо прецизан бројач времена.
Сигурносне карактеристике на нивоу хардвера: Алгоритам за шифровање, машина за хардверско убрзање, подржава АЕС, ДЕС, ТДЕС, СХА1/224/256, СМ1, СМ3, СМ4, СМ7, МД5 алгоритме; Шифровање флеш меморије, управљање партицијама са више корисника (ММУ), ТРНГ генератор правих случајних бројева, ЦРЦ16/32 рад; Подржава заштиту од писања (ВРП), вишеструке нивое заштите од читања (РДП) (Л0/Л1/Л2); Подржава безбедносно покретање, преузимање шифровања програма, безбедносно ажурирање.
Подржава праћење квара сата и надзор против рушења.
96-битни УИД и 128-битни УЦИД.
Високо поуздано радно окружење: 1.8В ~ 3.6В/-40℃ ~ 105℃.
(3) Индустријски образац
Електронски систем за област тела је у раној фази раста како за страна тако и за домаћа предузећа. Страна предузећа као што су БЦМ, ПЕПС, врата и прозори, контролери седишта и други производи са једноструком функцијом имају дубоку техничку акумулацију, док велике стране компаније имају широку покривеност линија производа, постављајући основу за производе за интеграцију система . Домаћа предузећа имају одређене предности у примени каросерије возила на нову енергију. Узмимо БИД као пример, у БИД-овом новом енергетском возилу, површина тела је подељена на леву и десну област, а производ системске интеграције је преуређен и дефинисан. Међутим, у погледу чипова за контролу површине тела, главни добављач МЦУ-а је и даље Инфинеон, НКСП, Ренесас, Мицроцхип, СТ и други међународни произвођачи чипова, а домаћи произвођачи чипова тренутно имају низак удео на тржишту.
(4) Индустријске баријере
Из перспективе комуникације, постоји процес еволуције традиционалне архитектуре – хибридне архитектуре – коначне рачунарске платформе возила. Промена брзине комуникације, као и појефтињење основне рачунарске снаге уз високу функционалну сигурност је кључно, а могуће је у будућности постепено остварити компатибилност различитих функција на електронском нивоу основног контролера. На пример, контролер површине тела може да интегрише традиционалне БЦМ, ПЕПС и функције против штипања. Релативно говорећи, техничке препреке чипа за контролу површине тела су ниже од области снаге, области кокпита, итд., а очекује се да домаћи чипови преузму вођство у стварању великог продора у области тела и постепено реализују домаћу замену. Последњих година, домаћи МЦУ на тржишту предњег и задњег монтирања каросерије имао је веома добар замах развоја.
Контролни чип у кокпиту
Електрификација, интелигенција и умрежавање су убрзали развој аутомобилске електронске и електричне архитектуре у правцу контроле домена, а кокпит се такође брзо развија од аудио и видео система за забаву возила до интелигентног кокпита. Кокпит је представљен са интерфејсом за интеракцију између људи и рачунара, али било да се ради о претходном инфотаинмент систему или тренутном интелигентном кокпиту, поред тога што има моћан СОЦ са брзином рачунара, потребан му је и МЦУ у реалном времену за решавање интеракцију података са возилом. Постепена популаризација софтверски дефинисаних возила, ОТА и Аутосар у интелигентној кокпиту чини захтеве за МЦУ ресурсима у кокпиту све вишим. Посебно се огледа у све већој потражњи за ФЛАСХ и РАМ капацитетом, потражња за бројањем ПИН-ова такође расте, сложеније функције захтевају јаче могућности извршавања програма, али такође имају богатији интерфејс магистрале.
(1) Услови за посао
МЦУ у области кабине углавном реализује системско управљање напајањем, управљање временом укључивања, управљање мрежом, дијагнозу, интеракцију података возила, кључ, управљање позадинским осветљењем, управљање аудио ДСП/ФМ модулом, управљање временом система и друге функције.
Захтеви за МЦУ ресурсе:
· Главна фреквенција и рачунарска снага имају одређене захтеве, главна фреквенција није мања од 100МХз и рачунарска снага није мања од 200ДМИПС;
· Фласх меморијски простор није мањи од 1МБ, са кодом Фласх и физичком партицијом Фласх података;
· РАМ не мање од 128КБ;
· Захтеви високог функционалног нивоа безбедности, могу достићи ниво АСИЛ-Б;
· Подржава вишеканални АДЦ;
· Подржава вишеканални ЦАН-ФД;
· Регулација возила Граде АЕЦ-К100 Граде1;
· Подршка онлајн надоградња (ОТА), Фласх подршка дуал Банк;
· СХЕ/ХСМ-лигхт ниво и изнад мотора за шифровање информација је неопходан да подржи безбедно покретање;
· Број пинова није мањи од 100ПИН;
(2) Захтеви за перформансе
ИО подржава напајање широког напона (5.5в~2.7в), ИО порт подржава употребу пренапона;
Многи улазни сигнали флуктуирају у зависности од напона батерије за напајање и може доћи до пренапона. Пренапон може побољшати стабилност и поузданост система.
Живот меморије:
Животни циклус аутомобила је више од 10 година, тако да складиштење МЦУ програма аутомобила и складиштење података морају да имају дужи животни век. Складиштење програма и складиште података треба да имају одвојене физичке партиције, а меморију програма треба брисати мање пута, тако да је издржљивост>10К, док складиште података треба брисати чешће, тако да треба да има већи број пута брисања . Погледајте индикатор блица података Издржљивост>100К, 15 година (<1К). 10 година (<100К).
Интерфејс комуникационе магистрале;
Комуникационо оптерећење сабирнице на возилу постаје све веће и веће, тако да традиционални ЦАН ЦАН више не задовољава потребе за комуникацијом, потражња за ЦАН-ФД магистралом велике брзине постаје све већа и већа, подршка ЦАН-ФД је постепено постала МЦУ стандард .
(3) Индустријски образац
Тренутно је удео домаћих МЦУ паметних кабина и даље веома низак, а главни добављачи су и даље НКСП, Ренесас, Инфинеон, СТ, Мицроцхип и други међународни произвођачи МЦУ. Бројни домаћи произвођачи МЦУ-а су били у распореду, а тржишни учинак остаје да се види.
(4) Индустријске баријере
Ниво регулације интелигентне кабине и ниво функционалне безбедности релативно нису превисоки, углавном због акумулације знања и потребе за континуираним понављањем и побољшањем производа. Истовремено, пошто нема много производних линија МЦУ у домаћим фабрикама, процес је релативно назадан и потребан је временски период да се постигне национални производни ланац снабдевања, а могу бити и већи трошкови и притисак конкуренције са међународних произвођача је већи.
Примена домаћег контролног чипа
Чипови за контролу аутомобила се углавном базирају на МЦУ аутомобила, домаћа водећа предузећа као што су Зигуанг Гуовеи, Хуада Семицондуцтор, Схангхаи Ксинти, Зхаоии Инноватион, Јиефа Тецхнологи, Ксинцхи Тецхнологи, Беијинг Јунзхенг, Схензхен Ксихуа, Схангхаи Кипувеи, Натионал Тецхнологи итд., Сви имају Секвенце МЦУ производа на нивоу аутомобила, референтни производи прекоморских гиганта, тренутно засновани на АРМ архитектури. Нека предузећа су такође спровела истраживање и развој РИСЦ-В архитектуре.
Тренутно се домаћи чип домена контроле возила углавном користи на тржишту аутомобилског предњег пуњења, а примењен је на аутомобилу у домену каросерије и инфотаинмент домена, док у домену шасије, снаге и другим областима и даље доминирају инострани гиганти чипова као што су стмицроелецтроницс, НКСП, Текас Инструментс и Мицроцхип Семицондуцтор, а само неколико домаћих предузећа је реализовало апликације за масовну производњу. Тренутно, домаћи произвођач чипова Цхипцхи ће у априлу 2022. године објавити производе серије Е3 за контролу високих перформанси засноване на АРМ Цортек-Р5Ф, са нивоом функционалне безбедности који достиже АСИЛ Д, нивоом температуре који подржава АЕЦ-К100 Граде 1, фреквенцијом ЦПУ-а до 800МХз , са до 6 ЦПУ језгара. То је производ са највишим перформансама у постојећој масовној производњи МЦУ мерача возила, који попуњава празнину на домаћем тржишту МЦУ мерача возила високог нивоа високе безбедности, са високим перформансама и високом поузданошћу, може се користити у БМС, АДАС, ВЦУ, од стране -жичана шасија, инструмент, ХУД, интелигентни ретровизор и друга основна поља контроле возила. Више од 100 купаца је усвојило Е3 за дизајн производа, укључујући ГАЦ, Геели, итд.
Примена домаћих производа језгра контролера
Време поста: 19.07.2023
