اخبار - ترکیب دانش MCU در سطح موتور

یک خودروی سوخت سنتی به حدود ۵۰۰ تا ۶۰۰ تراشه نیاز دارد و حدود ۱۰۰۰ خودروی سبک، هیبریدی شارژی و برقی خالص حداقل به ۲۰۰۰ تراشه نیاز دارند.

این بدان معناست که در فرآیند توسعه سریع وسایل نقلیه الکتریکی هوشمند، نه تنها تقاضا برای تراشه‌های پردازش پیشرفته همچنان رو به افزایش است، بلکه تقاضا برای تراشه‌های سنتی نیز همچنان رو به افزایش خواهد بود. این همان MCU است. علاوه بر افزایش تعداد دوچرخه‌ها، کنترل‌کننده دامنه همچنین تقاضای جدیدی برای MCU با امنیت بالا، قابلیت اطمینان بالا و قدرت محاسباتی بالا به همراه دارد.

واحد میکروکنترلر MCU که به عنوان میکروکامپیوتر/میکروکنترلر/میکروکامپیوتر تک تراشه‌ای شناخته می‌شود، CPU، حافظه و عملکردهای جانبی را روی یک تراشه واحد ادغام می‌کند تا یک کامپیوتر در سطح تراشه با عملکرد کنترلی تشکیل دهد. این واحد عمدتاً برای دستیابی به پردازش و کنترل سیگنال استفاده می‌شود. هسته اصلی سیستم کنترل هوشمند است.

میکروکنترلرها و الکترونیک خودرو، صنعت، کامپیوترها و شبکه‌ها، لوازم الکترونیکی مصرفی، لوازم خانگی و اینترنت اشیا ارتباط نزدیکی با زندگی ما دارند. الکترونیک خودرو بزرگترین بازار الکترونیک خودرو است و الکترون‌های خودرو 33 درصد از کل بازار جهانی را تشکیل می‌دهند.

ساختار MCU

MCU عمدتاً از پردازنده مرکزی، حافظه (ROM و RAM)، رابط ورودی/خروجی، پورت سریال، شمارنده و غیره تشکیل شده است.

پردازندهواحد پردازش مرکزی، یک پردازنده مرکزی، جزء اصلی درون MCU است. اجزای این جزء می‌توانند عملیات منطقی حسابی داده‌ها، پردازش متغیر بیتی و عملیات انتقال داده‌ها را انجام دهند. قطعات کنترل، کار را مطابق با یک زمان مشخص و به صورت متوالی برای تجزیه و تحلیل و اجرای دستورالعمل‌ها هماهنگ می‌کنند.

رامحافظه فقط خواندنی: حافظه‌ای است که برای ذخیره برنامه‌های نوشته شده توسط سازندگان استفاده می‌شود. اطلاعات به صورت غیر مخرب خوانده می‌شوند.

رمحافظه دسترسی تصادفی (Random Access Memory) یک حافظه داده است که مستقیماً با CPU تبادل داده می‌کند و پس از قطع برق، داده‌ها قابل نگهداری نیستند. برنامه را می‌توان در هر زمانی هنگام اجرا نوشت و خواند، که عموماً به عنوان یک رسانه ذخیره‌سازی موقت داده برای سیستم عامل‌ها یا سایر برنامه‌های در حال اجرا استفاده می‌شود.

رابطه بین CPU و MCU:

CPU هسته کنترل عملیاتی است. علاوه بر CPU، MCU همچنین شامل ROM یا RAM است که یک تراشه در سطح تراشه است. رایج‌ترین آنها SOC (System On Chip) است که به تراشه‌های سطح سیستم معروف هستند و می‌توانند کد سطح سیستم را ذخیره و اجرا کنند، QNX، لینوکس و سایر سیستم عامل‌ها را اجرا کنند، از جمله چندین واحد پردازنده (CPU+GPU +DSP+NPU+واحد ذخیره‌سازی+رابط).

ارقام MCU

این عدد به پهنای هر داده پردازشی MCU اشاره دارد. هرچه تعداد ارقام بیشتر باشد، ظرفیت پردازش داده MCU قوی‌تر است. در حال حاضر، مهم‌ترین ارقام ۸، ۱۶ و ۳۲ رقمی هستند که ۳۲ بیت بیشترین سهم را دارند و به سرعت در حال رشد هستند.

در کاربردهای الکترونیک خودرو، هزینه MCU 8 بیتی کم و توسعه آن آسان است. در حال حاضر، بیشتر برای کنترل نسبتاً ساده مانند روشنایی، آب باران، پنجره‌ها، صندلی‌ها و درها استفاده می‌شود. با این حال، برای جنبه‌های پیچیده‌تر، مانند صفحه نمایش ابزار، سیستم‌های اطلاعات سرگرمی خودرو، سیستم‌های کنترل قدرت، شاسی، سیستم‌های کمک رانندگی و غیره، عمدتاً 32 بیتی، و تکامل مکرر برق‌رسانی، هوش و شبکه خودرو، الزامات توان محاسباتی برای MCU نیز بیشتر و بیشتر می‌شود.

احراز هویت خودرو MCU

قبل از اینکه تأمین‌کننده MCU وارد سیستم زنجیره تأمین OEM شود، معمولاً لازم است سه گواهینامه اصلی را تکمیل کند: مرحله طراحی باید از استاندارد امنیتی عملکردی ISO 26262 پیروی کند، مرحله جریان و بسته‌بندی باید از AEC-Q001 ~ 004 و IATF16949 پیروی کند، و همچنین در طول مرحله آزمایش صدور گواهینامه از AEC-Q100/Q104 پیروی کند.

در میان آنها، ISO 26262 چهار سطح امنیتی ASIL را از پایین به بالا، A، B، C و D تعریف می‌کند؛ AEC-Q100 به چهار سطح قابلیت اطمینان تقسیم می‌شود، از پایین به بالا، 3، 2، 1 و 0، به ترتیب 3، 2، 1 و 0. Essence صدور گواهینامه سری AEC-Q100 عموماً 1-2 سال طول می‌کشد، در حالی که صدور گواهینامه ISO 26262 دشوارتر و چرخه آن طولانی‌تر است.

کاربرد MCU در صنعت خودروهای الکتریکی هوشمند

کاربرد MCU در صنعت خودرو بسیار گسترده است. به عنوان مثال، میز جلو از لوازم جانبی بدنه، سیستم‌های قدرت، شاسی، سرگرمی اطلاعات خودرو و رانندگی هوشمند استفاده می‌کند. با ظهور عصر خودروهای الکتریکی هوشمند، تقاضای مردم برای محصولات MCU حتی بیشتر هم خواهد شد.

برق رسانی:

۱. سیستم مدیریت باتری BMS: BMS باید شارژ و دشارژ، دما و تعادل باتری را کنترل کند. برد کنترل اصلی به یک MCU نیاز دارد و هر کنسول فرعی نیز به یک MCU نیاز دارد.

۲.کنترل کننده VCU خودرومدیریت انرژی خودروهای الکتریکی نیاز به افزایش کنترلر خودرو دارد و در عین حال به MCU های سطح بالای 32 بیتی مجهز است که با برنامه‌های هر کارخانه متفاوت است.

۳.کنترل کننده موتور/کنترل کننده گیربکس: جایگزین اصلی، کنترل اینورتر وسیله نقلیه الکتریکی، کنترل کننده موتور خودرو روغنی جایگزین MCU. به دلیل سرعت بالای موتور، کاهنده سرعت نیاز به کاهش دارد. کنترل کننده گیربکس.

هوش:

۱. در حال حاضر، بازار داخلی خودرو هنوز در مرحله نفوذ پرسرعت L2 است. با توجه به ملاحظات جامع هزینه و عملکرد، تولیدکننده اصلی (OEM) عملکرد ADAS را افزایش می‌دهد و همچنان از معماری توزیع‌شده استفاده می‌کند. با افزایش نرخ بارگذاری، MCU پردازش اطلاعات حسگر نیز به تبع آن افزایش می‌یابد.

۲. با توجه به افزایش تعداد عملکردهای کابین خلبان، نقش تراشه‌های انرژی جدید بالاتر اهمیت بیشتری پیدا می‌کند و جایگاه MCU مربوطه کاهش یافته است.

صنایع دستی

خود MCU الزامات اولویت‌داری برای قدرت محاسباتی دارد و الزامات بالایی برای فرآیندهای پیشرفته ندارد. در عین حال، حافظه داخلی تعبیه‌شده آن نیز بهبود فرآیند MCU را محدود می‌کند. از فرآیند ۲۸ نانومتری با محصولات MCU استفاده کنید. مشخصات مقررات خودرو عمدتاً ویفرهای ۸ اینچی است. برخی از تولیدکنندگان، به‌ویژه IDM، شروع به پیوند زدن به پلتفرم ۱۲ اینچی کرده‌اند.

فرآیندهای ۲۸ و ۴۰ نانومتری فعلی، جریان اصلی بازار هستند.

شرکت‌های نمونه در داخل و خارج از کشور

در مقایسه با MCU های مصرفی و صنعتی، MCU های سطح خودرو از نظر محیط عملیاتی، قابلیت اطمینان و چرخه تأمین، الزامات بالاتری دارند. علاوه بر این، ورود به آن دشوار است، بنابراین ساختار بازار MCU به طور کلی نسبتاً متمرکز است. در سال 2021، پنج شرکت برتر MCU در جهان 82 درصد را به خود اختصاص دادند.