MCU مقیاس خودرو چیست؟سواد با یک کلیک

معرفی تراشه کلاس کنترل
تراشه کنترل عمدتاً به MCU (واحد میکروکنترلر) اشاره دارد، یعنی میکروکنترلر، همچنین به عنوان تک تراشه شناخته می شود، برای کاهش فرکانس CPU و مشخصات مناسب، و حافظه، تایمر، تبدیل A/D، ساعت، I پورت /O و ارتباط سریال و سایر ماژول ها و رابط های کاربردی که روی یک تراشه واحد یکپارچه شده اند.با درک عملکرد کنترل ترمینال، دارای مزایای عملکرد بالا، مصرف انرژی کم، قابل برنامه ریزی و انعطاف پذیری بالا است.
نمودار MCU سطح گیج خودرو

خودروسازی یک حوزه کاربردی بسیار مهم MCU است، طبق داده های IC Insights، در سال 2019، برنامه جهانی MCU در الکترونیک خودرو حدود 33٪ را به خود اختصاص داده است.تعداد MCUS مورد استفاده هر خودرو در مدل های رده بالا نزدیک به 100 عدد است، از کامپیوترهای رانندگی، ابزار ال سی دی گرفته تا موتورها، شاسی، قطعات بزرگ و کوچک در خودرو نیاز به کنترل MCU دارند.
 
در روزهای اولیه، MCUS 8 بیتی و 16 بیتی عمدتاً در خودروها استفاده می شد، اما با افزایش مداوم الکترونیزه شدن و هوشمندسازی خودرو، تعداد و کیفیت MCUS مورد نیاز نیز در حال افزایش است.در حال حاضر، نسبت MCUS 32 بیتی در MCUS خودرو به حدود 60 درصد رسیده است که هسته سری Cortex ARM به دلیل هزینه کم و کنترل قدرت عالی، انتخاب اصلی سازندگان MCU خودرو است.
 
پارامترهای اصلی MCU خودرو شامل ولتاژ کاری، فرکانس کاری، ظرفیت فلش و رم، ماژول تایمر و شماره کانال، ماژول و شماره کانال ADC، نوع و شماره رابط ارتباط سریال، شماره پورت ورودی و خروجی، دمای کارکرد، پکیج می باشد. شکل و سطح ایمنی عملکردی
 
تقسیم بر بیت های CPU، MCUS خودرو را می توان به طور عمده به 8 بیت، 16 بیت و 32 بیت تقسیم کرد.با ارتقای فرآیند، هزینه MCUS 32 بیتی همچنان کاهش می یابد و اکنون به جریان اصلی تبدیل شده است و به تدریج در حال جایگزینی برنامه ها و بازارهایی است که در گذشته تحت سلطه MCUS 8/16 بیتی بودند.
 
اگر بر اساس زمینه کاربردی تقسیم شود، MCU خودرو را می توان به حوزه بدنه، حوزه قدرت، حوزه شاسی، حوزه کابین خلبان و حوزه رانندگی هوشمند تقسیم کرد.برای دامنه کابین خلبان و دامنه درایو هوشمند، MCU باید دارای قدرت محاسباتی بالا و رابط های ارتباطی خارجی با سرعت بالا، مانند CAN FD و اترنت باشد.دامنه بدنه نیز به تعداد زیادی رابط های ارتباطی خارجی نیاز دارد، اما توان محاسباتی مورد نیاز MCU نسبتاً کم است، در حالی که حوزه قدرت و دامنه شاسی به دمای عملیاتی و سطوح ایمنی عملکردی بالاتری نیاز دارند.
 
تراشه کنترل دامنه شاسی
دامنه شاسی مربوط به رانندگی خودرو است و از سیستم انتقال، سیستم رانندگی، سیستم فرمان و سیستم ترمز تشکیل شده است.این سیستم از پنج زیر سیستم به نام های فرمان، ترمز، تعویض دنده، دریچه گاز و سیستم تعلیق تشکیل شده است.با توسعه هوش خودرو، تشخیص ادراک، برنامه ریزی تصمیم گیری و اجرای کنترل خودروهای هوشمند، سیستم های اصلی حوزه شاسی هستند.فرمان با سیم و درایو به سیم اجزای اصلی برای پایان اجرایی رانندگی خودکار هستند.
 
(1) الزامات شغلی
 
ECU دامنه شاسی از یک پلت فرم ایمنی عملکردی با کارایی بالا و مقیاس پذیر استفاده می کند و از خوشه بندی سنسور و سنسورهای اینرسی چند محوره پشتیبانی می کند.بر اساس این سناریوی کاربردی، الزامات زیر برای MCU دامنه شاسی پیشنهاد شده است:
 
· فرکانس بالا و توان محاسباتی مورد نیاز بالا، فرکانس اصلی کمتر از 200 مگاهرتز و قدرت محاسباتی کمتر از 300DMIPS نیست.
فضای ذخیره سازی فلش کمتر از 2 مگابایت نیست، با کد فلش و پارتیشن فیزیکی فلش دیتا.
· رم کمتر از 512 کیلوبایت؛
· الزامات سطح ایمنی عملکردی بالا، می تواند به سطح ASIL-D برسد.
· پشتیبانی از ADC دقیق 12 بیتی.
· پشتیبانی 32 بیتی با دقت بالا، تایمر هماهنگ سازی بالا.
· پشتیبانی از چند کانال CAN-FD.
· پشتیبانی نه کمتر از 100M اترنت.
· قابلیت اطمینان کمتر از AEC-Q100 Grade1 نیست.
· پشتیبانی از ارتقاء آنلاین (OTA).
· پشتیبانی از عملکرد تأیید سیستم عامل (الگوریتم مخفی ملی).
 
(2) الزامات عملکرد
 
بخش هسته:
 
I- فرکانس هسته: یعنی فرکانس ساعت در هنگام کارکردن هسته که برای نشان دادن سرعت نوسان سیگنال پالس دیجیتالی هسته استفاده می شود و فرکانس اصلی نمی تواند مستقیماً نشان دهنده سرعت محاسباتی کرنل باشد.سرعت عملیات کرنل نیز به خط لوله هسته، حافظه پنهان، مجموعه دستورالعمل و غیره مربوط می شود.
 
II.قدرت محاسباتی: DMIPS معمولاً می تواند برای ارزیابی استفاده شود.DMIPS واحدی است که عملکرد نسبی برنامه معیار یکپارچه MCU را هنگام آزمایش اندازه گیری می کند.
 
· پارامترهای حافظه:
 
I. حافظه کد: حافظه ای که برای ذخیره کد استفاده می شود.
II.حافظه داده: حافظه ای که برای ذخیره داده ها استفاده می شود.
III.RAM: حافظه ای که برای ذخیره داده ها و کدهای موقت استفاده می شود.
 
· اتوبوس ارتباطی: از جمله اتوبوس ویژه خودرو و اتوبوس ارتباطی معمولی.
· لوازم جانبی با دقت بالا.
· دمای عملیاتی؛
 
(3) الگوی صنعتی
 
از آنجایی که معماری الکتریکی و الکترونیکی مورد استفاده توسط خودروسازان مختلف متفاوت است، الزامات قطعات برای دامنه شاسی متفاوت خواهد بود.با توجه به پیکربندی متفاوت مدل های مختلف یک کارخانه خودروسازی، انتخاب ECU ناحیه شاسی متفاوت خواهد بود.این تمایزات منجر به الزامات مختلف MCU برای دامنه شاسی می شود.به عنوان مثال، هوندا آکورد از سه تراشه MCU دامنه شاسی استفاده می کند و آئودی Q7 از حدود 11 تراشه MCU دامنه شاسی استفاده می کند.در سال 2021 تولید خودروهای سواری برند چینی حدود 10 میلیون دستگاه است که میانگین تقاضا برای دامنه شاسی دوچرخه MCUS 5 است و کل بازار به حدود 50 میلیون رسیده است.تامین کنندگان اصلی MCUS در سراسر حوزه شاسی Infineon، NXP، Renesas، Microchip، TI و ST هستند.این پنج فروشنده بین المللی نیمه هادی بیش از 99 درصد از بازار دامنه شاسی MCUS را در اختیار دارند.
 
(4) موانع صنعت
 
از نقطه نظر فنی کلیدی، اجزای دامنه شاسی مانند EPS، EPB، ESC ارتباط نزدیکی با ایمنی زندگی راننده دارند، بنابراین سطح ایمنی عملکردی دامنه شاسی MCU بسیار بالا است، اساساً ASIL-D. الزامات سطحاین سطح ایمنی عملکردی MCU در چین خالی است.علاوه بر سطح ایمنی عملکردی، سناریوهای کاربردی اجزای شاسی دارای الزامات بسیار بالایی برای فرکانس MCU، توان محاسباتی، ظرفیت حافظه، عملکرد محیطی، دقت محیطی و سایر جنبه‌ها هستند.دامنه شاسی MCU یک سد صنعتی بسیار بالا را تشکیل داده است که به تولیدکنندگان داخلی MCU نیاز دارد تا آن را به چالش بکشند و بشکنند.
 
از نظر زنجیره تامین، با توجه به الزامات فرکانس بالا و قدرت محاسباتی بالا برای تراشه کنترلی اجزای حوزه شاسی، الزامات نسبتا بالایی برای فرآیند و فرآیند تولید ویفر مطرح می شود.در حال حاضر، به نظر می رسد که حداقل فرآیند 55 نانومتری برای برآوردن فرکانس مورد نیاز MCU بالای 200 مگاهرتز مورد نیاز است.از این نظر خط تولید MCU داخلی کامل نیست و به سطح تولید انبوه نرسیده است.تولیدکنندگان بین المللی نیمه هادی ها اساساً مدل IDM را از نظر ریخته گری ویفر اتخاذ کرده اند، در حال حاضر فقط TSMC، UMC و GF دارای قابلیت های مربوطه هستند.تولیدکنندگان تراشه داخلی همگی شرکت های Fabless هستند و چالش ها و خطرات خاصی در تولید ویفر و تضمین ظرفیت وجود دارد.
 
در سناریوهای محاسباتی اصلی مانند رانندگی خودکار، پردازنده‌های همه منظوره سنتی به دلیل بازده محاسباتی پایین، سازگاری با نیازهای محاسباتی هوش مصنوعی دشوار است و تراشه‌های هوش مصنوعی مانند Gpus، FPgas و ASics عملکرد عالی در لبه و ابر دارند. ویژگی ها و به طور گسترده استفاده می شود.از منظر روندهای فناوری، GPU همچنان در کوتاه مدت تراشه غالب هوش مصنوعی خواهد بود و در دراز مدت، ASIC جهت نهایی است.از منظر روند بازار، تقاضای جهانی برای تراشه های هوش مصنوعی شتاب رشد سریعی را حفظ خواهد کرد و تراشه های ابری و لبه پتانسیل رشد بیشتری دارند و انتظار می رود نرخ رشد بازار در پنج سال آینده نزدیک به 50 درصد باشد.اگرچه پایه و اساس فناوری تراشه های داخلی ضعیف است، با فرود سریع برنامه های کاربردی هوش مصنوعی، حجم سریع تقاضای تراشه های هوش مصنوعی فرصت هایی را برای رشد فناوری و توانایی شرکت های تراشه های محلی ایجاد می کند.رانندگی خودمختار دارای الزامات سختگیرانه ای در زمینه قدرت محاسباتی، تاخیر و قابلیت اطمینان است.در حال حاضر بیشتر از راهکارهای GPU+FPGA استفاده می شود.با ثبات الگوریتم ها و داده محور، انتظار می رود ASics فضای بازار را به دست آورد.
 
فضای زیادی روی تراشه CPU برای پیش‌بینی و بهینه‌سازی شاخه‌ها مورد نیاز است و در حالت‌های مختلف ذخیره می‌شود تا تأخیر سوئیچینگ وظیفه کاهش یابد.این همچنین آن را برای کنترل منطقی، عملیات سریال و عملیات داده های نوع عمومی مناسب تر می کند.GPU و CPU را به عنوان مثال در نظر بگیرید، در مقایسه با CPU، GPU از تعداد زیادی واحد محاسباتی و یک خط لوله طولانی استفاده می کند، تنها یک منطق کنترلی بسیار ساده و حذف Cache.CPU نه تنها فضای زیادی را توسط Cache اشغال می کند، بلکه دارای منطق کنترل پیچیده و مدارهای بهینه سازی بسیاری است، در مقایسه با قدرت محاسباتی تنها بخش کوچکی از آن است.
تراشه کنترل دامنه قدرت
کنترل کننده دامنه قدرت یک واحد مدیریت هوشمند پیشرانه است.با CAN/FLEXRAY برای دستیابی به مدیریت انتقال، مدیریت باتری، نظارت بر تنظیم دینام، عمدتاً برای بهینه‌سازی و کنترل پیشرانه استفاده می‌شود، در حالی که هر دو تشخیص خطای هوشمند الکتریکی صرفه‌جویی در مصرف برق هوشمند، ارتباطات اتوبوس و سایر عملکردها می‌شوند.
 
(1) الزامات شغلی
 
MCU کنترل دامنه قدرت می تواند از برنامه های کاربردی اصلی در قدرت مانند BMS با شرایط زیر پشتیبانی کند:
 
· فرکانس اصلی بالا، فرکانس اصلی 600MHz~800MHz
· رم 4 مگابایت
· الزامات سطح ایمنی عملکردی بالا، می تواند به سطح ASIL-D برسد.
· پشتیبانی از چند کانال CAN-FD.
· پشتیبانی از اترنت 2G.
· قابلیت اطمینان کمتر از AEC-Q100 Grade1 نیست.
· پشتیبانی از عملکرد تأیید سیستم عامل (الگوریتم مخفی ملی).
 
(2) الزامات عملکرد
 
عملکرد بالا: این محصول از CPU دو هسته ای قفل مرحله ای ARM Cortex R5 و 4 مگابایت SRAM روی تراشه برای پشتیبانی از افزایش قدرت محاسباتی و حافظه مورد نیاز برنامه های خودرو استفاده می کند.CPU ARM Cortex-R5F تا 800 مگاهرتز.ایمنی بالا: استاندارد قابلیت اطمینان مشخصات خودرو AEC-Q100 به درجه 1 می رسد و سطح ایمنی عملکردی ISO26262 به ASIL D می رسد. CPU مرحله قفل دو هسته ای می تواند تا 99٪ پوشش تشخیصی را به دست آورد.ماژول امنیت اطلاعات داخلی، مولد اعداد تصادفی واقعی، AES، RSA، ECC، SHA و شتاب‌دهنده‌های سخت‌افزاری را ادغام می‌کند که با استانداردهای مربوطه امنیت دولتی و تجاری مطابقت دارند.ادغام این توابع امنیت اطلاعات می تواند نیازهای برنامه هایی مانند راه اندازی ایمن، ارتباطات ایمن، به روز رسانی و ارتقای سیستم عامل امن را برآورده کند.
تراشه کنترل ناحیه بدن
ناحیه بدن عمدتاً مسئول کنترل عملکردهای مختلف بدن است.با توسعه وسیله نقلیه، کنترل کننده ناحیه بدنه نیز بیشتر و بیشتر می شود، به منظور کاهش هزینه کنترل، کاهش وزن خودرو، یکپارچه سازی نیاز به قرار دادن تمام دستگاه های کاربردی، از قسمت جلو، وسط دارد. بخشی از خودرو و قسمت عقب خودرو، مانند چراغ ترمز عقب، چراغ موقعیت عقب، قفل درب عقب، و حتی میله دوبل ادغام یکپارچه در یک کنترل کننده کامل.
 
کنترل کننده ناحیه بدنه به طور کلی عملکردهای BCM، PEPS، TPMS، Gateway و سایر عملکردها را ادغام می کند، اما همچنین می تواند تنظیم صندلی، کنترل آینه عقب، کنترل تهویه مطبوع و سایر عملکردها، مدیریت جامع و یکپارچه هر محرک، تخصیص معقول و موثر منابع سیستم را گسترش دهد. .عملکردهای کنترل کننده ناحیه بدن، همانطور که در زیر نشان داده شده است، متعدد است، اما به موارد ذکر شده در اینجا محدود نمی شود.

(1) الزامات شغلی
خواسته های اصلی الکترونیک خودرو برای تراشه های کنترل MCU، پایداری بهتر، قابلیت اطمینان، امنیت، زمان واقعی و سایر مشخصات فنی، و همچنین عملکرد محاسباتی و ظرفیت ذخیره سازی بالاتر و نیازهای شاخص مصرف انرژی کمتر است.کنترل کننده ناحیه بدنه به تدریج از یک استقرار عملکردی غیرمتمرکز به یک کنترلر بزرگ تبدیل شده است که تمام درایوهای اصلی الکترونیک بدن، عملکردهای کلیدی، چراغ ها، درها، پنجره ها و غیره را یکپارچه می کند. طراحی سیستم کنترل ناحیه بدنه شامل روشنایی، شستشوی برف پاک کن، مرکزی است. کنترل قفل درب، ویندوز و سایر کنترل‌ها، کلیدهای هوشمند PEPS، مدیریت انرژی و غیره و همچنین Gateway CAN، CANFD و FLEXRAY قابل توسعه، شبکه LIN، رابط اترنت و فناوری توسعه و طراحی ماژول.
 
به طور کلی، الزامات کاری توابع کنترلی ذکر شده در بالا برای تراشه کنترل اصلی MCU در ناحیه بدنه عمدتاً در جنبه‌های عملکرد محاسباتی و پردازش، یکپارچگی عملکردی، رابط ارتباطی و قابلیت اطمینان منعکس می‌شود.از نظر الزامات خاص، با توجه به تفاوت‌های عملکردی در سناریوهای کاربردی عملکردی مختلف در ناحیه بدنه، مانند ویندوز برقی، صندلی‌های اتوماتیک، درب عقب برقی و سایر کاربردهای بدنه، هنوز نیازهای کنترل موتور با راندمان بالا وجود دارد، چنین برنامه‌های بدنه نیاز به MCU برای ادغام الگوریتم کنترل الکترونیکی FOC و سایر عملکردها.علاوه بر این، سناریوهای کاربردی مختلف در ناحیه بدنه نیازمندی های متفاوتی برای پیکربندی رابط تراشه دارند.بنابراین، معمولاً لازم است MCU ناحیه بدنه را با توجه به الزامات عملکردی و عملکردی سناریوی کاربردی خاص انتخاب کرد و بر این اساس، عملکرد هزینه محصول، توانایی عرضه و خدمات فنی و سایر عوامل را به طور جامع اندازه گیری کرد.
 
(2) الزامات عملکرد
نشانگرهای مرجع اصلی تراشه MCU کنترل ناحیه بدنه به شرح زیر است:
عملکرد: ARM Cortex-M4F@ 144MHz، 180DMIPS، کش دستورالعمل داخلی 8KB، پشتیبانی از برنامه اجرای واحد شتاب فلش 0 صبر کنید.
حافظه رمزگذاری شده با ظرفیت بالا: eFlash تا 512 کیلوبایت، پشتیبانی از ذخیره سازی رمزگذاری شده، مدیریت پارتیشن و حفاظت از داده ها، پشتیبانی از تایید ECC، 100000 بار پاک کردن، 10 سال نگهداری داده ها.144K Bytes SRAM، پشتیبانی از برابری سخت افزار.
رابط های ارتباطی غنی یکپارچه: GPIO، USART، UART، SPI، QSPI، I2C، SDIO، USB2.0، CAN 2.0B، EMAC، DVP و سایر رابط های چند کاناله را پشتیبانی می کند.
شبیه ساز یکپارچه با کارایی بالا: پشتیبانی از ADC پرسرعت 12 بیتی 5Msps، تقویت کننده عملیاتی مستقل ریل به ریل، مقایسه کننده آنالوگ با سرعت بالا، DAC 12bit 1Msps.پشتیبانی از منبع ولتاژ مرجع مستقل ورودی خارجی، کلید لمسی خازنی چند کاناله.کنترلر DMA با سرعت بالا
 
پشتیبانی از ورودی ساعت کریستالی RC داخلی یا خارجی، تنظیم مجدد با قابلیت اطمینان بالا.
کالیبراسیون داخلی ساعت RTC زمان واقعی، پشتیبانی از تقویم دائمی سال کبیسه، رویدادهای زنگ هشدار، بیدار شدن دوره‌ای.
پشتیبانی از شمارنده زمان با دقت بالا.
ویژگی های امنیتی در سطح سخت افزار: موتور شتاب سخت افزاری الگوریتم رمزگذاری، پشتیبانی از الگوریتم های AES، DES، TDES، SHA1/224/256، SM1، SM3، SM4، SM7، MD5.رمزگذاری حافظه فلش، مدیریت پارتیشن چند کاربره (MMU)، تولید کننده اعداد تصادفی واقعی TRNG، عملیات CRC16/32.پشتیبانی از حفاظت از نوشتن (WRP)، حفاظت از خواندن چندگانه (RDP) سطوح (L0/L1/L2).پشتیبانی از راه اندازی امنیتی، دانلود رمزگذاری برنامه، به روز رسانی امنیتی.
پشتیبانی از نظارت بر خرابی ساعت و نظارت بر ضد تخریب.
UID 96 بیتی و UCID 128 بیتی.
محیط کاری بسیار قابل اعتماد: 1.8V ~ 3.6V/-40℃ ~ 105℃.
 
(3) الگوی صنعتی
سیستم الکترونیکی ناحیه بدن برای شرکت های خارجی و داخلی در مراحل اولیه رشد است.شرکت های خارجی مانند BCM، PEPS، درها و پنجره ها، کنترل کننده صندلی و سایر محصولات تک کاره از انباشت فنی عمیقی برخوردار هستند، در حالی که شرکت های بزرگ خارجی دارای پوشش گسترده ای از خطوط تولید هستند که پایه و اساس آنها را برای انجام محصولات یکپارچه سازی سیستم ایجاد می کند. .شرکت های داخلی مزایای خاصی در استفاده از بدنه خودرو انرژی جدید دارند.به عنوان مثال BYD را در نظر بگیرید، در وسیله نقلیه انرژی جدید BYD، ناحیه بدنه به دو قسمت چپ و راست تقسیم می شود و محصول یکپارچه سازی سیستم مجدداً مرتب و تعریف می شود.با این حال، از نظر تراشه های کنترل ناحیه بدنه، تامین کننده اصلی MCU همچنان Infineon، NXP، Renesas، Microchip، ST و سایر تولیدکنندگان تراشه بین المللی است و تولیدکنندگان داخلی تراشه در حال حاضر سهم بازار کمی دارند.
 
(4) موانع صنعت
از منظر ارتباطات، روند تکامل معماری سنتی-معماری ترکیبی-پلتفرم رایانه نهایی خودرو وجود دارد.تغییر در سرعت ارتباط و همچنین کاهش قیمت توان محاسباتی پایه با ایمنی عملکردی بالا کلید اصلی است و می توان به تدریج به سازگاری عملکردهای مختلف در سطح الکترونیکی کنترل کننده پایه در آینده پی برد.به عنوان مثال، کنترل‌کننده ناحیه بدن می‌تواند عملکردهای سنتی BCM، PEPS و ریپل ضد نیشگون گرفتن را یکپارچه کند.به طور نسبی، موانع فنی تراشه کنترل ناحیه بدنه کمتر از ناحیه قدرت، قسمت کابین و غیره است و انتظار می رود تراشه های داخلی در ایجاد یک پیشرفت بزرگ در ناحیه بدنه پیشرو باشند و به تدریج جایگزین داخلی را محقق کنند.در سال‌های اخیر، MCU داخلی در بازار نصب جلو و عقب در ناحیه بدنه، شتاب بسیار خوبی در توسعه داشته است.
تراشه کنترل کابین خلبان
برقی‌سازی، هوشمندی و شبکه‌سازی، توسعه معماری الکترونیکی و الکتریکی خودرو را به سمت کنترل دامنه سرعت بخشیده است، و کابین خلبان نیز به سرعت از سیستم سرگرمی صوتی و تصویری خودرو به کابین هوشمند در حال توسعه است.کابین خلبان با رابط تعامل انسان و کامپیوتر ارائه شده است، اما چه سیستم اطلاعات سرگرمی قبلی باشد و چه کابین هوشمند فعلی، علاوه بر داشتن یک SOC قدرتمند با سرعت محاسباتی، به یک MCU در زمان واقعی نیز برای مقابله با آن نیاز دارد. تعامل داده ها با خودرومحبوبیت تدریجی وسایل نقلیه نرم افزاری تعریف شده، OTA و Autosar در کابین هوشمند، نیاز به منابع MCU در کابین را به طور فزاینده ای افزایش می دهد.به طور خاص در افزایش تقاضا برای ظرفیت FLASH و RAM منعکس شده است، تقاضای تعداد پین نیز در حال افزایش است، توابع پیچیده تر به قابلیت های اجرای برنامه قوی تری نیاز دارند، اما همچنین دارای رابط باس غنی تری هستند.
 
(1) الزامات شغلی
MCU در قسمت کابین عمدتاً مدیریت انرژی سیستم، مدیریت زمان روشن شدن، مدیریت شبکه، تشخیص، تعامل داده‌های خودرو، کلید، مدیریت نور پس‌زمینه، مدیریت ماژول صوتی DSP/FM، مدیریت زمان سیستم و سایر عملکردها را انجام می‌دهد.
 
منابع مورد نیاز MCU:
فرکانس اصلی و توان محاسباتی الزامات خاصی دارند، فرکانس اصلی کمتر از 100 مگاهرتز و توان محاسباتی کمتر از 200DMIPS نیست.
فضای ذخیره سازی فلش کمتر از 1 مگابایت نیست، با کد فلش و پارتیشن فیزیکی فلش دیتا.
· رم کمتر از 128 کیلوبایت؛
· الزامات سطح ایمنی عملکردی بالا، می تواند به سطح ASIL-B برسد.
· پشتیبانی از ADC چند کاناله.
· پشتیبانی از چند کانال CAN-FD.
· تنظیم خودرو درجه AEC-Q100 Grade1.
· پشتیبانی از ارتقاء آنلاین (OTA)، پشتیبانی فلش بانک دوگانه.
· موتور رمزگذاری اطلاعات سطح نور SHE/HSM و بالاتر برای پشتیبانی از راه اندازی ایمن مورد نیاز است.
· تعداد پین کمتر از 100PIN نیست.
 
(2) الزامات عملکرد
IO از منبع تغذیه ولتاژ گسترده (5.5v~2.7v) پشتیبانی می کند، پورت IO از استفاده از اضافه ولتاژ پشتیبانی می کند.
بسیاری از ورودی های سیگنال بر اساس ولتاژ باتری منبع تغذیه نوسان می کنند و ممکن است اضافه ولتاژ رخ دهد.اضافه ولتاژ می تواند ثبات و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود بخشد.
عمر حافظه:
چرخه عمر خودرو بیش از 10 سال است، بنابراین ذخیره سازی برنامه MCU خودرو و ذخیره سازی داده ها باید طول عمر بیشتری داشته باشد.ذخیره‌سازی برنامه و ذخیره‌سازی داده‌ها باید پارتیشن‌های فیزیکی مجزا داشته باشند، و ذخیره‌سازی برنامه باید دفعات کمتری پاک شود، بنابراین Endurance> 10K، در حالی که ذخیره‌سازی داده‌ها باید بیشتر پاک شود، بنابراین باید تعداد دفعات پاک‌سازی بیشتری داشته باشد. .به نشانگر فلاش داده استقامت>100K، 15 سال (<1K) مراجعه کنید.10 سال (<100K).
رابط اتوبوس ارتباطی؛
بار ارتباطی اتوبوس روی وسیله نقلیه بیشتر و بیشتر می شود، بنابراین CAN CAN سنتی دیگر نیاز ارتباطات را برآورده نمی کند، تقاضای اتوبوس پرسرعت CAN-FD در حال افزایش و بالاتر شدن است، پشتیبانی از CAN-FD به تدریج به استاندارد MCU تبدیل شده است. .
 
(3) الگوی صنعتی
در حال حاضر، نسبت MCU کابین هوشمند داخلی هنوز بسیار کم است و تامین کنندگان اصلی هنوز NXP، Renesas، Infineon، ST، Microchip و سایر تولیدکنندگان بین المللی MCU هستند.تعدادی از تولیدکنندگان داخلی MCU در طرح بوده اند، عملکرد بازار همچنان دیده می شود.
 
(4) موانع صنعت
سطح تنظیم هوشمند خودرو کابین و سطح ایمنی عملکردی نسبتاً زیاد نیست، عمدتاً به دلیل انباشت دانش و نیاز به تکرار و بهبود مستمر محصول.در عین حال، به دلیل اینکه خطوط تولید MCU زیادی در کارخانه های داخلی وجود ندارد، روند نسبتاً عقب مانده است و رسیدن به زنجیره تامین تولید ملی زمان می برد و ممکن است هزینه های بالاتر و فشار رقابت با تولید کنندگان بین المللی بیشتر است.
کاربرد تراشه کنترل داخلی
تراشه‌های کنترل خودرو عمدتاً مبتنی بر MCU خودرو هستند، شرکت‌های پیشرو داخلی مانند Ziguang Guowei، Huada Semiconductor، Shanghai Xinti، Zhaoyi Innovation، Jiefa Technology، Xinchi Technology، Beijing Junzheng، Shenzhen Xihua، Shanghai Qipuwei، National Technology و غیره، همگی دارند. توالی محصولات MCU در مقیاس خودرو، محک محصولات غول پیکر خارج از کشور، در حال حاضر بر اساس معماری ARM.برخی از شرکت ها نیز تحقیق و توسعه معماری RISC-V را انجام داده اند.
 
در حال حاضر، تراشه دامنه کنترل خودروهای داخلی عمدتاً در بازار بارگیری از جلو خودرو استفاده می شود و در حوزه بدنه و حوزه اطلاعات سرگرمی بر روی خودرو اعمال شده است، در حالی که در حوزه شاسی، قدرت و سایر زمینه ها همچنان تحت سلطه است. غول‌های تراشه‌های خارج از کشور مانند stmicroelectronics، NXP، Texas Instruments و Microchip Semiconductor و تنها تعداد کمی از شرکت‌های داخلی کاربردهای تولید انبوه را درک کرده‌اند.در حال حاضر، چیپچی، تولیدکننده داخلی تراشه، محصولات سری E3 تراشه‌های کنترلی با کارایی بالا را بر اساس ARM Cortex-R5F در آوریل 2022 عرضه خواهد کرد، با سطح ایمنی عملکردی به ASIL D، سطح دما پشتیبانی از AEC-Q100 Grade 1، فرکانس پردازنده تا 800 مگاهرتز. ، با حداکثر 6 هسته CPU.این محصول با بالاترین عملکرد در گیج خودروی تولید انبوه موجود MCU است که شکاف موجود در بازار داخلی MCU گیج خودرو سطح ایمنی بالا را پر می کند، با عملکرد بالا و قابلیت اطمینان بالا، می تواند در BMS، ADAS، VCU استفاده شود. -شاسی سیمی، ابزار، HUD، آینه دید عقب هوشمند و سایر زمینه های اصلی کنترل خودرو.بیش از 100 مشتری E3 را برای طراحی محصول از جمله GAC، Geely و غیره پذیرفته اند.
کاربرد محصولات اصلی کنترلر داخلی