Tradiční palivové vozidlo vyžaduje přibližně 500 až 600 čipů a přibližně 1 000 lehkých smíšených automobilů, plug-in hybridů a čistě elektrických vozidel vyžaduje nejméně 2 000 čipů.
To znamená, že v procesu rychlého rozvoje inteligentních elektrických vozidel nejenže stále roste poptávka po pokročilých procesních čipech, ale bude se i nadále zvyšovat i poptávka po tradičních čipech. Tou je MCU. Kromě nárůstu počtu jízdních kol přináší řadič domény také novou poptávku po vysokém zabezpečení, vysoké spolehlivosti a vysokém výpočetním výkonu MCU.
MCU, mikrokontrolérová jednotka, známá jako jednočipový mikropočítač/mikrokontrolér/jednočipový mikropočítač, integruje CPU, paměť a periferní funkce na jednom čipu a vytváří tak počítač na čipové úrovni s řídicí funkcí. Používá se hlavně ke zpracování signálu a řízení. Je jádrem inteligentního řídicího systému.
Mikrokontroléry a automobilová elektronika, průmysl, počítače a sítě, spotřební elektronika, domácí spotřebiče a internet věcí úzce souvisí s našimi životy. Automobilová elektronika je největším trhem v automobilové elektronice a automobilové elektrony tvoří 33 % celosvětově.
Struktura mikrokontroléru
MCU se skládá hlavně z centrálního procesoru CPU, paměti (ROM a RAM), vstupního a výstupního I/O rozhraní, sériového portu, čítače atd.
ProcesorCentrální procesor (Central Processing Unit) je základní součástí mikrokontroléru (MCU). Její součásti mohou provádět aritmetické logické operace s daty, zpracování bitových proměnných a přenos dat. Řídicí části koordinují práci v určitém časovém úseku, aby analyzovaly a prováděly instrukce.
ROMPaměť pouze pro čtení (Read-only Memory) je programová paměť, která se používá k ukládání programů napsaných výrobci. Informace se čtou nedestruktivním způsobem. Podstata
BERANPaměť s náhodným přístupem (Random Access Memory) je datová paměť, která si přímo vyměňuje data s procesorem (CPU) a data nelze uchovat po výpadku napájení. Program lze zapisovat a číst kdykoli během jeho běhu a obvykle se používá jako dočasné úložné médium pro operační systémy nebo jiné spuštěné programy.
Vztah mezi CPU a MCU:
CPU je jádrem operačního řízení. Kromě CPU obsahuje MCU také ROM nebo RAM, což je čip na úrovni čipu. Běžné jsou SOC (System On Chip), což jsou čipy systémové úrovně, které mohou ukládat a spouštět kód na systémové úrovni, provozovat QNX, Linux a další operační systémy, včetně více procesorových jednotek (CPU + GPU + DSP + NPU + úložiště + jednotka rozhraní).
Číslice MCU
Číslo udává šířku jednotlivých MCU zpracovávajících data. Čím vyšší je počet číslic, tím silnější je kapacita MCU pro zpracování dat. V současné době jsou nejdůležitější 8, 16 a 32 číslic, z nichž 32 bitů tvoří nejvíce a jejich počet rychle roste.
V automobilové elektronice jsou náklady na 8bitové MCU nízké a jejich vývoj je snadný. V současné době se většinou používají pro relativně jednoduché ovládání, jako je osvětlení, dešťová voda, okna, sedadla a dveře. Pro složitější aspekty, jako jsou přístrojové displeje, informační systémy pro zábavu vozidel, systémy řízení výkonu, podvozky, asistenční systémy řízení atd., se však používají především 32bitové MCU a iterační vývoj automobilové elektrifikace, inteligence a sítí. Požadavky na výpočetní výkon MCU také rostou a rostou.
Ověřování MCU vozu
Než dodavatel MCU vstoupí do systému dodavatelského řetězce OEM, je obecně nutné absolvovat tři hlavní certifikace: fáze návrhu musí splňovat normu funkční bezpečnosti ISO 26262, fáze toku a balení musí splňovat normy AEC-Q001 ~ 004 a IATF16949 a během fáze certifikačního testování musí splňovat normy AEC-Q100/Q104.
Mezi nimi norma ISO 26262 definuje čtyři úrovně zabezpečení ASIL, od nízké po vysokou, A, B, C a D; AEC-Q100 je rozdělena do čtyř úrovní spolehlivosti, od nízké po vysokou, 3, 2, 1 a 0, v uvedeném pořadí, 3, 2, 1 a 0. Podstata Certifikace řady AEC-Q100 obvykle trvá 1–2 roky, zatímco certifikace ISO 26262 je obtížnější a cyklus je delší.
Aplikace MCU v průmyslu inteligentních elektrických vozidel
Aplikace MCU v automobilovém průmyslu je velmi široká. Například se jedná o aplikace od příslušenství karoserie, energetických systémů, podvozků, informačních a zábavních systémů vozidel až po inteligentní řízení. S příchodem éry inteligentních elektrických vozidel bude poptávka po produktech MCU ještě silnější.
Elektrifikace:
1. Systém správy baterií BMSSystém BMS musí řídit nabíjení a vybíjení, teplotu a vyvažování baterie. Hlavní řídicí deska vyžaduje mikrokontrolér (MCU) a každá podřízená konzole také vyžaduje jeden MCU;
2.Řídicí jednotka vozidla VCUŘízení energie elektromobilů musí zvýšit výkon řídicí jednotky vozidla a zároveň je vybaveno 32bitovými špičkovými mikrokontroléry, které se liší od plánů jednotlivých továren;
3.Řídicí jednotka motoru/řídicí jednotka převodovkyNáhrada sériového vybavení, řízení elektromobilu střídačem, MCU, alternativní olej, řídicí jednotka motoru vozidla. Vzhledem k vysokým otáčkám motoru je nutné reduktor zpomalit. Řídicí jednotka převodovky.
Inteligence:
1. V současné době se domácí automobilový trh stále nachází ve fázi pronikání vysokorychlostních systémů L2. Z komplexního hlediska nákladů a výkonu výrobci originálních zařízení (OEM) stále zvyšují funkci ADAS a využívají distribuovanou architekturu. Se zvyšující se rychlostí načítání se odpovídajícím způsobem zvyšuje i MCU pro zpracování informací ze senzorů.
2. Vzhledem k rostoucímu počtu funkcí v kokpitu se role vyšších energetických čipů stává stále důležitější a odpovídající status MCU klesá.
Řemeslo
Samotný MCU má prioritní požadavky na výpočetní výkon a nemá vysoké nároky na pokročilé procesy. Zároveň jeho vestavěné úložiště samo o sobě omezuje zlepšování procesu MCU. U produktů MCU používejte 28nm proces. Specifikace předpisů pro vozidla se týkají převážně 8palcových waferů. Někteří výrobci, zejména IDM, začali přecházet na 12palcovou platformu.
Současné 28nm a 40nm procesy jsou hlavním proudem na trhu.
Typické podniky doma i v zahraničí
Ve srovnání se spotřebními a průmyslovými mikrokontroléry mají automobilové mikrokontroléry vyšší požadavky na provozní prostředí, spolehlivost a dodavatelský cyklus. Navíc je na ně obtížné vstoupit, takže struktura trhu s mikrokontroléry je obecně relativně koncentrovaná. V roce 2021 tvořilo pět největších světových společností vyrábějících mikrokontroléry 82 % trhu.
V současné době se mikrokontroléry na úrovni automobilů v mé zemi stále nacházejí ve fázi zavádění a dodavatelský řetězec má velký potenciál pro alternativní využití pozemků a domácností.
Čas zveřejnění: 8. července 2023
