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车用MCU:面临安全智能化挑战向多核化发展

随着我国汽车产量突飞猛进的增长,尤其是轿车产量占汽车总产量的比例大幅提高,我国汽车微控制器(MCU)市场也在持续增长,汽车发动机控制、音响设备、安全气囊和传输管理系统等诸多领域都需要MCU,汽车已经成为MCU重要的应用市场之一。

应用需求多样

高中低产品各有分布

车用市场已经成为中国整体MCU市场中最重要的组成部分,之所以出现这种状况,一方面得益于汽车产量及汽车电子占比的快速增加,根据iSuppli公司的预测,2014年到2018年间,中国汽车产量增长率都将维持在8%%~10%%左右,中国汽车年产量很快将突破3000万辆。相对来说,2013年中国平均每辆汽车的控制器(MCU/MPU)成本约为45美元,而同时期美国平均每辆汽车的控制器为140美元左右,可见成长空间十分巨大。另一方面是因为车用MCU在汽车中的应用呈现出多样性,从简单的车灯控制到复杂的发动机控制、汽车远程通信实现,高、中、低端MCU在汽车中都可以发挥作用。“MCU的发展趋势是与汽车电子系统的需求密切相关的。通常我们把汽车电子系统分成四类,车身和安防电子(包括门窗、座椅、空调、灯光等),汽车娱乐与信息系统(包括收音机、导航仪、汽车仪表等),汽车底盘和安全系统(包括安全气囊、刹车、倒车安全、主动安全等),动力系统(包括发动机、变速箱等)。不同的系统对MCU的要求是不同的,也就决定了车用MCU的多样性。”飞思卡尔亚太区汽车微控制器市场营销总监易生海表示。

多样化的需求对车用MCU的开发也提出多种要求。车用MCU的应用具有多样性,从动力总成、车身、安全到新能源汽车,不同的应用对MCU的内存、工作频率、使用/安装环境等都各有不同。兆易创新GigaDevice MCU产品经理金光一介绍:“动力总成应用中,要特别注重系统的高安全及高可靠性;在安全系统中,如ADAS高级驾驶员辅助系统,对MCU的实时性、可靠性、容错处理能力及接口能力要求更高;在车身应用中,比如车窗、车灯,则对MCU的通信及功能集成度有不同要求。未来汽车MCU的高中低端将会由应用来决定。而应用的多样性决定了车用MCU也将朝着多样化的趋势发展。”

但是,金光一同时也指出:“过去我们经常谈到高中低端MCU多是指32、16或8位MCU。近几年来,随着半导体工艺技术的发展,32位MCU的性价比大幅提升,而汽车电子系统也向更高复杂度和更高性能方向发展,采用32位微处理器也已成为趋势。”

“可以将车用MCU的应用趋势做如下概括:第一, 与汽车安全相关的系统,包括动力系统、底盘系统、安全系统、部分的汽车车身控制器,新的设计都参考了ISO26262标准,会大规模地采用多核32位处理器。第二,汽车娱乐系统会和消费类应用紧密结合,相应的硬件和软件平台会扩展到汽车系统,将基于ARM的芯片,比如飞思卡尔的i.MX6系列。我们看到最近Google发布了AndriodAuto系统,推广Andriod系统在汽车电子中的应用。第三,车厂介入汽车平台开发,AUTOSAR软件架构会促进市场加速32位MCU的应用。第四,车身电子等一些标准的逻辑控制类应用,我们会看到M0、M4得到大规模的应用,包括飞思卡尔公司推出的Kinetis EA系列产品。”易生海总结。

面临安全、智能化挑战

多核化成趋势

在车用MCU应用领域呈现多样化发展,各个领域对MCU的需求各有不同的情况下,多核化需求变得越来越多,成为MCU未来的一个重要发展方向。

“汽车电子面对当代全球化的节能、安全和智能化的挑战,每个挑战的背后都有汽车半导体的创新,每一个汽车电子的创新都要通过MCU的运算控制功能来实现。相比其他领域对MCU应用的要求,汽车控制系统中对MCU的要求更加苛刻,既有速度和性能上的要求,又有保证系统的可靠性和安全性的要求,同时,其应用的环境极为恶劣,工况又极为复杂,多核MCU是一个有效的应对方案。”金光一认为,“为满足新一代汽车电子系统对运算速度、性能和安全方面的特别要求,兆易创新推出了新一代的Aurix多核架构MCU,其最多达3个基于Tri-Core的运算核,可完成多任务复杂运算功能,多达10个安全监控核。”

易生海表示:“MCU结构的设计大体上反映了市场需求和对成本(芯片、软件)的共同要求。汽车MCU同构和异构多核,是针对不同的情况讲的。如果一个系统有好几种功能,而功能要求芯片处理能力类似,同构的系统就会比较好;但是如果一个系统有两种不同的功能,一个做图像处理,一个做HMI控制,异构结构就会更具优势。”

2014汽车电子MCU优秀产品和解决方案

飞思卡尔车用Kinetis EA系列

丰富开发环境 缩短研发周期

Kinetis EA系列车用微控制器是飞思卡尔在汽车电子领域的重要产品系列,最大的优势是具有全新的开发环境,可帮助汽车电子零部件供应商最短在24小时内实现初始原型开发,通常可将研发周期减少两周甚至更长时间,并简化了汽车电子应用的整体开发流程。其支持工具和丰富的开发环境包括参考设计(包括电机控制、车身网络、LED照明和摩托车引擎控制);面向车身、照明、电机控制等的软件包;驱动器程序包以及低成本StarterTRAK板。

Kinetis EA系列微控制器的目标应用包括座椅、天窗和油/水泵系统;通用的车身电子产品,如车身控制、泊车辅助、CAN/LIN节点、车内照明,以及面向摩托车动力总成的引擎控制系统。飞思卡尔一方面继续在丰富的32位Qorivva和S12 MagniV混合信号MCU系列上进行持续投资,同时又推出Kinetis EA系列解决方案,对这些投资形成补充,最终为客户提供全面的汽车电子设计选项。

瑞萨电子RH850F1x

关注汽车节能与安全

随着汽车电子市场的不断发展,车厂及用户对汽车的要求也越来越高。除了传统的功能外,人们也越来越多地开始关注汽车节能、安全等与社会密切相关的问题。为了更好地满足这些需求,瑞萨电子开发出了新一代基于40nm Flash工艺的MCU RH850F1x。其是目前市场上所采用的最先进Flash工艺的MCU产品。其在设计之初就充分考虑了节能和功能安全这两方面的需求,并且满足诸如ISO26262、AUTOSAR等车用相关的规范和标准,为用户的开发提供了极大的方便。

作为新一代产品,RH850F1x主要针对汽车电子车身应用而设计,并且具有如下特点:1.RH850/F1x拥有三个子系列:RH850/F1L、RH850/F1M、RH850/F1x。2.所有RH850/F1x系列里的产品均具有相同的CPU以及共同的外围功能,所以软件完全兼容。3.RH850/F1x采用40nm工艺及MONOS的flash技术,具有超低功耗及更好的可靠性。4.提高了汽车网络相关的功能并增加了数据加密功能。

责任编辑:慕容素娟


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