Un veicolo a carburante tradizionale necessita di circa 500-600 chip, mentre circa 1.000 auto leggere miste, ibride plug-in e veicoli esclusivamente elettrici ne richiedono almeno 2.000.
Ciò significa che, nel rapido sviluppo dei veicoli elettrici intelligenti, non solo la domanda di chip di processo avanzati ha continuato ad aumentare, ma anche quella di chip tradizionali continuerà ad aumentare. Questo è il caso degli MCU. Oltre all'aumento del numero di biciclette, il domain controller porta con sé anche una nuova domanda di MCU ad alta sicurezza, elevata affidabilità e potenza di calcolo.
MCU, MicroController Unit, noto come microcomputer/microcontrollore/microcomputer a chip singolo, integra CPU, memoria e funzioni periferiche su un singolo chip per formare un computer a livello di chip con funzioni di controllo. Viene utilizzato principalmente per l'elaborazione e il controllo del segnale. Il cuore del sistema di controllo intelligente.
Microcontrollori (MCU) ed elettronica automobilistica, industria, computer e reti, elettronica di consumo, elettrodomestici e Internet delle cose sono strettamente correlati alle nostre vite. L'elettronica per auto è il mercato più grande dell'elettronica automobilistica e gli elettroni per auto rappresentano il 33% a livello globale.
Struttura MCU
L'MCU è composto principalmente da processore centrale CPU, memoria (ROM e RAM), interfaccia I/O di input e output, porta seriale, contatore, ecc.
processore: L'unità di elaborazione centrale (Central Processing Unit, CPU) è il componente principale dell'MCU. I componenti possono completare le operazioni logiche aritmetiche dei dati, l'elaborazione delle variabili bit e la trasmissione dei dati. Le parti di controllo coordinano il lavoro in base a un tempo specifico, in modo sequenziale, per analizzare ed eseguire le istruzioni.
ROM: La memoria di sola lettura è una memoria di programma utilizzata per memorizzare i programmi scritti dai produttori. Le informazioni vengono lette in modo non distruttivo. Essenza
Memoria RAM: La memoria ad accesso casuale (RAND) è una memoria dati che scambia dati direttamente con la CPU e che non può essere mantenuta in caso di interruzione di corrente. Il programma può essere scritto e letto in qualsiasi momento durante l'esecuzione, ed è generalmente utilizzata come supporto di memorizzazione temporanea per i sistemi operativi o altri programmi in esecuzione.
La relazione tra CPU e MCU:
La CPU è il cuore del controllo operativo. Oltre alla CPU, l'MCU contiene anche ROM o RAM, che sono chip a livello di chip. I chip più comuni sono i SOC (System On Chip), chiamati chip a livello di sistema, in grado di memorizzare ed eseguire codice a livello di sistema, eseguire QNX, Linux e altri sistemi operativi, comprese le unità di elaborazione multiple (CPU + GPU + DSP + NPU + unità di memoria + unità di interfaccia).
cifre MCU
Il numero si riferisce alla larghezza del dato elaborato da ogni MCU. Maggiore è il numero di cifre, maggiore è la capacità di elaborazione dei dati dell'MCU. Attualmente, le più importanti sono 8, 16 e 32 cifre, di cui 32 bit rappresentano la maggior parte e sono in rapida crescita.
Nelle applicazioni elettroniche automobilistiche, il costo di un MCU a 8 bit è basso e facile da sviluppare. Attualmente, viene utilizzato principalmente per controlli relativamente semplici, come illuminazione, controllo dell'acqua piovana, finestrini, sedili e portiere. Tuttavia, per aspetti più complessi, come display della strumentazione, sistemi di intrattenimento del veicolo, sistemi di controllo della potenza, telaio, sistemi di assistenza alla guida, ecc., si utilizzano principalmente MCU a 32 bit e, con l'evoluzione dell'elettrificazione, dell'intelligenza artificiale e del networking automobilistico, anche i requisiti di potenza di calcolo per i MCU stanno diventando sempre più elevati.
Autenticazione auto MCU
Prima che il fornitore MCU entri nel sistema della catena di fornitura OEM, è generalmente necessario completare tre certificazioni principali: la fase di progettazione deve seguire lo standard di sicurezza funzionale ISO 26262, la fase di flusso e confezionamento deve seguire AEC-Q001 ~ 004 e IATF16949, e durante la fase di test di certificazione seguire AEC-Q100/Q104.
Tra questi, l'ISO 26262 definisce i quattro livelli di sicurezza ASIL, da basso ad alto, A, B, C e D; l'AEC-Q100 è suddiviso in quattro livelli di affidabilità, da basso ad alto, rispettivamente 3, 2, 1 e 0. Essenza La certificazione della serie AEC-Q100 richiede generalmente 1-2 anni, mentre la certificazione ISO 26262 è più difficile e il ciclo è più lungo.
L'applicazione dell'MCU nel settore dei veicoli elettrici intelligenti
L'applicazione dei MCU nel settore automobilistico è molto ampia. Ad esempio, il frontale trova applicazione negli accessori della carrozzeria, nei sistemi di alimentazione, nel telaio, nei sistemi di infotainment e nella guida intelligente. Con l'avvento dell'era dei veicoli elettrici intelligenti, la domanda di prodotti MCU aumenterà ulteriormente.
Elettricità:
1. Sistema di gestione della batteria BMS: Il BMS deve controllare la carica e la scarica, la temperatura e il bilanciamento della batteria. La scheda di controllo principale richiede una MCU e ogni console slave richiede a sua volta una MCU;
2.VCU del controller del veicolo: La gestione energetica dei veicoli elettrici richiede un aumento del controller del veicolo e, allo stesso tempo, è dotato di MCU di fascia alta a 32 bit, che differiscono dai piani di ogni fabbrica;
3.Controllore motore/controllore cambio: sostituzione di serie, controllo inverter per veicoli elettrici MCU, controller motore per veicoli a olio alternativo. A causa dell'elevata velocità del motore, il riduttore deve essere decelerato. Controller del cambio.
Intelligenza:
1. Attualmente, il mercato automobilistico nazionale è ancora nella fase di penetrazione ad alta velocità L2. Considerando costi e prestazioni complessivi, gli OEM stanno incrementando la funzionalità ADAS, adottando comunque un'architettura distribuita. Con l'aumento del carico, aumenta anche la capacità del MCU di elaborazione delle informazioni dei sensori.
2. A causa del crescente numero di funzioni della cabina di pilotaggio, il ruolo dei nuovi chip energetici più elevati sta diventando sempre più importante e il corrispondente status MCU è diminuito.
Mestiere
L'MCU stesso ha requisiti prioritari in termini di potenza di calcolo e non ha requisiti elevati per i processi avanzati. Allo stesso tempo, la sua memoria integrata limita il miglioramento del processo MCU. Utilizzare il processo a 28 nm con i prodotti MCU. Le specifiche delle normative sui veicoli riguardano principalmente wafer da 8 pollici. Alcuni produttori, in particolare IDM, hanno iniziato a utilizzare una piattaforma da 12 pollici.
Gli attuali processi a 28 nm e 40 nm rappresentano la tecnologia più diffusa sul mercato.
Imprese tipiche in patria e all'estero
Rispetto ai MCU di consumo e di livello industriale, i MCU per autovetture presentano requisiti più elevati in termini di ambiente operativo, affidabilità e ciclo di fornitura. Inoltre, essendo difficili da raggiungere, la struttura del mercato dei MCU è generalmente relativamente concentrata. Nel 2021, le prime cinque aziende produttrici di MCU al mondo rappresentavano l'82%.
Attualmente, l'MCU a livello automobilistico del mio Paese è ancora in fase di introduzione e la filiera ha un grande potenziale per l'alternativa territoriale e nazionale.
Data di pubblicazione: 08-07-2023
