Egy hagyományos üzemanyaggal működő járműhöz körülbelül 500-600 chip szükséges, míg körülbelül 1000 könnyű, vegyes hajtású autóhoz, plug-in hibridhez és tisztán elektromos járműhöz legalább 2000 chip.
Ez azt jelenti, hogy az intelligens elektromos járművek gyors fejlődése során nemcsak a fejlett folyamatchipek iránti igény nőtt tovább, hanem a hagyományos chipek iránti igény is tovább fog növekedni. Ez az MCU. A kerékpárok számának növekedése mellett a tartományvezérlő is új igényt támaszt a nagy biztonságú, nagy megbízhatóságú és nagy számítási teljesítményű MCU iránt.
Az MCU, vagyis a mikrovezérlő egység, más néven egy egychipes mikrokomputer/mikrokontroller/egychipes mikrokomputer, egyetlen chipen integrálja a CPU, a memória és a perifériás funkciókat, így egy vezérlőfunkcióval ellátott chip szintű számítógépet hoz létre. Főként jelfeldolgozásra és vezérlésre használják. Az intelligens vezérlőrendszer magja.
Az mikrovezérlők és az autóipari elektronika, az ipar, a számítógépek és hálózatok, a szórakoztató elektronika, a háztartási gépek és a dolgok internete szorosan összefügg az életünkkel. Az autóelektronika az autóipari elektronika legnagyobb piaca, és az autóelektronikák globálisan 33%-ot tesznek ki.
MCU felépítés
Az MCU főként a központi processzorból (CPU), a memóriából (ROM és RAM), a bemeneti és kimeneti I/O interfészből, a soros portból, a számlálóból stb. áll.
CPUA központi feldolgozóegység (CPU) az MCU központi eleme. Az alkatrészek képesek elvégezni az adataritmetikai logikai műveleteket, a bitváltozók feldolgozását és az adatátviteli műveleteket. A vezérlőelemek egy bizonyos időközönként, egymás után koordinálják a munkát az utasítások elemzése és végrehajtása érdekében.
ROMAz írásvédett memória (read-only memory) egy programmemória, amelyet a gyártók által írt programok tárolására használnak. Az információkat roncsolásmentes módon olvassa be. Lényeg
RAMA véletlen hozzáférésű memória (RAM) egy olyan adatmemória, amely közvetlenül cserél adatokat a CPU-val, és az adatok áramkimaradás után nem őrződnek meg. A program futás közben bármikor írható és olvasható, és általában ideiglenes adattárolóként szolgál operációs rendszerek vagy más futó programok számára.
A CPU és az MCU közötti kapcsolat:
A CPU a működési vezérlés lelke. A CPU mellett az MCU ROM-ot vagy RAM-ot is tartalmaz, amely egy chip szintű chip. Gyakoriak a SOC (System On Chip), amelyeket rendszer szintű chipeknek neveznek, és amelyek képesek rendszer szintű kódot tárolni és futtatni, QNX-et, Linuxot és más operációs rendszereket futtatni, beleértve több processzoregységet (CPU+GPU+DSP+NPU+tároló+interfész egység).
MCU számjegyek
A szám az egyes adatfeldolgozó mikrovezérlők szélességére utal. Minél nagyobb a számjegyek száma, annál nagyobb az mikrovezérlő adatfeldolgozási kapacitása. Jelenleg a legfontosabbak a 8, 16 és 32 számjegyűek, amelyek közül a 32 bit teszi ki a legnagyobb részt, és ez a szám gyorsan növekszik.
Az autóipari elektronikai alkalmazásokban a 8 bites MCU költsége alacsony és könnyen fejleszthető. Jelenleg főként viszonylag egyszerű vezérlésekhez használják, mint például világítás, esővíz, ablakok, ülések és ajtók. Azonban bonyolultabb aspektusokhoz, mint például a műszerfal kijelzője, a jármű szórakoztató információs rendszerei, a teljesítményszabályozó rendszerek, az alváz, a vezetéstámogató rendszerek stb., főként 32 bites, és az autóipari villamosítás, az intelligencia és a hálózatépítés iterációs evolúciója során az MCU számítási teljesítményigénye is egyre magasabb.
MCU autóhitelesítés
Mielőtt az MCU beszállító belépne az OEM ellátási lánc rendszerébe, általában három fő tanúsításon kell átesnie: a tervezési szakaszban az ISO 26262 funkcionális biztonsági szabványt, az áramlási és csomagolási szakaszban az AEC-Q001 ~ 004 és az IATF16949 szabványokat, valamint a tanúsítási tesztelési szakaszban az AEC-Q100/Q104 szabványt kell követni.
Ezek közül az ISO 26262 szabvány az ASIL négy biztonsági szintjét határozza meg: alacsonytól magasig, A, B, C és D; az AEC-Q100 négy megbízhatósági szintre oszlik: alacsonytól magasig, 3, 2, 1 és 0, rendre 3, 2, 1 és 0. Lényeg Az AEC-Q100 sorozatú tanúsítás általában 1-2 évet vesz igénybe, míg az ISO 26262 tanúsítás nehezebb, és a ciklus hosszabb.
Az MCU alkalmazása az intelligens elektromos járműiparban
Az MCU alkalmazási területe az autóiparban igen széleskörű. Például az előlapon megtalálhatók a karosszéria kiegészítők, az energiaellátó rendszerek, az alvázak, a járműinformációs szórakoztató rendszerek és az intelligens vezetési rendszerek. Az intelligens elektromos járművek korszakának megjelenésével az emberek MCU-termékek iránti kereslete még erősebb lesz.
Villamosítás:
1. Akkumulátorkezelő rendszer BMSA BMS-nek szabályoznia kell a töltést és kisütést, a hőmérsékletet és az akkumulátor kiegyensúlyozását. A fő vezérlőpanelhez egy MCU szükséges, és minden egyes slave konzolhoz szintén egy MCU szükséges;
2.Járművezérlő VCUAz elektromos járművek energiagazdálkodásának növelnie kell a járművezérlőt, ugyanakkor 32 bites, csúcskategóriás MCU-kkal van felszerelve, amelyek eltérnek az egyes gyárak terveitől;
3.Motorvezérlő/sebességváltó vezérlő: gyári csere, elektromos jármű inverter vezérlés MCU alternatív olajjármű motorvezérlő. A nagy motorfordulatszám miatt a reduktort lassítani kell. A sebességváltó vezérlője.
Intelligencia:
1. Jelenleg a hazai autópiac még mindig az L2 nagysebességű penetráció szakaszában van. Az átfogó költség- és teljesítményszempontok alapján az OEM növeli az ADAS funkciót, és továbbra is elosztott architektúrát alkalmaz. A terhelési sebesség növekedésével az érzékelő információfeldolgozásának MCU-ja is ennek megfelelően növekszik.
2. A pilótafülke-funkciók számának növekedése miatt a nagyobb energiafelhasználású új chipek szerepe egyre fontosabbá válik, és az ehhez kapcsolódó MCU státusz csökkent.
Hajó
Maga az MCU prioritást élvez a számítási teljesítmény tekintetében, és nem igényel magas követelményeket a fejlett folyamatok iránt. Ugyanakkor a beépített beágyazott tároló maga is korlátozza az MCU-folyamat fejlesztését. Az MCU-termékekhez 28 nm-es eljárást kell használni. A járműspecifikációk főként 8 hüvelykes wafereket írnak elő. Egyes gyártók, különösen az IDM, elkezdték átállítani őket egy 12 hüvelykes platformra.
A jelenlegi 28 nm-es és 40 nm-es eljárások a piac főáramát képviselik.
Tipikus vállalkozások belföldön és külföldön
A fogyasztási és ipari szintű mikrovezérlőkkel összehasonlítva az autóipari szintű mikrovezérlőknek magasabb követelményeknek kell megfelelniük a működési környezet, a megbízhatóság és az ellátási ciklus tekintetében. Ezenkívül nehéz belépni, így az mikrovezérlők piaci szerkezete összességében viszonylag koncentrált. 2021-ben a világ öt legnagyobb mikrovezérlő-gyártó vállalata a piaci részesedés 82%-át tette ki.
Jelenleg hazám autó szintű MCU-ja még a bevezetés szakaszában van, és az ellátási lánc nagy potenciállal rendelkezik a szárazföldi és a hazai alternatívák terén.
Közzététel ideje: 2023. július 8.
