Um veículo movido a combustível tradicional requer cerca de 500 a 600 chips, e cerca de 1.000 carros leves mistos, híbridos plug-in e veículos elétricos puros requerem pelo menos 2.000 chips.
Isso significa que, no processo de rápido desenvolvimento de veículos elétricos inteligentes, não apenas a demanda por chips de processo avançados continuou a aumentar, mas também a demanda por chips tradicionais continuará a crescer. Trata-se do MCU. Além do aumento no número de bicicletas, o controlador de domínio também traz uma nova demanda por MCUs de alta segurança, alta confiabilidade e alto poder de computação.
MCU, Unidade Microcontroladora, conhecida como microcomputador de chip único/microcontrolador/microcomputador de chip único, integra a CPU, a memória e as funções periféricas em um único chip para formar um computador de nível de chip com função de controle. É usado principalmente para processamento e controle de sinais. É o núcleo do sistema de controle inteligente.
MCUs e eletrônica automotiva, indústria, computadores e redes, eletrônicos de consumo, eletrodomésticos e a Internet das Coisas estão intimamente relacionados às nossas vidas. A eletrônica automotiva é o maior mercado de eletrônica automotiva, e os eletrônicos automotivos representam 33% do mercado globalmente.
Estrutura do MCU
O MCU é composto principalmente de processador central CPU, memória (ROM e RAM), interface de entrada e saída E/S, porta serial, contador, etc.
CPU: A Unidade Central de Processamento, um processador central, é o componente central dentro da MCU. Os componentes podem realizar operações lógicas e aritméticas de dados, processamento de variáveis de bits e transmissão de dados. As partes de controle coordenam o trabalho sequencialmente de acordo com um determinado tempo para analisar e executar as instruções.
ROM: A memória somente leitura é uma memória de programa usada para armazenar programas escritos por fabricantes. As informações são lidas de forma não destrutiva. Essência
BATER: Memória de Acesso Aleatório, é uma memória de dados que troca dados diretamente com a CPU, e os dados não podem ser mantidos após uma queda de energia. O programa pode ser escrito e lido a qualquer momento durante a execução, sendo geralmente usado como meio de armazenamento temporário de dados para sistemas operacionais ou outros programas em execução.
A relação entre CPU e MCU:
A CPU é o núcleo do controle operacional. Além da CPU, a MCU também contém ROM ou RAM, que é um chip de nível de chip. Os mais comuns são SOC (System On Chip), que são chamados de chips de nível de sistema que podem armazenar e executar código de nível de sistema, executar QNX, Linux e outros sistemas operacionais, incluindo múltiplas unidades de processador (CPU + GPU + DSP + NPU + armazenamento + unidade de interface).
Dígitos MCU
O número refere-se à largura da MCU que processa cada dado. Quanto maior o número de dígitos, maior a capacidade de processamento de dados da MCU. Atualmente, os mais importantes são 8, 16 e 32 dígitos, dos quais 32 bits representam a maioria e crescem rapidamente.
Em aplicações eletrônicas automotivas, o custo de um MCU de 8 bits é baixo e fácil de desenvolver. Atualmente, ele é usado principalmente para controles relativamente simples, como iluminação, sistema de drenagem de águas pluviais, janelas, bancos e portas. No entanto, para aspectos mais complexos, como display de instrumentos, sistemas de informação de entretenimento veicular, sistemas de controle de potência, chassis, sistemas de assistência ao motorista, etc., principalmente de 32 bits, e com a evolução iterativa da eletrificação, inteligência e redes automotivas, os requisitos de potência computacional para MCU também estão se tornando cada vez maiores.
Autenticação de carro MCU
Antes que o fornecedor de MCU entre no sistema da cadeia de suprimentos OEM, geralmente é necessário concluir três certificações principais: o estágio de projeto deve seguir o padrão de segurança funcional ISO 26262, o estágio de fluxo e embalagem deve seguir o AEC-Q001 ~ 004 e IATF16949, bem como durante o estágio de teste de certificação seguir o AEC-Q100/Q104.
Entre elas, a ISO 26262 define os quatro níveis de segurança do ASIL, de baixo para alto, A, B, C e D; o AEC-Q100 é dividido em quatro níveis de confiabilidade, de baixo para alto, 3, 2, 1 e 0, respectivamente, 3, 2, 1 e 0. Essência A certificação da série AEC-Q100 geralmente leva de 1 a 2 anos, enquanto a certificação ISO 26262 é mais difícil e o ciclo é mais longo.
A aplicação do MCU na indústria de veículos elétricos inteligentes
A aplicação de MCU na indústria automotiva é muito ampla. Por exemplo, a mesa frontal é utilizada em acessórios de carroceria, sistemas de energia, chassis, entretenimento de informação veicular e direção inteligente. Com o advento da era dos veículos elétricos inteligentes, a demanda por produtos MCU será ainda maior.
Eletricização:
1. Sistema de gerenciamento de bateria BMS: O BMS precisa controlar a carga e a descarga, a temperatura e o balanceamento da bateria. A placa de controle principal requer uma MCU, e cada console escravo também requer uma MCU;
2.Controlador de veículo VCU: O gerenciamento de energia do veículo elétrico precisa aumentar o controlador do veículo e, ao mesmo tempo, é equipado com MCUs de ponta de 32 bits, que são diferentes dos planos de cada fábrica;
3.Controlador do motor/controlador da caixa de engrenagens: substituição de estoque, controle de inversor de veículo elétrico, controlador de motor de veículo a óleo alternativo MCU. Devido à alta velocidade do motor, o redutor precisa ser desacelerado. O controlador da caixa de câmbio.
Inteligência:
1. Atualmente, o mercado automotivo nacional ainda está na fase de penetração de alta velocidade de nível 2. Considerando as considerações abrangentes de custo e desempenho, os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) aumentam a funcionalidade ADAS, que ainda adota uma arquitetura distribuída. Com o aumento da taxa de carregamento, a MCU do processamento de informações do sensor também aumenta proporcionalmente.
2. Devido ao número crescente de funções de cockpit, o papel dos novos chips de maior energia está se tornando cada vez mais importante, e o status de MCU correspondente tem diminuído.
Arte
O próprio MCU possui requisitos prioritários de potência computacional e não possui altos requisitos para processos avançados. Ao mesmo tempo, seu armazenamento embarcado também limita o aprimoramento do processo do MCU. Utilize o processo de 28 nm com produtos MCU. As especificações dos regulamentos veiculares são principalmente wafers de 8 polegadas. Alguns fabricantes, especialmente a IDM, começaram a migrar para uma plataforma de 12 polegadas.
Os processos atuais de 28 nm e 40 nm são os principais do mercado.
Empresas típicas no país e no exterior
Comparado aos MCUs de consumo e de nível industrial, os MCUs de nível automotivo apresentam requisitos mais elevados em termos de ambiente operacional, confiabilidade e ciclo de fornecimento. Além disso, são de difícil entrada, de modo que a estrutura de mercado dos MCUs é relativamente concentrada em geral. Em 2021, as cinco maiores empresas de MCUs do mundo representavam 82%.
Atualmente, o MCU de nível automotivo do meu país ainda está em período de introdução, e a cadeia de suprimentos tem grande potencial para alternativa terrestre e doméstica.
Horário da publicação: 08/07/2023
