车规MCU应用场景及国产替代进展

2023-12-17 13:01

本文主要是介绍车规MCU应用场景及国产替代进展,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

1.车规MCU应用场景

1.1 车身域

1.2 动力底盘域

1.3 座舱域和智驾域

1.4 网联域

2.国产替代进展

3.小结


前面一篇文章征途漫漫:汽车MCU的国产替代往事-CSDN博客对车规MCU国产替代的背景与一些往事进行了简单叙述,今天来聊聊车规MCU具体会在汽车哪些地方用到,以及当前国产替代MCU的上车进展。

1.车规MCU应用场景

之前写智能网联汽车的信息安全应用场景的时候,简单把当前比较主流的汽车整车电子电气架构画了一下,如下图:

 从上面架构可以看出,整车电子电气架构目前还是主要分为五大域,分别为座舱域、智驾域、车身域和底盘域,以及网联域。

1.1 车身域

车身域主要负责车内驾驶员和乘客舒适控制、车辆照明和车窗控制等;

以当前智能网联汽车为例,车身域控收到驾驶员或者乘客通过座舱域控发出的控制指令后,经过解析后控制下挂节点对车窗、空调、座椅等进行操作;

下图为TI的BCM系统框图:

由于车身域控的相关功能不会直接影响到行车安全,在功能安全等级上通常要求ASIL B,同时控制功能对芯片算力和性能要求因此这也成为了车规MCU国产替代的内卷重灾区,目前很多没有车规背景的芯片厂拿自家工规级芯片做AEC-Q100后就宣称切入车规MCU赛道,导致现在相关芯片质量良莠不齐,难以分辨。

1.2 动力底盘域

动力底盘域,顾名思义就是负责汽车的行驶、制动等动力的提供。

根据汽车的不同类型,底盘域负责的功能也不一样。

对传统油车来说,底盘域控负责管理发动机、变速箱和配电系统等;对于电动汽车,域控就是主要管理我们常聊的三电系统:电池、电机、电控,当然这不是一个ECU就可以搞定的。

这类控制器在功能上通常涉及到汽车的行车、制动、车身稳定、转向稳定和悬架控制,在算力要求和功能安全等级要求都比较高,通常需要ASIL D等级,如果是涉及到驱动电机控制,还需要高主频,一般要求单核200到300MHz,整个MCU需要至少双核;此外,鉴于目前信息安全的风吹的很多,通常还需要考虑Evita Full/Medium等级的HSM。

目前,这个域控还是英飞凌的TC37x/39x占据市场绝对优势,国产替代还没有相对成型的产品出现,毕竟这是几家芯片厂和著名Tier 1一起搞的护城河,要想挤进去还是很有难度。

下图为英飞凌官网介绍的芯片关于safety相关的场景覆盖

1.3 座舱域和智驾域

座舱域和智驾域放在一起讨论,主要原因还是在于目前这两个域的ECU产品形态比较相似,以座舱域空为例,目前基本架构仍采用SOC+MCU,如下图:

原因是目前座舱域控SoC芯片架构多是从手机端迁移过来的,本身不带车载网络访问的接口,比如CAN、FlexRay、LIN等,同时缺乏必要的安全控制措施(如中控屏死机等),因此,需要搭配MCU去访问车身网络、作为安全岛来控制整个座舱域控的上电、休眠等等,例如MCU与SOC之间有心跳检测,如果长时间MCU没有收到SOC的心跳,那么MCU可以重新给SOC上电,完成重启。

同样的,智驾域的形态也很类似,例如TI的TDA4、TC397+Orin,或者目前发展很火的TC397+Atlan。下图为TDA4架构

在这些域控里面,MCU提供的多为车内网络通信、控制功能、快速安全启动、高功能安全、高信息安全的功能。因此,ASIL D 、Evita Medium\Full HSM、多通信接口、多I/O控制等是这类MCU必须的。

1.4 网联域

这个域主要是以T-BOX为基础,提供云端-车端的通信,为车主提供导航、各类手机App远程服务等。

这类架构基本也是MCU+MPU的方式,基本如下:

MCU仍然提供车内网络通讯、电源管理、监控MPU等功能,常见的芯片有瑞萨RH850/F和D系列。目前有听说已经由相关国产替代MCU出现。 

2.国产替代进展

关于车身域和网联域的MCU,由于其性能要求和功能安全等级要求较低,目前国内已经有很多产品出现。

  • 杰发科技AC781x基于ARM Cortex®-M3内核,运行主频为100MHz,最高256KB Flash;
  • 芯旺微KF32A156,拥有512KB Flash、64KB RAM,支持2路CANFD;
  • 云途半导体的YTM32B1L,基于基于ARM Cortex®-M33内核,运行主频120MHz;
  • 小华半导体 HC32A4,M4内核,512KB-2MBFlash,主频200-240MHz;
  • 智芯半导体 Z20K11/4系列,M4F内核,主频160 MHz,2M PFLASH + 128K DFLASH, 8路CANFD,6路UART/LIN接口;
  • 旗芯微FC4150系列,M4F内核,主频150 MHz,2 MB PFlash、256 KB DFlash
  • 曦华科技 CVM011\4x系列,M4F内核,主频160MHz,1MB PFlash、256K DFlash

可以看到,上述产品同质化非常严重,并且近几年新成立的新半导体公司或多或少都带有NXP的风格,从产品命名、官网发布的产品架构等等都可以看出端倪;除了上面提到几家,据盖世汽车整理,目前市面上共有近25家芯片厂参与到这场角逐中,所以各位主机厂、Tier 1经常会遇到不知道怎么选国产芯片的问题,而且据说某些公司售后极其糟糕,严重影响了国产替代的声誉。

至于底盘动力域、智驾域和座舱域,目前仅了解到芯驰E3、旗芯微FC7300系列、云途YTMB1H等有国产供应商在进行对比和选型。

3.小结

可以看到,目前国产芯片厂对于切入到车规赛道均采用的是从低端开始、慢慢切入到中高端,排除几家有NXP血脉的新进半导体厂商,还有一家能打的企业能够做出类似TC3xx系列、瑞萨RH850/P1x系列等关于动力控制类的高安全等级芯片。

按目前车规MCU的烧钱速度和内卷趋势,未来3到5年,能成功打进供应链体系的半导体厂商只会每个方向都只会存活1到2家,这还要看目前NXP、IFX、瑞萨、ST和TI的脸色。

这篇关于车规MCU应用场景及国产替代进展的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/504447

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