Un vehículo de combustible tradicional requiere entre 500 y 600 chips, y alrededor de 1.000 automóviles ligeros mixtos, híbridos enchufables y vehículos eléctricos puros requieren al menos 2.000 chips.
Esto significa que, en el rápido desarrollo de los vehículos eléctricos inteligentes, no solo ha seguido aumentando la demanda de chips de procesos avanzados, sino que también seguirá aumentando la de chips tradicionales. Esto es el MCU. Además del aumento en el número de bicicletas, el controlador de dominio también genera una nueva demanda de MCU de alta seguridad, alta confiabilidad y alta potencia de procesamiento.
La MCU (Unidad de Microcontrolador), también conocida como microcomputadora/microcontrolador/microcomputadora de un solo chip, integra la CPU, la memoria y las funciones periféricas en un solo chip para formar una computadora a nivel de chip con función de control. Se utiliza principalmente para el procesamiento y control de señales. Es el núcleo del sistema de control inteligente.
Los microcontroladores (MCU) y la electrónica automotriz, la industria, las computadoras y redes, la electrónica de consumo, los electrodomésticos y el Internet de las Cosas (IoT) están estrechamente relacionados con nuestras vidas. La electrónica automotriz es el mercado más grande de la electrónica automotriz, y representa el 33 % a nivel mundial.
Estructura del MCU
La MCU se compone principalmente de procesador central CPU, memoria (ROM y RAM), interfaz de entrada y salida E/S, puerto serie, contador, etc.
UPCLa Unidad Central de Procesamiento (UCP) es el componente principal del MCU. Sus componentes pueden realizar operaciones lógicas aritméticas de datos, procesar variables de bits y transmitir datos. Los componentes de control coordinan el trabajo secuencialmente según un tiempo determinado para analizar y ejecutar las instrucciones.
memoria de sólo lecturaLa memoria de solo lectura es una memoria de programa que se utiliza para almacenar programas escritos por los fabricantes. La información se lee de forma no destructiva. Esencia
RAMLa memoria de acceso aleatorio (RAM) es una memoria que intercambia datos directamente con la CPU. Esta memoria no se puede conservar tras un corte de energía. El programa se puede escribir y leer en cualquier momento durante su ejecución, y generalmente se utiliza como medio de almacenamiento temporal de datos para sistemas operativos u otros programas en ejecución.
La relación entre CPU y MCU:
La CPU es el núcleo del control operativo. Además de la CPU, la MCU también contiene ROM o RAM, que es un chip a nivel de chip. Los más comunes son los SOC (sistema en chip), que son chips a nivel de sistema que pueden almacenar y ejecutar código a nivel de sistema, ejecutar QNX, Linux y otros sistemas operativos, incluyendo múltiples unidades de procesamiento (CPU + GPU + DSP + NPU + almacenamiento + unidad de interfaz).
Dígitos de MCU
El número se refiere al ancho de banda que cada MCU procesa. Cuanto mayor sea el número de dígitos, mayor será la capacidad de procesamiento de datos del MCU. Actualmente, los más importantes son los de 8, 16 y 32 dígitos, de los cuales los de 32 bits son los más utilizados y crecen rápidamente.
En aplicaciones de electrónica automotriz, el costo de un MCU de 8 bits es bajo y fácil de desarrollar. Actualmente, se utiliza principalmente para controles relativamente simples, como iluminación, control de lluvia, ventanas, asientos y puertas. Sin embargo, para aspectos más complejos, como la pantalla de instrumentos, los sistemas de información de entretenimiento del vehículo, los sistemas de control de potencia, el chasis, los sistemas de asistencia a la conducción, etc., se utilizan principalmente 32 bits. Debido a la evolución iterativa de la electrificación, la inteligencia y las redes automotrices, los requisitos de potencia de procesamiento para los MCU son cada vez mayores.
Autenticación de vehículos MCU
Antes de que el proveedor de MCU ingrese al sistema de la cadena de suministro OEM, generalmente es necesario completar tres certificaciones principales: la etapa de diseño debe seguir el estándar de seguridad funcional ISO 26262, la etapa de flujo y empaque debe seguir AEC-Q001 ~ 004 y IATF16949, así como durante la etapa de prueba de certificación Siga AEC-Q100/Q104.
Entre ellos, la ISO 26262 define los cuatro niveles de seguridad de ASIL, de bajo a alto, A, B, C y D; AEC-Q100 se divide en cuatro niveles de confiabilidad, de bajo a alto, 3, 2, 1 y 0, respectivamente, 3, 2, 1 y 0. Esencia La certificación de la serie AEC-Q100 generalmente demora entre 1 y 2 años, mientras que la certificación ISO 26262 es más difícil y el ciclo es más largo.
La aplicación de MCU en la industria de vehículos eléctricos inteligentes
Las aplicaciones de los MCU en la industria automotriz son muy amplias. Por ejemplo, en la parte delantera se incluyen accesorios de carrocería, sistemas de potencia, chasis, información y entretenimiento del vehículo, y la conducción inteligente. Con la llegada de los vehículos eléctricos inteligentes, la demanda de productos MCU será aún mayor.
Electricización:
1. Sistema de gestión de baterías BMSEl BMS debe controlar la carga y descarga, la temperatura y el balanceo de la batería. La placa de control principal requiere una MCU, y cada consola esclava también requiere una.
2.Controlador del vehículo VCU:La gestión de energía del vehículo eléctrico debe aumentar el controlador del vehículo y, al mismo tiempo, está equipado con MCU de alta gama de 32 bits, que son diferentes de los planes de cada fábrica;
3.Controlador del motor/controlador de la caja de cambiosReemplazo de fábrica, controlador de motor de vehículo eléctrico con aceite alternativo, MCU de control de inversor. Debido a la alta velocidad del motor, es necesario desacelerar el reductor. El controlador de la caja de cambios.
Inteligencia:
1. Actualmente, el mercado automovilístico nacional se encuentra en la fase de penetración de alta velocidad L2. Considerando la integralidad de costos y rendimiento, los fabricantes de equipos originales (OEM) han incrementado la función ADAS adoptando una arquitectura distribuida. Con el aumento de la tasa de carga, la MCU del procesamiento de la información del sensor también aumenta consecuentemente.
2. Debido al creciente número de funciones de cabina, el papel de los nuevos chips de mayor energía se está volviendo cada vez más importante, y el estado de MCU correspondiente ha disminuido.
Artesanía
El propio MCU tiene requisitos prioritarios de potencia de procesamiento y no exige altos requisitos para procesos avanzados. Al mismo tiempo, su almacenamiento integrado también limita la mejora del proceso del MCU. Se utiliza el proceso de 28 nm con productos MCU. Las especificaciones de las regulaciones de vehículos se basan principalmente en obleas de 8 pulgadas. Algunos fabricantes, especialmente IDM, han comenzado a implementar una plataforma de 12 pulgadas.
Los procesos actuales de 28 nm y 40 nm son la corriente principal del mercado.
Empresas típicas en el país y en el extranjero
En comparación con los MCU de consumo e industriales, los MCU para automóviles presentan mayores requisitos en términos de entorno operativo, confiabilidad y ciclo de suministro. Además, su entrada es difícil, por lo que la estructura del mercado de MCU está relativamente concentrada. En 2021, las cinco principales empresas de MCU del mundo representaron el 82%.
En la actualidad, el MCU a nivel de automóvil de mi país aún se encuentra en el período de introducción y la cadena de suministro tiene un gran potencial para la alternativa terrestre y doméstica.
Hora de publicación: 08-jul-2023
