Tradicionālam degvielas transportlīdzeklim nepieciešamas aptuveni 500 līdz 600 mikroshēmas, un aptuveni 1000 vieglajām jauktajām automašīnām, spraudkontakta hibrīdiem un pilnībā elektriskajiem transportlīdzekļiem nepieciešamas vismaz 2000 mikroshēmas.
Tas nozīmē, ka viedo elektrotransportlīdzekļu straujās attīstības procesā ne tikai turpina pieaugt pieprasījums pēc modernām procesu mikroshēmām, bet arī turpinās pieaugt pieprasījums pēc tradicionālajām mikroshēmām. Tas ir mikrokontrolleris (MCU). Papildus velosipēdu skaita pieaugumam domēna kontrolieris rada arī jaunu pieprasījumu pēc augstas drošības, augstas uzticamības un lielas skaitļošanas jaudas mikrokontrolleriem.
MCU jeb mikrokontrollera bloks, kas pazīstams kā vienas mikroshēmas mikrodators/mikrokontrolleris/vienas mikroshēmas mikrodators, integrē centrālā procesora, atmiņas un perifērijas ierīču funkcijas vienā mikroshēmā, veidojot mikroshēmas līmeņa datoru ar vadības funkciju. To galvenokārt izmanto signālu apstrādei un vadībai. Inteliģentās vadības sistēmas kodols.
Mikrokontrolleri un automobiļu elektronika, rūpniecība, datori un tīkli, plaša patēriņa elektronika, sadzīves tehnika un lietu internets ir cieši saistīti ar mūsu dzīvi. Automobiļu elektronika ir lielākais automobiļu elektronikas tirgus, un automašīnu elektroni veido 33% pasaulē.
Mikrokontrollera struktūra
Mikrokontrolleris (MCU) galvenokārt sastāv no centrālā procesora (CPU), atmiņas (ROM un RAM), ieejas un izejas I/O saskarnes, seriālā porta, skaitītāja utt.
Centrālais procesorsCentrālā procesora vienība (CPU) ir galvenā sastāvdaļa MCU iekšpusē. Tās sastāvdaļas var veikt datu aritmētiskās loģiskās operācijas, bitu mainīgo apstrādi un datu pārraides operācijas. Vadības daļas koordinē darbu noteiktā laika posmā secīgi, lai analizētu un izpildītu instrukcijas.
ROMTikai lasāma atmiņa ir programmas atmiņa, ko izmanto ražotāju rakstītu programmu glabāšanai. Informācija tiek nolasīta nesagraujošā veidā. Būtība
RAM (RAM)Nejaušas piekļuves atmiņa (RAM) ir datu atmiņa, kas tieši apmaina datus ar centrālo procesoru (CPU), un datus nevar saglabāt pēc strāvas padeves pārtraukuma. Programmu var rakstīt un nolasīt jebkurā laikā tās darbības laikā, un to parasti izmanto kā pagaidu datu glabāšanas līdzekli operētājsistēmām vai citām darbojošām programmām.
CPU un MCU attiecības:
Centrālais procesors (CPU) ir darbības vadības kodols. Papildus centrālajam procesoram (CPU) mikrokontrolleris (MCU) satur arī ROM vai RAM, kas ir mikroshēmas līmeņa mikroshēma. Izplatītākās ir SOC (System On Chip), ko sauc par sistēmas līmeņa mikroshēmām, kuras var uzglabāt un palaist sistēmas līmeņa kodu, darbināt QNX, Linux un citas operētājsistēmas, tostarp vairākas procesora vienības (CPU+GPU+DSP+NPU+atmiņas bloks+saskarnes vienība).
MCU cipari
Skaitlis attiecas uz katra apstrādājamā mikrokontrollera (MCU) platumu. Jo lielāks ciparu skaits, jo lielāka ir MCU datu apstrādes jauda. Pašlaik vissvarīgākie ir 8, 16 un 32 cipari, no kuriem 32 biti veido lielāko daļu un strauji pieaug.
Automobiļu elektronikas lietojumprogrammās 8 bitu MCU izmaksas ir zemas un viegli izstrādājamas. Pašlaik tās galvenokārt tiek izmantotas relatīvi vienkāršai vadībai, piemēram, apgaismojumam, lietus ūdenim, logiem, sēdekļiem un durvīm. Tomēr sarežģītākiem aspektiem, piemēram, instrumentu displejam, transportlīdzekļu izklaides informācijas sistēmām, jaudas vadības sistēmām, šasijai, braukšanas palīdzības sistēmām utt., galvenokārt 32 bitu, un automobiļu elektrifikācijas, intelekta un tīklošanas iterāciju evolūcijai MCU skaitļošanas jaudas prasības arī kļūst arvien augstākas.
MCU automašīnas autentifikācija
Pirms mikrokontrolleru piegādātāja ienākšanas OEM piegādes ķēdes sistēmā, parasti ir jāpabeidz trīs galvenās sertifikācijas: projektēšanas posmā jāievēro funkcionālās drošības standarts ISO 26262, plūsmas un iepakošanas posmā jāievēro AEC-Q001 ~ 004 un IATF16949, kā arī sertifikācijas testēšanas posmā jāievēro AEC-Q100/Q104.
Starp tiem ISO 26262 definē četrus ASIL drošības līmeņus: no zema līdz augstam, A, B, C un D; AEC-Q100 ir sadalīts četros uzticamības līmeņos: no zema līdz augstam, attiecīgi 3, 2, 1 un 0, 3, 2, 1 un 0. Būtība AEC-Q100 sērijas sertifikācija parasti ilgst 1–2 gadus, savukārt ISO 26262 sertifikācija ir sarežģītāka, un cikls ir ilgāks.
MCU pielietojums viedo elektrotransportlīdzekļu nozarē
Mikrokontrolleru (MCU) pielietojums autobūves nozarē ir ļoti plašs. Piemēram, priekšējā paneļa pielietojums ir virsbūves aksesuāros, energosistēmās, šasijās, transportlīdzekļu informācijas un izklaides sistēmās un inteliģentā braukšanā. Līdz ar viedo elektrotransportlīdzekļu ēras iestāšanos cilvēku pieprasījums pēc MCU produktiem būs vēl lielāks.
Elektrifikācija:
1. Akumulatora pārvaldības sistēma BMSBMS ir jākontrolē uzlāde un izlāde, temperatūra un akumulatora balansēšana. Galvenajai vadības platei ir nepieciešams MCU, un katrai pakārtotajai konsolei arī ir nepieciešams viens MCU;
2.Transportlīdzekļa vadības ierīce VCUElektromobiļu enerģijas pārvaldībai ir jāpalielina transportlīdzekļa kontrolieris, un vienlaikus tā ir aprīkota ar 32 bitu augstas klases MCU, kas atšķiras no katras rūpnīcas plāniem;
3.Dzinēja vadības ierīce/pārnesumkārbas vadības ierīceStandarta nomaiņa, elektrotransportlīdzekļa invertora vadības MCU alternatīvas eļļas transportlīdzekļa dzinēja regulators. Lielā motora apgriezienu skaita dēļ reduktors ir jāpalēnina. Pārnesumkārbas regulators.
Intelekts:
1. Pašlaik vietējais automobiļu tirgus joprojām atrodas L2 ātrgaitas iespešanās posmā. Ņemot vērā visaptverošos izmaksu un veiktspējas apsvērumus, oriģinālā aprīkojuma ražotāji (OEM) palielina ADAS funkciju, joprojām izmantojot izkliedētu arhitektūru. Palielinoties ielādes ātrumam, attiecīgi palielinās arī sensoru informācijas apstrādes MCU.
2. Pieaugot pilota kabīnes funkciju skaitam, arvien svarīgāka kļūst augstākas enerģijas mikroshēmu loma, un atbilstošais MCU statuss ir samazinājies.
Amatniecība
Pašam mikrokontrollerim ir prioritāras prasības attiecībā uz skaitļošanas jaudu, un tam nav augstu prasību attiecībā uz progresīviem procesiem. Tajā pašā laikā tā iebūvētā iegultā atmiņa arī ierobežo MCU procesa uzlabošanu. Izmantojiet 28 nm procesu ar MCU produktiem. Transportlīdzekļu noteikumu specifikācijas galvenokārt ir 8 collu vafeles. Daži ražotāji, īpaši IDM, ir sākuši pārcelties uz 12 collu platformu.
Pašreizējie 28 nm un 40 nm procesi ir tirgus pamatvirziens.
Tipiski uzņēmumi mājās un ārzemēs
Salīdzinot ar patēriņa un rūpnieciskās klases mikrokontrolleriem (MCU), automašīnu līmeņa mikrokontrolleriem (MCU) ir augstākas prasības attiecībā uz darbības vidi, uzticamību un piegādes ciklu. Turklāt tiem ir grūti iekļūt tirgū, tāpēc MCU tirgus struktūra kopumā ir relatīvi koncentrēta. 2021. gadā pieci lielākie MCU uzņēmumi pasaulē veidoja 82%.
Pašlaik manas valsts automašīnu līmeņa MCU joprojām ir ieviešanas periodā, un piegādes ķēdei ir liels potenciāls sauszemes un iekšzemes alternatīvām.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 8. jūlijs
