Tradicionalno vozilo na gorivo potrebuje približno 500 do 600 čipov, približno 1000 lahkih avtomobilov z mešanim pogonom, priključnih hibridov in popolnoma električnih vozil pa vsaj 2000 čipov.
To pomeni, da se v procesu hitrega razvoja pametnih električnih vozil ne le povečuje povpraševanje po naprednih procesnih čipih, temveč se bo še naprej povečevalo tudi povpraševanje po tradicionalnih čipih. To je mikrokontroler (MCU). Poleg povečanja števila koles krmilnik domene prinaša tudi novo povpraševanje po visoki varnosti, visoki zanesljivosti in visoki računalniški moči mikrokontrolerja.
MCU, mikrokrmilniška enota, znana kot enočipni mikroračunalnik/mikrokrmilnik/enočipni mikroračunalnik, združuje CPU, pomnilnik in periferne funkcije na enem samem čipu, da tvori računalnik na ravni čipa s krmilno funkcijo. Uporablja se predvsem za obdelavo signalov in krmiljenje. Jedro inteligentnega krmilnega sistema.
Mikrokontrolerji in avtomobilska elektronika, industrija, računalniki in omrežja, potrošniška elektronika, gospodinjski aparati in internet stvari so tesno povezani z našimi življenji. Avtomobilska elektronika je največji trg avtomobilske elektronike, avtomobilski elektroni pa predstavljajo 33 % svetovnega trga.
Struktura mikrokontrolerja
Mikrokontroler je sestavljen predvsem iz centralnega procesorja (CPU), pomnilnika (ROM in RAM), vhodnega in izhodnega vmesnika (I/O), serijskega vhoda, števca itd.
ProcesorCentralna procesna enota (Central Processor Unit) je osrednja komponenta znotraj mikrokontrolerja (MCU). Sestavne komponente lahko izvajajo aritmetično-logične operacije s podatki, obdelavo bitnih spremenljivk in prenos podatkov. Krmilni deli usklajujejo delo v skladu z določenim časom zaporedno, da analizirajo in izvajajo navodila.
ROMBralni pomnilnik je programski pomnilnik, ki se uporablja za shranjevanje programov, ki jih napišejo proizvajalci. Informacije se berejo na nedestruktiven način. Bistvo
RAMPomnilnik z naključnim dostopom (Random Access Memory) je podatkovni pomnilnik, ki neposredno izmenjuje podatke s procesorjem (CPU) in podatkov ni mogoče ohraniti po izpadu napajanja. Program je mogoče pisati in brati kadar koli med delovanjem, običajno pa se uporablja kot začasni medij za shranjevanje podatkov za operacijske sisteme ali druge delujoče programe.
Razmerje med CPU in MCU:
CPU je jedro operativnega nadzora. Poleg CPU-ja mikrokontroler vsebuje tudi ROM ali RAM, ki je čip na ravni čipa. Najpogostejši so SOC (System On Chip), ki se imenujejo čipi sistemske ravni, ki lahko shranjujejo in izvajajo kodo na sistemski ravni, izvajajo QNX, Linux in druge operacijske sisteme, vključno z več procesorskimi enotami (CPU + GPU + DSP + NPU + pomnilnik + vmesniška enota).
Številke MCU-ja
Številka se nanaša na širino mikrokontrolerja, ki obdeluje podatke. Večje kot je število števk, večja je zmogljivost obdelave podatkov mikrokontrolerja. Trenutno so najpomembnejše 8, 16 in 32 števk, od katerih 32 bitov predstavlja največ in hitro raste.
V avtomobilski elektroniki so stroški 8-bitnih mikrokontrolerjev nizki in enostavni za razvoj. Trenutno se večinoma uporabljajo za relativno preproste kontrole, kot so razsvetljava, deževnica, okna, sedeži in vrata. Vendar pa se za bolj zapletene vidike, kot so prikazovalniki instrumentov, informacijski sistemi za zabavo v vozilih, sistemi za nadzor moči, podvozje, sistemi za pomoč pri vožnji itd., uporabljajo predvsem 32-bitne mikrokontrolerje, ki so posledica razvoja avtomobilske elektrifikacije, inteligence in omrežij. Zahteve glede računalniške moči mikrokontrolerjev postajajo vse večje.
Avtentikacija avtomobila MCU
Preden dobavitelj MCU vstopi v sistem dobavne verige OEM, je običajno treba opraviti tri glavne certifikate: faza načrtovanja mora slediti standardu funkcionalne varnosti ISO 26262, faza pretoka in pakiranja mora slediti standardoma AEC-Q001 ~ 004 in IATF16949, med fazo certificiranja pa AEC-Q100/Q104.
Med njimi standard ISO 26262 opredeljuje štiri varnostne ravni ASIL, od nizke do visoke, A, B, C in D; AEC-Q100 je razdeljen na štiri ravni zanesljivosti, od nizke do visoke, 3, 2, 1 in 0, oziroma 3, 2, 1 in 0. Bistvo Certificiranje serije AEC-Q100 običajno traja 1-2 leti, medtem ko je certificiranje ISO 26262 težje in cikel je daljši.
Uporaba mikrokontrolerjev v industriji pametnih električnih vozil
Uporaba mikrokontrolerjev (MCU) v avtomobilski industriji je zelo široka. Na primer, področja uporabe se nanašajo na dodatke za karoserijo, energetske sisteme, podvozja, informacijsko-zabavne sisteme za vozila in inteligentno vožnjo. Z nastopom dobe pametnih električnih vozil se bo povpraševanje ljudi po izdelkih MCU še povečalo.
Elektrifikacija:
1. Sistem za upravljanje baterij BMSBMS mora nadzorovati polnjenje in praznjenje, temperaturo in uravnoteženje baterije. Glavna krmilna plošča zahteva mikrokontroler (MCU), vsaka podrejena konzola pa prav tako potrebuje en mikrokontroler;
2.Krmilnik vozila VCU: Upravljanje z energijo električnih vozil mora povečati krmilnik vozila, hkrati pa je opremljen z 32-bitnimi vrhunskimi mikrokontrolerji, ki se razlikujejo od načrtov posameznih tovarn;
3.Krmilnik motorja/krmilnik menjalnika: zamenjava v seriji, krmilnik inverterja za električna vozila, MCU, krmilnik motorja vozila z alternativnim oljem. Zaradi visoke hitrosti motorja je treba reduktor upočasniti. Krmilnik menjalnika.
Inteligenca:
1. Trenutno je domači avtomobilski trg še vedno v fazi prodiranja visokih hitrosti L2. Iz celovitega vidika stroškov in zmogljivosti proizvajalci originalne opreme (OEM) še vedno uporabljajo porazdeljeno arhitekturo za izboljšanje delovanja sistema ADAS. Z naraščajočo hitrostjo nalaganja se ustrezno poveča tudi mikrokontroler za obdelavo podatkov senzorjev.
2. Zaradi naraščajočega števila funkcij v pilotski kabini postaja vloga novih čipov z višjo energijo vse pomembnejša, ustrezni status MCU pa se je zmanjšal.
Obrt
Sam mikrokontroler ima prednostne zahteve glede računalniške moči in nima visokih zahtev za napredne procese. Hkrati pa vgrajeni pomnilnik omejuje izboljšanje procesa mikrokontrolerja. Pri izdelkih mikrokontrolerja se uporablja 28nm proces. Specifikacije predpisov za vozila so predvsem 8-palčne rezine. Nekateri proizvajalci, zlasti IDM, so začeli prehajati na 12-palčno platformo.
Trenutni 28nm in 40nm procesi so glavni trend na trgu.
Tipična podjetja doma in v tujini
V primerjavi z mikrokontrolerji za potrošniško in industrijsko uporabo imajo mikrokontrolerji za avtomobilsko uporabo višje zahteve glede delovnega okolja, zanesljivosti in dobavnega cikla. Poleg tega je nanje težko vstopiti, zato je tržna struktura mikrokontrolerjev na splošno relativno koncentrirana. Leta 2021 je pet največjih podjetij na svetu, ki proizvajajo mikrokontrolerje, predstavljalo 82 % trga.
Trenutno je MCU na ravni avtomobilov v moji državi še vedno v obdobju uvajanja, dobavna veriga pa ima velik potencial za alternativo kopenskim in domačim podjetjem.
Čas objave: 8. julij 2023
