מבוא לשבב בקרה
שבב הבקרה מתייחס בעיקר ל-MCU (יחידת מיקרו-בקר), כלומר, המיקרו-בקר, הידוע גם בשם השבב היחיד, נועד להפחית את תדירות ה-CPU ומפרטים כראוי, ואת הזיכרון, הטיימר, המרת A/D, השעון, I יציאת /O ותקשורת טורית ומודולים וממשקים פונקציונליים אחרים המשולבים בשבב בודד. מימוש פונקציית בקרת המסוף, יש לו את היתרונות של ביצועים גבוהים, צריכת חשמל נמוכה, ניתן לתכנות וגמישות גבוהה.
דיאגרמת MCU של רמת מד הרכב
רכב הוא תחום יישום חשוב מאוד של MCU, לפי נתוני IC Insights, בשנת 2019, יישום ה-MCU העולמי באלקטרוניקה לרכב היווה כ-33%. מספר ה-MCUS המשמשים כל מכונית בדגמים מתקדמים הוא קרוב ל-100, ממחשבי נהיגה, מכשירי LCD ועד למנועים, שלדה, רכיבים גדולים וקטנים במכונית זקוקים לשליטה ב-MCU.
בימים הראשונים, MCUS של 8 סיביות ו-16 סיביות שימשו בעיקר ברכבים, אך עם השיפור המתמשך של האלקטרוניזציה והמודיעין של רכבים, מספר ואיכות ה-MCUS הנדרשים גדלים גם הם. נכון להיום, שיעור ה-32-bit MCUS ב-MCUS לרכב הגיע לכ-60%, מתוכם הקרנל מסדרת Cortex של ARM, בשל עלותו הנמוכה ובקרת ההספק המצוינת, היא הבחירה המרכזית של יצרני MCU לרכב.
הפרמטרים העיקריים של MCU לרכב כוללים מתח הפעלה, תדירות פעולה, קיבולת פלאש ו-RAM, מודול טיימר ומספר ערוץ, מודול ADC ומספר ערוץ, סוג ומספר ממשק תקשורת טורית, מספר יציאת קלט ופלט קלט ופלט, טמפרטורת פעולה, חבילה צורה ורמת בטיחות תפקודית.
מחולקים לפי סיביות CPU, MCUS לרכב ניתן לחלק בעיקר ל-8 סיביות, 16 סיביות ו-32 סיביות. עם שדרוג התהליך, העלות של 32-bit MCUS ממשיכה לרדת, וכעת הוא הפך למיינסטרים, והוא מחליף בהדרגה את היישומים והשווקים שנשלטו על ידי 8/16-bit MCUS בעבר.
אם מחולקים לפי שדה היישום, ניתן לחלק את ה-MCU לרכב לתחום הגוף, תחום הכוח, תחום השלדה, תחום תא הטייס ותחום נהיגה חכמה. עבור תחום תא הטייס ותחום הכונן החכם, ה-MCU צריך להיות בעל כוח מחשוב גבוה וממשקי תקשורת חיצוניים במהירות גבוהה, כגון CAN FD ו-Ethernet. תחום הגוף דורש גם מספר רב של ממשקי תקשורת חיצוניים, אך דרישות הספק המחשוב של ה-MCU נמוכות יחסית, בעוד שתחום הכוח ותחום השלדה דורשים טמפרטורת עבודה ורמות בטיחות פונקציונליות גבוהות יותר.
שבב בקרת תחום השלדה
תחום השלדה קשור לנהיגה ברכב והוא מורכב ממערכת הילוכים, מערכת נהיגה, מערכת היגוי ומערכת בלימה. הוא מורכב מחמש מערכות משנה, כלומר היגוי, בלימה, הילוכים, מצערת ומערכת מתלים. עם הפיתוח של מודיעין רכב, זיהוי תפיסה, תכנון החלטות וביצוע בקרה של כלי רכב חכמים הם מערכות הליבה של תחום השלדה. היגוי על ידי חוט והנעה על חוט הם מרכיבי הליבה לקצה המנהל של הנהיגה האוטומטית.
(1) דרישות התפקיד
ה-ECU של תחום השלדה משתמש בפלטפורמת בטיחות פונקציונלית בעלת ביצועים גבוהים וניתנת להרחבה ותומכת בצבירת חיישנים ובחיישני אינרציה מרובי צירים. בהתבסס על תרחיש יישום זה, הדרישות הבאות מוצעות עבור ה-MCU של תחום המארז:
· דרישות תדר גבוה וכוח מחשוב גבוה, התדר הראשי הוא לא פחות מ-200 מגה-הרץ והספק המחשוב אינו פחות מ-300 DMIPS
· שטח אחסון Flash הוא לא פחות מ-2MB, עם קוד Flash ומחיצה פיזית של Data Flash;
· זיכרון RAM לא פחות מ-512KB;
· דרישות רמת בטיחות תפקודית גבוהות, יכולות להגיע לרמת ASIL-D;
· תמיכה ב-ADC דיוק של 12 סיביות;
· תמיכה בדיוק גבוה של 32 סיביות, טיימר סנכרון גבוה;
· תמיכה רב-ערוצית CAN-FD;
· תמיכה לא פחות מ-100M Ethernet;
· אמינות לא נמוכה מ-AEC-Q100 Grade1;
· תמיכה בשדרוג מקוון (OTA);
· תמיכה בפונקציית אימות קושחה (אלגוריתם סודי לאומי);
(2) דרישות ביצוע
· חלק הליבה:
I. תדר ליבה: כלומר, תדר השעון כאשר הליבה פועלת, המשמש לייצוג מהירות תנודת אות הפולס הדיגיטלי של הליבה, והתדר הראשי אינו יכול לייצג ישירות את מהירות החישוב של הליבה. מהירות פעולת הליבה קשורה גם לצינור הליבה, מטמון, ערכת הוראות וכו'.
II. כוח מחשוב: בדרך כלל ניתן להשתמש ב-DMIPS לצורך הערכה. DMIPS היא יחידה המודדת את הביצועים היחסיים של תוכנית הבנצ'מרק המשולבת של MCU כאשר היא נבדקת.
· פרמטרי זיכרון:
I. זיכרון קוד: זיכרון המשמש לאחסון קוד;
II. זיכרון נתונים: זיכרון המשמש לאחסון נתונים;
III.RAM: זיכרון המשמש לאחסון נתונים וקוד זמניים.
· אוטובוס תקשורת: כולל אוטובוס מיוחד לרכב ואפיק תקשורת קונבנציונלי;
· ציוד היקפי בעל דיוק גבוה;
· טמפרטורת הפעלה;
(3) דפוס תעשייתי
מכיוון שהארכיטקטורה החשמלית והאלקטרונית המשמשת יצרניות רכב שונות תשתנה, דרישות הרכיבים עבור תחום השלדה ישתנו. בשל התצורה השונה של דגמים שונים של אותו מפעל רכב, בחירת ה-ECU של אזור השלדה תהיה שונה. הבחנות אלו יגרמו לדרישות MCU שונות עבור תחום המארז. לדוגמה, הונדה אקורד משתמש בשלושה שבבי MCU בתחום השלדה, והאאודי Q7 משתמש בכ-11 שבבי MCU בתחום השלדה. בשנת 2021, הייצור של מכוניות נוסעים מהמותג הסיני עומד על כ-10 מיליון, מתוכם הביקוש הממוצע לדומיין שלדות אופניים MCUS הוא 5, והשוק הכולל הגיע לכ-50 מיליון. הספקים העיקריים של MCUS בכל תחום השלדה הם Infineon, NXP, Renesas, Microchip, TI ו-ST. חמשת ספקי המוליכים למחצה הבינלאומיים הללו מהווים יותר מ-99% מהשוק של MCUS של תחום המארז.
(4) חסמי תעשייה
מנקודת המבט הטכנית המרכזית, הרכיבים של תחום השלדה כגון EPS, EPB, ESC קשורים קשר הדוק לבטיחות החיים של הנהג, כך שרמת הבטיחות התפקודית של תחום השלדה MCU גבוהה מאוד, בעצם ASIL-D דרישות הרמה. רמת הבטיחות הפונקציונלית הזו של MCU ריקה בסין. בנוסף לרמת הבטיחות הפונקציונלית, לתרחישי היישום של רכיבי מארז דרישות גבוהות מאוד לתדר MCU, כוח מחשוב, קיבולת זיכרון, ביצועים היקפיים, דיוק היקפי והיבטים נוספים. MCU בתחום השלדה יצר מחסום תעשייתי גבוה מאוד, שצריכים יצרני MCU מקומיים לאתגר ולשבור.
מבחינת שרשרת האספקה, בשל הדרישות של תדירות גבוהה וכוח מחשוב גבוה לשבב הבקרה של רכיבי תחום השלדה, מוצעות דרישות גבוהות יחסית לתהליך ותהליך של ייצור פרוסות. נכון לעכשיו, נראה שלפחות תהליך 55nm נדרש כדי לעמוד בדרישות תדר MCU מעל 200MHz. מבחינה זו, קו הייצור המקומי של MCU אינו שלם ולא הגיע לרמת הייצור ההמוני. יצרני מוליכים למחצה בינלאומיים אימצו בעצם את מודל ה-IDM, מבחינת יציקות פרוסות, כרגע רק ל-TSMC, UMC ו-GF יש את היכולות המקבילות. יצרניות השבבים המקומיות הן כולן חברות Fabless, ויש אתגרים וסיכונים מסוימים בייצור פרוסות והבטחת קיבולת.
בתרחישי מחשוב הליבה כגון נהיגה אוטונומית, קשה להתאים את המעבדים המסורתיים לשימוש כללי לדרישות מחשוב בינה מלאכותית בשל יעילות המחשוב הנמוכה שלהם, ולשבבי בינה מלאכותית כגון Gpus, FPgas ו-ASics יש ביצועים מצוינים בקצה ובענן משלהם. מאפיינים ונמצאים בשימוש נרחב. מנקודת המבט של מגמות טכנולוגיות, GPU עדיין יהיה שבב ה-AI הדומיננטי בטווח הקצר, ובטווח הארוך, ASIC הוא הכיוון האולטימטיבי. מנקודת המבט של מגמות השוק, הביקוש העולמי לשבבי בינה מלאכותית ישמור על מומנטום צמיחה מהיר, ולשבבי ענן וקצה יש פוטנציאל צמיחה גדול יותר, וקצב הצמיחה בשוק צפוי להיות קרוב ל-50% בחמש השנים הקרובות. למרות שהבסיס של טכנולוגיית השבבים המקומיים חלש, עם הנחיתה המהירה של יישומי בינה מלאכותית, הנפח המהיר של הביקוש לשבב בינה מלאכותית יוצר הזדמנויות לצמיחת הטכנולוגיה והיכולות של מפעלי שבבים מקומיים. לנהיגה אוטונומית דרישות מחמירות לגבי כוח מחשוב, עיכוב ואמינות. כיום, נעשה שימוש בעיקר בפתרונות GPU+FPGA. עם היציבות של אלגוריתמים ומונחי נתונים, ASics צפויים לצבור שטח שוק.
דרוש מקום רב בשבב ה-CPU עבור חיזוי ענפים ואופטימיזציה, תוך חיסכון של מצבים שונים כדי להפחית את זמן ההשהיה של החלפת משימות. זה גם הופך אותו למתאים יותר עבור בקרה לוגית, פעולה טורית ותפעול נתונים מהסוג הכללי. קח לדוגמא את ה-GPU וה-CPU, בהשוואה ל-CPU, GPU משתמש במספר רב של יחידות מחשוב וצינור ארוך, רק היגיון בקרה פשוט מאוד ומבטל את המטמון. המעבד לא רק תופס הרבה מקום על ידי המטמון, אלא גם בעל לוגיקת בקרה מורכבת ומעגלי אופטימיזציה רבים, בהשוואה לכוח המחשוב הוא רק חלק קטן.
שבב בקרת תחום כוח
בקר תחום כוח הוא יחידה חכמה לניהול מערכת הינע. עם CAN/FLEXRAY להשגת ניהול תמסורת, ניהול סוללות, ניטור ויסות אלטרנטור, המשמש בעיקר לאופטימיזציה ובקרה של מערכת הנעה, תוך אבחון תקלות חכם חשמליות חיסכון חכם בחשמל, תקשורת אפיק ופונקציות אחרות.
(1) דרישות התפקיד
MCU בקרת תחום הכוח יכול לתמוך ביישומים מרכזיים בכוח, כגון BMS, עם הדרישות הבאות:
· תדר ראשי גבוה, תדר ראשי 600MHz~800MHz
· זיכרון RAM 4MB
· דרישות רמת בטיחות תפקודית גבוהות, יכולות להגיע לרמת ASIL-D;
· תמיכה רב-ערוצית CAN-FD;
· תמיכה ב-2G Ethernet;
· אמינות לא נמוכה מ-AEC-Q100 Grade1;
· תמיכה בפונקציית אימות קושחה (אלגוריתם סודי לאומי);
(2) דרישות ביצוע
ביצועים גבוהים: המוצר משלב את מעבד ARM Cortex R5 דו-ליבת נעילת-שלב ו-4MB SRAM על-שבב כדי לתמוך בדרישות כוח המחשוב והזיכרון הגדלות של יישומי רכב. מעבד ARM Cortex-R5F עד 800MHz. בטיחות גבוהה: תקן אמינות מפרט הרכב AEC-Q100 מגיע לדרגה 1, ורמת הבטיחות הפונקציונלית ISO26262 מגיעה ל-ASIL D. ה-CPU שלבי הנעילה כפול ליבות יכול להשיג עד 99% כיסוי אבחון. מודול אבטחת המידע המובנה משלב מחולל מספרים אקראיים אמיתיים, AES, RSA, ECC, SHA ומאיצי חומרה העומדים בסטנדרטים הרלוונטיים של אבטחת המדינה והעסק. השילוב של פונקציות אבטחת מידע אלו יכול לענות על הצרכים של יישומים כגון הפעלה מאובטחת, תקשורת מאובטחת, עדכון קושחה מאובטח ושדרוג.
שבב בקרת אזור הגוף
אזור הגוף אחראי בעיקר על השליטה בתפקודים שונים של הגוף. עם התפתחות הרכב, גם בקר שטח הגוף הוא יותר ויותר, על מנת להוזיל את עלות הבקר, להפחית את משקל הרכב, אינטגרציה צריכה לשים את כל המכשירים הפונקציונליים, מהחלק הקדמי, האמצעי חלק מהמכונית והחלק האחורי של המכונית, כגון אור הבלם האחורי, נורית המיקום האחורית, נעילת הדלת האחורית, ואפילו מוט השכבה הכפולה שילוב מאוחד בבקר כולל.
בקר שטח הגוף משלב בדרך כלל BCM, PEPS, TPMS, Gateway ופונקציות אחרות, אך יכול גם להרחיב את כוונון המושב, בקרת מראות אחוריות, בקרת מיזוג אוויר ופונקציות אחרות, ניהול מקיף ומאוחד של כל מפעיל, הקצאה סבירה ויעילה של משאבי המערכת . הפונקציות של בקר אזור גוף הן רבות, כפי שמוצג להלן, אך אינן מוגבלות לאלו המפורטות כאן.
(1) דרישות התפקיד
הדרישות העיקריות של אלקטרוניקה לרכב עבור שבבי בקרת MCU הן יציבות טובה יותר, אמינות, אבטחה, זמן אמת ומאפיינים טכניים אחרים, כמו גם ביצועי מחשוב גבוהים יותר ויכולת אחסון, ודרישות אינדקס צריכת חשמל נמוכות יותר. בקר שטח הגוף עבר בהדרגה מפריסה פונקציונלית מבוזרת לבקר גדול המשלב את כל הכוננים הבסיסיים של אלקטרוניקת הגוף, פונקציות מפתח, אורות, דלתות, חלונות וכו'. עיצוב מערכת בקרת שטח הגוף משלב תאורה, שטיפת מגבים, מרכזית מנעולי דלת בקרה, חלונות ובקרות אחרות, מפתחות חכמים PEPS, ניהול צריכת חשמל וכו'. כמו גם שער CAN, CANFD ו-FLEXRAY הניתנים להרחבה, רשת LIN, ממשק Ethernet וטכנולוגיית פיתוח ועיצוב מודולים.
באופן כללי, דרישות העבודה של פונקציות הבקרה הנ"ל עבור שבב הבקרה הראשי של MCU באזור הגוף באות לידי ביטוי בעיקר בהיבטים של ביצועי מחשוב ועיבוד, אינטגרציה פונקציונלית, ממשק תקשורת ואמינות. מבחינת דרישות ספציפיות, בשל ההבדלים התפקודיים בתרחישי יישומים פונקציונליים שונים באזור הגוף, כגון חלונות חשמליים, מושבים אוטומטיים, דלת תא מטען חשמלי ויישומי גוף אחרים, עדיין קיימים צורכי בקרת מנוע ביעילות גבוהה, יישומי גוף כאלה דורשים את MCU לשילוב אלגוריתם בקרה אלקטרוני של FOC ופונקציות אחרות. בנוסף, לתרחישי יישום שונים באזור הגוף יש דרישות שונות לתצורת הממשק של השבב. לכן, בדרך כלל יש צורך לבחור את MCU שטח הגוף בהתאם לדרישות התפקוד והביצועים של תרחיש היישום הספציפי, ועל בסיס זה, למדוד באופן מקיף את ביצועי עלות המוצר, יכולת האספקה והשירות הטכני וגורמים נוספים.
(2) דרישות ביצוע
מחווני ההתייחסות העיקריים של שבב MCU בקרת אזור הגוף הם כדלקמן:
ביצועים: ARM Cortex-M4F@ 144MHz, 180DMIPS, מטמון מטמון הוראות מובנה של 8KB, תמיכה בתוכנית ביצוע יחידת האצת Flash 0 המתנה.
זיכרון מוצפן בעל קיבולת גדולה: עד 512K Bytes eFlash, תמיכה באחסון מוצפן, ניהול מחיצות והגנת נתונים, תמיכה באימות ECC, 100,000 פעמים מחיקה, 10 שנים של שמירת נתונים; 144K Bytes SRAM, תומך בשוויון חומרה.
ממשקי תקשורת עשירים משולבים: תמיכה ב-GPIO, USART, UART, SPI, QSPI, I2C, SDIO, USB2.0, CAN 2.0B, EMAC, DVP וממשקים רבים.
סימולטור משולב בעל ביצועים גבוהים: תומך ב-ADC במהירות גבוהה של 12bit 5Msps, מגבר תפעולי עצמאי ממסילה למסילה, משווה אנלוגי במהירות גבוהה, 12bit 1Msps DAC; תמיכה במקור מתח התייחסות חיצוני לכניסה חיצונית, מקש מגע קיבולי רב-ערוצי; בקר DMA במהירות גבוהה.
תמיכה בקלט RC פנימי או שעון קריסטל חיצוני, איפוס אמינות גבוהה.
כיול מובנה RTC בזמן אמת, תמיכה בלוח שנה נצחי של שנה מעוברת, אירועי אזעקה, השכמה תקופתית.
תמיכה במונה תזמון דיוק גבוה.
תכונות אבטחה ברמת החומרה: מנוע האצת חומרה של אלגוריתמי הצפנה, תומך באלגוריתמים AES, DES, TDES, SHA1/224/256, SM1, SM3, SM4, SM7, MD5; הצפנת אחסון פלאש, ניהול מחיצות מרובות משתמשים (MMU), מחולל מספרים אקראיים אמיתיים TRNG, פעולת CRC16/32; תמיכה בהגנה על כתיבה (WRP), ברמות הגנת קריאה מרובות (RDP) (L0/L1/L2); תמיכה באתחול אבטחה, הורדת הצפנת תוכנית, עדכון אבטחה.
תמיכה בניטור כשלים בשעון ובניטור נגד הריסה.
UID של 96 סיביות ו-UCID של 128 סיביות.
סביבת עבודה אמינה במיוחד: 1.8V ~ 3.6V/-40℃ ~ 105℃.
(3) דפוס תעשייתי
המערכת האלקטרונית באזור הגוף נמצאת בשלב מוקדם של צמיחה עבור ארגונים זרים ומקומיים כאחד. לארגונים זרים כמו BCM, PEPS, דלתות וחלונות, בקר מושבים ומוצרים אחרים בעלי פונקציה יחידה יש הצטברות טכנית עמוקה, בעוד שלחברות הזרות הגדולות יש כיסוי רחב של קווי מוצרים, מה שמניח להם את הבסיס למוצרי אינטגרציה של מערכות . למפעלים מקומיים יש יתרונות מסוימים ביישום של גוף רכב אנרגיה חדש. קחו את BYD כדוגמה, ברכב האנרגיה החדש של BYD, אזור הגוף מחולק לאזורים השמאלי והימני, והתוצר של אינטגרציה של המערכת מסודר ומוגדר מחדש. עם זאת, במונחים של שבבי בקרת שטח הגוף, הספק העיקרי של MCU הוא עדיין Infineon, NXP, Renesas, Microchip, ST ויצרני שבבים בינלאומיים אחרים, וליצורי שבבים מקומיים יש כיום נתח שוק נמוך.
(4) חסמי תעשייה
מנקודת המבט של תקשורת, קיים תהליך האבולוציה של ארכיטקטורה מסורתית-ארכיטקטורה היברידית-פלטפורמת המחשב הסופית של כלי רכב. השינוי במהירות התקשורת, כמו גם הפחתת המחיר של כוח מחשוב בסיסי עם בטיחות תפקודית גבוהה הם המפתח, וניתן לממש בהדרגה את התאימות של פונקציות שונות ברמה האלקטרונית של הבקר הבסיסי בעתיד. לדוגמה, בקר אזור הגוף יכול לשלב פונקציות מסורתיות של BCM, PEPS, ופונקציות אדוות נגד צביטה. באופן יחסי, המחסומים הטכניים של שבב השליטה באזור הגוף נמוכים מאזור הכוח, אזור תא הטייס וכו', והשבבים הביתיים צפויים לקחת את ההובלה בפריצת דרך גדולה באזור הגוף ולהגשים בהדרגה החלפה ביתית. בשנים האחרונות, ל-MCU המקומי בשוק ההרכבה הקדמי והאחורי היה תנופת התפתחות טובה מאוד.
שבב שליטה בתא הטייס
החשמול, המודיעין והרשתות האיצו את התפתחות הארכיטקטורה האלקטרונית והחשמלית לרכב לכיוון של בקרת תחום, וגם תא הטייס מתפתח במהירות ממערכת הבידור האודיו והווידאו של הרכב לתא הטייס החכם. תא הטייס מוצג עם ממשק אינטראקציה בין אדם למחשב, אך בין אם זו מערכת המידע והבידור הקודמת או תא הטייס החכם הנוכחי, בנוסף ל-SOC חזק עם מהירות מחשוב, הוא צריך גם MCU בזמן אמת גבוה להתמודד איתו אינטראקציית הנתונים עם הרכב. הפופולריות ההדרגתית של כלי רכב מוגדרי תוכנה, OTA ו-Autosar בתא הטייס החכם הופכת את הדרישות למשאבי MCU בתא הטייס לגבוהות יותר. לידי ביטוי באופן ספציפי בביקוש הגובר לקיבולת FLASH ו-RAM, הביקוש לספירת PIN עולה גם הוא, פונקציות מורכבות יותר דורשות יכולות הפעלה חזקות יותר של תוכנית, אך יש להן גם ממשק אוטובוס עשיר יותר.
(1) דרישות התפקיד
MCU באזור תא הנוסעים מיישם בעיקר ניהול צריכת חשמל של המערכת, ניהול תזמון הפעלה, ניהול רשת, אבחון, אינטראקציה עם נתוני רכב, מפתח, ניהול תאורה אחורית, ניהול מודול שמע DSP/FM, ניהול זמן מערכת ופונקציות נוספות.
דרישות משאבי MCU:
· לתדר הראשי ולהספק המחשוב יש דרישות מסוימות, התדר הראשי הוא לא פחות מ-100 מגה-הרץ והספק המחשוב אינו פחות מ-200 DMIPS;
· שטח אחסון Flash הוא לא פחות מ-1MB, עם קוד Flash ומחיצה פיזית של Data Flash;
· זיכרון RAM לא פחות מ-128KB;
· דרישות רמת בטיחות תפקודית גבוהות, יכולות להגיע לרמת ASIL-B;
· תמיכה ב-ADC רב ערוצי;
· תמיכה רב-ערוצית CAN-FD;
· תקנת רכב דרגה AEC-Q100 דרגה1;
· תמיכה בשדרוג מקוון (OTA), תמיכה ב-Flash בבנק כפול;
· נדרש מנוע הצפנת מידע ברמת SHE/HSM-אור ומעלה כדי לתמוך באתחול בטוח;
· ספירת פינים היא לא פחות מ-100PIN;
(2) דרישות ביצוע
IO תומך בספק מתח רחב (5.5v~2.7v), יציאת IO תומכת בשימוש במתח יתר;
כניסות אותות רבות משתנות בהתאם למתח של סוללת ספק הכוח, ומתח יתר עלול להתרחש. מתח יתר יכול לשפר את יציבות ואמינות המערכת.
חיי זיכרון:
מחזור החיים של המכונית הוא יותר מ-10 שנים, כך שאחסון תוכניות MCU ואחסון נתונים של המכונית צריכים להיות בעלי חיים ארוכים יותר. אחסון תוכניות ואחסון נתונים צריכים להיות בעלי מחיצות פיזיות נפרדות, ואחסון התוכנית צריך להימחק פחות פעמים, אז Endurance> 10K, בעוד שאחסון הנתונים צריך להימחק בתדירות גבוהה יותר, ולכן צריך להיות לו מספר גדול יותר של פעמים מחיקה . עיין במחוון הבזק הנתונים סיבולת>100K, 15 שנים (<1K). 10 שנים (<100K).
ממשק אפיק תקשורת;
עומס תקשורת האוטובוסים על הרכב הולך ועולה, כך שה-CAN המסורתי כבר לא עומד בדרישת התקשורת, דרישת האוטובוסים המהירים של ה-CAN-FD הולכת וגוברת, התמיכה ב-CAN-FD הפכה בהדרגה לתקן ה-MCU .
(3) דפוס תעשייתי
נכון לעכשיו, שיעור ה-MCU לתא חכם מקומי עדיין נמוך מאוד, והספקים העיקריים הם עדיין NXP, Renesas, Infineon, ST, Microchip ויצרני MCU בינלאומיים אחרים. מספר יצרני MCU מקומיים היו בפריסה, עדיין נותר לראות את ביצועי השוק.
(4) חסמי תעשייה
רמת הוויסות החכמה של מכונית תא הנוסעים ורמת הבטיחות התפקודית אינן גבוהות מדי יחסית, בעיקר בגלל הצטברות הידע והצורך באיטרציה ושיפור מתמשכים של המוצר. יחד עם זאת, מכיוון שאין הרבה קווי ייצור של MCU במפעלים מקומיים, התהליך הוא אחורה יחסית, ולוקח פרק זמן עד להשגת שרשרת אספקת הייצור הלאומית, וייתכנו עלויות גבוהות יותר, ולחץ התחרות עם יצרנים בינלאומיים גדולים יותר.
יישום שבב בקרה ביתי
שבבי בקרת רכב מבוססים בעיקר על MCU לרכב, ארגונים מובילים מקומיים כמו Ziguang Guowei, Huada Semiconductor, Shanghai Xinti, Zhaoyi Innovation, Jiefa Technology, Xinchi Technology, Beijing Junzheng, Shenzhen Xihua, Shanghai Qipuwei, National Technology וכו', כולם כוללים רצפי מוצרי MCU בקנה מידה של מכוניות, מוצרי ענק בחו"ל, המבוססים כיום על ארכיטקטורת ARM. ארגונים מסוימים ביצעו גם מחקר ופיתוח של ארכיטקטורת RISC-V.
נכון לעכשיו, שבב תחום בקרת הרכב המקומי משמש בעיקר בשוק ההעמסה הקדמית לרכב, והוא מיושם על המכונית בתחום המרכב ותחום המידע והבידור, בעוד שבתחום השלדה, הכוח ועוד, הוא עדיין נשלט על ידי ענקיות שבבים בחו"ל כמו stmicroelectronics, NXP, Texas Instruments ו-Microchip Semiconductor, ורק כמה ארגונים מקומיים הבינו יישומי ייצור המוני. נכון לעכשיו, יצרנית השבבים המקומית Chipchi תשחרר מוצרי סדרת שבב בקרה E3 בעלי ביצועים גבוהים המבוססים על ARM Cortex-R5F באפריל 2022, עם רמת בטיחות תפקודית שתגיע ל-ASIL D, רמת טמפרטורה תומכת ב-AEC-Q100 Grade 1, תדר מעבד עד 800MHz , עם עד 6 ליבות מעבד. זהו המוצר בעל הביצועים הגבוהים ביותר ב-MCU הקיים בייצור המוני לרכב, הממלא את הפער בשוק המקומי ה-high-end רמת הבטיחות הגבוהה של מדי רכב MCU, עם ביצועים גבוהים ואמינות גבוהה, ניתן להשתמש ב-BMS, ADAS, VCU, על ידי -שלדת תיל, מכשיר, HUD, מראה אחורית חכמה ושדות שליטה מרכזיים אחרים ברכב. יותר מ-100 לקוחות אימצו את E3 לעיצוב מוצר, כולל GAC, Geely וכו'.
יישום של מוצרי ליבה של בקר מקומי
זמן פרסום: 19 ביולי 2023
