Ein Fahrzeug mit herkömmlichem Kraftstoff benötigt etwa 500 bis 600 Chips, und etwa 1.000 leichte Mischfahrzeuge, Plug-in-Hybride und reine Elektrofahrzeuge benötigen mindestens 2.000 Chips.
Dies bedeutet, dass im Zuge der rasanten Entwicklung intelligenter Elektrofahrzeuge nicht nur die Nachfrage nach Chips mit fortschrittlichen Prozessen weiter zunimmt, sondern auch die Nachfrage nach herkömmlichen Chips weiter steigen wird. Dies betrifft die MCU. Neben der zunehmenden Anzahl von Fahrrädern bringt der Domänencontroller auch neue Anforderungen an MCUs mit sich, die hohe Sicherheit, hohe Zuverlässigkeit und hohe Rechenleistung erfordern.
MCU (MicroController Unit), auch bekannt als Ein-Chip-Mikrocomputer/Mikrocontroller/Ein-Chip-Mikrocomputer, integriert CPU, Speicher und Peripheriefunktionen auf einem einzigen Chip und bildet so einen Computer auf Chipebene mit Steuerfunktion. Er wird hauptsächlich zur Signalverarbeitung und -steuerung verwendet. Er bildet den Kern des intelligenten Steuerungssystems.
MCUs und Automobilelektronik, Industrie, Computer und Netzwerke, Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräte und das Internet der Dinge sind eng mit unserem Leben verbunden. Autoelektronik ist der größte Markt in der Automobilelektronik, und Autoelektronen machen weltweit 33 % aus.
MCU-Struktur
MCU besteht hauptsächlich aus dem Zentralprozessor CPU, dem Speicher (ROM und RAM), der Eingangs- und Ausgangs-E/A-Schnittstelle, dem seriellen Port, dem Zähler usw.
CPU: Die Central Processing Unit (CPU), ein zentraler Prozessor, ist die Kernkomponente der MCU. Die Komponenten können arithmetische Logikoperationen, Bitvariablenverarbeitung und Datenübertragung durchführen. Die Steuerteile koordinieren die Arbeit zeitgesteuert, um die Anweisungen zu analysieren und auszuführen.
ROM: Nur-Lese-Speicher ist ein Programmspeicher, der zum Speichern von Programmen verwendet wird, die von Herstellern geschrieben wurden. Die Informationen werden zerstörungsfrei gelesen. Essenz
RAM: Random Access Memory ist ein Datenspeicher, der Daten direkt mit der CPU austauscht. Die Daten können nach einem Stromausfall nicht gespeichert werden. Das Programm kann während der Ausführung jederzeit geschrieben und gelesen werden. Es wird im Allgemeinen als temporäres Datenspeichermedium für Betriebssysteme oder andere laufende Programme verwendet.
Die Beziehung zwischen CPU und MCU:
Die CPU ist der Kern der Betriebssteuerung. Neben der CPU enthält die MCU auch ROM oder RAM, einen Chip auf Chipebene. Gängige Chips sind SOC (System On Chip), sogenannte Chips auf Systemebene, die Code auf Systemebene speichern und ausführen können, darunter QNX, Linux und andere Betriebssysteme, einschließlich mehrerer Prozessoreinheiten (CPU+GPU+DSP+NPU+Speicher+Schnittstelleneinheit).
MCU-Ziffern
Die Zahl bezieht sich auf die Breite der MCU, die jeweils Daten verarbeitet. Je höher die Anzahl der Ziffern, desto stärker ist die Datenverarbeitungskapazität der MCU. Derzeit sind 8, 16 und 32 Ziffern am wichtigsten, wobei 32 Bit den größten Anteil ausmachen und schnell wachsen.
In der Automobilelektronik sind 8-Bit-MCUs kostengünstig und einfach zu entwickeln. Derzeit werden sie vor allem für relativ einfache Steuerungen wie Beleuchtung, Regenwasser, Fenster, Sitze und Türen eingesetzt. Für komplexere Anwendungen wie Instrumentenanzeigen, Fahrzeug-Unterhaltungsinformationssysteme, Leistungssteuerungssysteme, Fahrwerk, Fahrerassistenzsysteme usw. werden jedoch hauptsächlich 32-Bit-MCUs eingesetzt. Mit der Weiterentwicklung der Elektrifizierung, Intelligenz und Vernetzung von Fahrzeugen steigen auch die Anforderungen an die Rechenleistung der MCUs immer weiter an.
MCU-Fahrzeugauthentifizierung
Bevor der MCU-Lieferant in das OEM-Lieferkettensystem eintritt, müssen im Allgemeinen drei wichtige Zertifizierungen abgeschlossen werden: Die Entwurfsphase muss dem funktionalen Sicherheitsstandard ISO 26262 entsprechen, die Fluss- und Verpackungsphase muss den Standards AEC-Q001–004 und IATF16949 entsprechen und während der Zertifizierungstestphase müssen die Standards AEC-Q100/Q104 eingehalten werden.
Unter ihnen definiert ISO 26262 die vier Sicherheitsstufen von ASIL, von niedrig bis hoch, A, B, C und D; AEC-Q100 ist in vier Zuverlässigkeitsstufen unterteilt, von niedrig bis hoch, 3, 2, 1 und 0, bzw. 3, 2, 1 und 0. Wesentliche Merkmale: Die Zertifizierung der AEC-Q100-Reihe dauert im Allgemeinen 1–2 Jahre, während die Zertifizierung nach ISO 26262 schwieriger ist und einen längeren Zyklus umfasst.
Die Anwendung von MCU in der intelligenten Elektrofahrzeugindustrie
Die Anwendung von MCUs in der Automobilindustrie ist sehr vielfältig. Sie finden beispielsweise Anwendung in Karosseriezubehör, Antriebssystemen, Fahrwerken, Fahrzeuginformations- und Unterhaltungselektronik sowie im intelligenten Fahren. Mit dem Beginn der Ära intelligenter Elektrofahrzeuge wird die Nachfrage nach MCU-Produkten noch stärker steigen.
Elektrifizierung:
1. Batteriemanagementsystem BMS: BMS muss das Laden und Entladen, die Temperatur und den Batterieausgleich steuern. Die Hauptsteuerplatine benötigt eine MCU, und jede Slave-Konsole benötigt ebenfalls eine MCU.
2.Fahrzeugsteuerung VCU: Das Energiemanagement von Elektrofahrzeugen erfordert eine Verbesserung der Fahrzeugsteuerung und ist gleichzeitig mit 32-Bit-High-End-MCUs ausgestattet, die sich von den Plänen der einzelnen Fabriken unterscheiden.
3.Motorsteuerung/Getriebesteuerung: Originalersatz, Wechselrichtersteuerung für Elektrofahrzeuge, MCU, Motorsteuerung für Fahrzeuge mit alternativer Ölversorgung. Aufgrund der hohen Motordrehzahl muss das Untersetzungsgetriebe abgebremst werden. Die Getriebesteuerung.
Intelligenz:
1. Der inländische Automobilmarkt befindet sich derzeit noch in der L2-Hochgeschwindigkeitsdurchdringungsphase. Aus Kosten- und Leistungsgründen setzen OEMs bei der Erweiterung der ADAS-Funktion weiterhin auf eine verteilte Architektur. Mit zunehmender Laderate steigt auch die MCU für die Sensorinformationsverarbeitung.
2. Aufgrund der zunehmenden Anzahl von Cockpitfunktionen wird die Rolle von Chips mit höherer neuer Energie immer wichtiger und der entsprechende MCU-Status hat abgenommen.
Handwerk
Die MCU selbst stellt vorrangige Anforderungen an die Rechenleistung und keine hohen Anforderungen an fortschrittliche Prozesse. Gleichzeitig schränkt der integrierte Speicher die Verbesserung des MCU-Prozesses ein. MCU-Produkte werden im 28-nm-Prozess gefertigt. Die Spezifikationen der Fahrzeugvorschriften beziehen sich hauptsächlich auf 8-Zoll-Wafer. Einige Hersteller, insbesondere IDM, haben begonnen, auf eine 12-Zoll-Plattform umzusteigen.
Die aktuellen 28-nm- und 40-nm-Prozesse sind der Mainstream des Marktes.
Typische Unternehmen im In- und Ausland
Im Vergleich zu Konsum- und Industrie-MCUs stellen MCUs auf Automobilebene höhere Anforderungen hinsichtlich Betriebsumgebung, Zuverlässigkeit und Lieferzyklus. Darüber hinaus ist der Markteintritt schwierig, sodass die Marktstruktur für MCUs insgesamt relativ konzentriert ist. Im Jahr 2021 machten die fünf weltweit führenden MCU-Unternehmen 82 % aus.
Derzeit befindet sich die MCU auf Autoebene in meinem Land noch in der Einführungsphase und die Lieferkette verfügt über ein großes Potenzial für eine Alternative im Inland und auf dem Land.
Beitragszeit: 08.07.2023
