Một chiếc xe chạy bằng nhiên liệu truyền thống cần khoảng 500 đến 600 con chip, và khoảng 1.000 xe hỗn hợp hạng nhẹ, xe hybrid cắm điện và xe điện hoàn toàn cần ít nhất 2.000 con chip.
Điều này có nghĩa là trong quá trình phát triển nhanh chóng của xe điện thông minh, không chỉ nhu cầu về chip xử lý tiên tiến tiếp tục tăng mà nhu cầu về chip truyền thống cũng sẽ tiếp tục tăng. Đây chính là MCU. Bên cạnh sự gia tăng về số lượng xe đạp, bộ điều khiển miền cũng mang đến nhu cầu mới về MCU có tính bảo mật cao, độ tin cậy cao và công suất tính toán cao.
MCU (Vi điều khiển) là một đơn vị vi xử lý, còn được gọi là vi máy tính/vi điều khiển/vi máy tính đơn chip, tích hợp CPU, bộ nhớ và các chức năng ngoại vi trên một chip duy nhất để tạo thành một máy tính cấp chip có chức năng điều khiển. Nó chủ yếu được sử dụng để xử lý tín hiệu và điều khiển. Đây là cốt lõi của hệ thống điều khiển thông minh.
MCU và thiết bị điện tử ô tô, công nghiệp, máy tính và mạng, thiết bị điện tử tiêu dùng, thiết bị gia dụng và Internet vạn vật (IoT) có mối liên hệ mật thiết với cuộc sống của chúng ta. Điện tử ô tô là thị trường lớn nhất trong lĩnh vực điện tử ô tô, và điện tử ô tô chiếm 33% thị phần toàn cầu.
Cấu trúc MCU
MCU chủ yếu bao gồm bộ xử lý trung tâm CPU, bộ nhớ (ROM và RAM), giao diện I/O đầu vào và đầu ra, cổng nối tiếp, bộ đếm, v.v.
Bộ xử lý: Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit), hay còn gọi là bộ xử lý trung tâm, là thành phần cốt lõi bên trong MCU. Các thành phần này có thể thực hiện các phép toán logic số học dữ liệu, xử lý biến bit và truyền dữ liệu. Các bộ phận điều khiển phối hợp công việc theo trình tự thời gian nhất định để phân tích và thực hiện các lệnh.
ROM: Bộ nhớ chỉ đọc là bộ nhớ chương trình được sử dụng để lưu trữ các chương trình do nhà sản xuất viết. Thông tin được đọc theo cách không phá hủy.
ĐẬP: Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, là bộ nhớ dữ liệu trao đổi dữ liệu trực tiếp với CPU, dữ liệu không thể được duy trì sau khi mất điện. Chương trình có thể được ghi và đọc bất cứ lúc nào khi đang chạy, thường được sử dụng làm phương tiện lưu trữ dữ liệu tạm thời cho hệ điều hành hoặc các chương trình đang chạy khác.
Mối quan hệ giữa CPU và MCU:
CPU là cốt lõi của điều khiển vận hành. Ngoài CPU, MCU còn chứa ROM hoặc RAM, là chip cấp chip. Các loại phổ biến là SOC (Hệ thống trên chip), được gọi là chip cấp hệ thống, có thể lưu trữ và chạy mã cấp hệ thống, chạy QNX, Linux và các hệ điều hành khác, bao gồm nhiều bộ xử lý (CPU + GPU + DSP + NPU + bộ nhớ + bộ giao diện).
Chữ số MCU
Con số này biểu thị độ rộng của MCU xử lý dữ liệu. Số lượng chữ số càng cao thì khả năng xử lý dữ liệu của MCU càng mạnh. Hiện nay, quan trọng nhất là 8, 16 và 32 chữ số, trong đó 32 bit chiếm tỷ lệ lớn nhất và đang phát triển nhanh chóng.
Trong các ứng dụng điện tử ô tô, chi phí của MCU 8 bit thấp và dễ phát triển. Hiện nay, nó chủ yếu được sử dụng cho các điều khiển tương đối đơn giản, chẳng hạn như đèn chiếu sáng, nước mưa, cửa sổ, ghế ngồi và cửa ra vào. Tuy nhiên, đối với các khía cạnh phức tạp hơn, chẳng hạn như màn hình hiển thị, hệ thống thông tin giải trí trên xe, hệ thống điều khiển công suất, khung gầm, hệ thống hỗ trợ lái xe, v.v., chủ yếu là MCU 32 bit, và sự phát triển liên tục của điện khí hóa ô tô, trí tuệ nhân tạo và mạng, thì yêu cầu về năng lực tính toán của MCU cũng ngày càng cao.
Xác thực xe MCU
Trước khi nhà cung cấp MCU tham gia vào hệ thống chuỗi cung ứng OEM, nhìn chung cần phải hoàn thành ba chứng nhận chính: giai đoạn thiết kế phải tuân theo tiêu chuẩn bảo mật chức năng ISO 26262, giai đoạn lưu thông và đóng gói phải tuân theo AEC-Q001 ~ 004 và IATF16949, cũng như trong giai đoạn thử nghiệm chứng nhận phải tuân theo AEC-Q100/Q104.
Trong đó, ISO 26262 định nghĩa bốn cấp độ bảo mật của ASIL, từ thấp đến cao là A, B, C và D; AEC-Q100 được chia thành bốn cấp độ tin cậy, từ thấp đến cao là 3, 2, 1 và 0, tương ứng là 3, 2, 1 và 0. Bản chất Chứng nhận chuỗi AEC-Q100 thường mất 1-2 năm, trong khi chứng nhận ISO 26262 khó hơn và chu kỳ dài hơn.
Ứng dụng của MCU trong ngành công nghiệp xe điện thông minh
Ứng dụng của MCU trong ngành công nghiệp ô tô rất rộng. Ví dụ, bảng điều khiển phía trước được ứng dụng từ phụ kiện thân xe, hệ thống điện, khung gầm, giải trí thông tin xe và lái xe thông minh. Với sự ra đời của kỷ nguyên xe điện thông minh, nhu cầu của mọi người đối với các sản phẩm MCU sẽ còn mạnh mẽ hơn nữa.
Điện hóa:
1. Hệ thống quản lý pin BMS: BMS cần kiểm soát quá trình sạc và xả, nhiệt độ và cân bằng pin. Bo mạch điều khiển chính cần một MCU, và mỗi bảng điều khiển phụ cũng cần một MCU;
2.Bộ điều khiển xe VCU:Quản lý năng lượng xe điện cần phải tăng cường bộ điều khiển xe, đồng thời được trang bị MCU cao cấp 32-bit, khác với thiết kế của từng nhà máy;
3.Bộ điều khiển động cơ/bộ điều khiển hộp số: thay thế linh kiện, MCU điều khiển biến tần xe điện, bộ điều khiển động cơ xe dầu thay thế. Do tốc độ động cơ cao, bộ giảm tốc cần được giảm tốc. Bộ điều khiển hộp số.
Trí thông minh:
1. Hiện tại, thị trường ô tô trong nước vẫn đang trong giai đoạn thâm nhập tốc độ cao L2. Xét về chi phí và hiệu suất tổng thể, các OEM đang tăng cường chức năng ADAS bằng cách áp dụng kiến trúc phân tán. Cùng với việc tăng tốc độ tải, MCU xử lý thông tin cảm biến cũng tăng theo.
2. Do số lượng chức năng buồng lái ngày càng tăng, vai trò của chip năng lượng mới cao hơn ngày càng trở nên quan trọng hơn và vị thế của MCU tương ứng đã giảm xuống.
Thủ công
Bản thân MCU có yêu cầu ưu tiên về sức mạnh tính toán và không có yêu cầu cao đối với các quy trình tiên tiến. Đồng thời, bộ nhớ nhúng tích hợp cũng hạn chế việc cải tiến quy trình MCU. Các sản phẩm MCU sử dụng quy trình 28nm. Thông số kỹ thuật của các quy định về xe chủ yếu là wafer 8 inch. Một số nhà sản xuất, đặc biệt là IDM, đã bắt đầu chuyển sang nền tảng 12 inch.
Các quy trình 28nm và 40nm hiện nay là quy trình chính của thị trường.
Các doanh nghiệp tiêu biểu trong và ngoài nước
So với MCU cấp tiêu dùng và công nghiệp, MCU cấp ô tô có yêu cầu cao hơn về môi trường vận hành, độ tin cậy và chu kỳ cung ứng. Hơn nữa, việc gia nhập thị trường khó khăn nên cơ cấu thị trường MCU nhìn chung khá tập trung. Năm 2021, năm công ty MCU hàng đầu thế giới chiếm 82%.
Hiện tại, MCU cấp độ ô tô của nước tôi vẫn đang trong giai đoạn giới thiệu và chuỗi cung ứng có tiềm năng lớn để thay thế trên đất liền và trong nước.
Thời gian đăng: 08-07-2023
