SPC56系列PowerArchitecture32位汽車微控制器

近日，意法半導體（STMicroelectronics）通過延長適用于車身，底盤和安全微控制器的壽命延長來推動汽車創新通過延長壽命計劃到20年，SPC56汽車微控制器的可用性至少可以保證到2034年。

由將整合的設計和經過驗證的軟件輕松地移植到新的應用程序中，用戶可以延長其成功產品的使用壽命，并繼續依靠SPC56通用和高性能汽車微控制器進行新設計，從而節省了開發資源和成本。

SPC56系列PowerArchitecture32位汽車微控制器通過單核和多核選件提供了可擴展的性能，其非易失性存儲器密度為256KB至4MB。MCU具有多種外部接口，并支持流行的汽車連接標準，例如LINFlex，FlexCAN和FlexRay，同時還包括10位和12位分辨率的ADC以及多個DSPI串行外設接口。

SPC56系列包括為車身和網關應用量身定制的通用汽車微控制器，提供豐富的連接選項，包括I2C，快速以太網，帶有看門狗和定時器（eTPU，eMIOS）的靈活ADC通道。SPC56性能MCU面向動力總成和底盤安全領域（例如安全氣囊控制），通過多核選件提供更高的性能。對于安全性至關重要的應用，設計人員可以從支持ASIL-D功能安全性的器件中進行選擇。內置的安全功能包括存儲器糾錯碼（ECC）保護，故障收集和控制單元（FCCU）以及芯片故障安全模式。

SPC5系列32位汽車微控制器旨在適應各種汽車應用，從網關，電動汽車和ADAS到發動機和變速箱控制，車身，底盤和安全性。

SPC5微控制器基于Power PC架構，提供多達3個內核，工作頻率高達200 MHz，結溫為165°C。

設計符合汽車AEC-Q100標準，SPC5微控制器可提供：

壽命：15年保證，對于SPC56系列可延長至20年

安全性：高達ASIL-D

安全性：具有符合Evita和SHE的硬件加速（HSM）的安全密鑰存儲。

工作溫度：-40至165°C（T J）時可保證完全工作

數據完整性：高達10 MB的ECC閃存，250 Kcycles的耐久性和高溫數據保留能力

通信：CAN-FD，以太網，LIN，DSPI和FlexRay。

NXP Semiconductors FS6600 S32S2 MCU用安全SBC

NXP Semiconductors FS6600安全SBC是一款汽車用、功能安全的多輸出電源集成電路。FS6600 SBC是S32S2微控制器的主要配套芯片。FS6600的環境工作溫度范圍為-40℃至125℃，電源電壓范圍為-0.3V至60V或2.7V至60V。

NXP FS6600電源IC包括多開關模式和線性穩壓器，具有增強的安全特性，包含故障安全輸出。這包括FS6600集成到全部件安全導向系統中，最高達到ASIL D級安全完整性。該器件設計符合ISO 26262標準，并將滿足AEC-Q100 rev H的要求。

FS6600 S32S2 MCU用安全SBC設計用于傳動系、安全和底盤汽車應用。

Operating Characteristics

特性

最大輸入電壓：60VDC

多個SMPS和LDO，為S32S2微控制器供電

待機OFF模式：10uA超低休眠電流

帶CRC的32位SPI接口

ASIL D用FIT，帶獨立安全監控單元

規范

環境工作溫度范圍：-40℃至125℃（最小值至最大值）

器件功能 - 線性穩壓器、安全電源和SMPS

過熱、過壓、欠壓、限流保護

電源電壓：-0.3V至60V、2.7V至60V（最小值至最大值）

應用

電池管理系統

電氣牽引

高壓直流/直流轉換器

混合動力汽車(HEV)應用

內燃機

框圖

MCU是汽車控制的核心芯片

微控制器（Micro-controller Unit，簡稱MCU）是指把中央處理器的規格與規格做適當縮減，并將內存、計數器、模數轉換器（A/D轉換）、異步收發傳輸器（UART）、可編程邏輯控制器（PLC）以及各種輸入輸出結構等整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機，被廣泛地應用在消費電子、計算機和通信、工業、汽車電子、物聯網等領域。傳統應用的升級以及新興應用的帶動，仍在不斷觸發MCU潛力。

隨著智能汽車的發展，用戶對汽車的安全性、穩定性、智能性不斷提出更新的要求，每一個車載功能的實現都需要復雜的芯片組和算法的穩定支撐，MCU將發揮更大的作用。

常用的車用半導體芯片主要分為控制類半導體、功率類半導體和傳感器，MCU一般是用于汽車控制的核心芯片。IC Insight數據顯示，2019年車規級MCU銷售額占MCU總銷售額的39%，預計車規級MCU的需求和用量也將進一步提升。對于智能汽車來講，車規級MCU的應用范圍將更為廣泛，無論是簡單的駕車操作，比如發動機控制、雨刷器、車窗控制、電動座椅、空調等控制單元，還是到復雜且智能的車載功能，比如車身動力、行車控制、信息娛樂、輔助駕駛等，每一個功能的實現都需要復雜的芯片組和穩定的算法作為支撐。iSuppli報告稱，一輛汽車內的半導體器件數量中，MCU芯片約占30%，平均每輛汽車大約需要70顆MCU，而一輛新能源汽車大約需要300多顆。

MCU將是“汽車大腦”的重要組成

MCU作為汽車智能大腦，扮演核心的“思考、運算、控制”的功能，隨著汽車的電子電器架構向集中式演進，MCU不僅需要繼續承擔色彩信息、空間信息等高維數據的采集、轉換和傳送功能，還需要承擔智能決策控制的核心角色，隨著自動駕駛等級的逐步提高，MCU市場有望加速增長。

以自動駕駛車輛的電子控制系統為例。在駕駛過程中，各類傳感器會將采集的數據傳送給底盤系統、動力系統、制動系統和駕駛系統的MCU中，由MCU進行數據的采集和轉換，并傳遞給中央系統進行數學運算和駕駛決策制定，中央系統會繼續將決策指令傳回到MCU中，由MCU傳達到底盤系統、動力系統、制動系統和駕駛系統中的執行對象來進行指令的執行，從而實現MCU對各個執行對象的智能控制。

圖3 MCU成PC端與信息采集的核心樞紐

以新能源汽車的車輛控制系統為例。整車控制器（Vehicle Controller Unit，簡稱VCU）是實現整車控制決策的核心電子控制單元，是新能源汽車的中央控制單元。VCU通過采集油門踏板、擋位、剎車踏板等信號來判斷駕駛員的駕駛意圖，并通過監測車輛狀態（車速、溫度等）信息，由VCU判斷處理后，通過MCU向動力系統、動力電池系統發送車輛的運行狀態控制指令，從而實現對發動機和車載電力系統工作模式的控制。

圖4新能源汽車整車控制器示意圖

智能網聯推動車規級MCU升級，32位已成主流發展方向
在ADAS以及自動駕駛領域中，MCU主要配合負責感知的高算力MPU或SoC，根據當前車輛的運動狀況和感知目標進行控制變量的計算。在汽車向智能化系統演變的過程中，行業和政策對于智能汽車安全性、環保性的規定越來越高，所以對MCU的控制運算能力有了更高的要求。尤其是域控制器和眾多ECU的執行架構成為了汽車電子控制的主流架構，其對算力、網絡接口的功能有了更高的需求，同時需要降低功耗，這對MCU芯片提出了更高的要求，也直接推動了車規級MCU的升級。

從總線寬度方面，車規級MCU逐漸由8/16位升級到32位，32位MCU工作頻率大多在100-350MHz之間，處理能力和執行效能比8/16位更好，其應用也更為寬泛。此外，隨著先進制程工藝的采用，32位MCU的成本逐年降低，價格上將更有競爭力。未來，隨著汽車智能化程度的不斷增加，車規級MCU將向多功能集成及超低功耗方向發展，且使用數量將不斷增加；同時，大量使用的車載傳感器、車載攝像頭，也需要高性能的MCU來做模擬數據的運算處理與驅動控制。因此，在未來更高階自動駕駛等級的汽車中，加以多傳感器融合的大趨勢下，32位車規級MCU將成為主流產品。

圖5車規級MCU的應用領域

從工藝制程方面，目前主流為55nm工藝制程，未來40nm和22nm制程有望得到推廣。相對于目前集成電路5nm、3nm的先進制程，40nm和22nm并不是前沿的技術節點，不過對于車規級MCU已經足夠。工藝越先進的MCU動態功耗越好，但靜態功耗反而會因此變差，市場普遍認為40nm和22nm是非常適合MCU的技術節點，在這兩個尺寸上面的MCU可以實現成本最優。

本文數據及資料來源自ST、NXP、Mouser、MIKROE、電子迷、經緯恒潤、工研院，國泰君安證券研究等官網

原文標題：車規級MCU新品介紹：ST SPC56和NXP FS6600系列

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責任編輯：haq