來源:英飛凌汽車電子生態圈
英家 MCU 之 AURIX™
作為全球汽車半導體市場的領導者，英飛凌持續塑造未來移動的創新之路。
為擴展其領先的 AURIX™ 微控制器系列，英飛凌推出了用於電動交通、ADAS 、汽車 E/E 架構和經濟型人工智慧（AI）應用的新一代 AURIX™ TC4x 系列 28 納米微控制器（MCU）。
第一批 AURIX™ TC4x 樣品已用於主要客戶的設計中。
從本月起，英飛凌專家將在每個月推出 1-2 篇 AURIX™ TC4x 技術文章，詳細闡述其各個功能模組，以説明大家快速學習瞭解 AURIX™ TC4x。b>
英飛凌 AURIX™ 發展歷程
TriCore™ 內核架構自從 1999 年誕生，先後經歷了 4 代單核版本的單片機，AURIX™ 是基於 TriCore™ 內核的多核架構單片機。
- 2014 年推出的第一代 AURIX™ TC2x 集成了多達三個 TriCore™ 內核。
TC2x 系列單片機內部集成了安全管理單元 SMU ，對單片機內部的各個模組進行安全管理，電源供電 PMIC 晶片 TLF35584 除了完成電源供電，還可以和單片機交互，搭配 SafeTlib™ 軟體可以實現自檢並監控單片機運行是否正常，出現異常的情況下可以觸發安全機制，使系統進入安全狀態。
- 2018 年推出的第二代 AURIX™ TC3x 集成了多達六個 TriCore™ 內核，將單片機性能提升到了一個新高度。
AURIX™ TC3x 系列單片機擁有卓越的即時性，全系型號可以達到功能安全最高等級 ASIL-D，集成了資訊安全硬體加密模組，還有強大的互聯介面，使其尤其適合眾多汽車應用。
- 2021 年推出的新一代 AURIX™ TC4x 系列為領先的 AURIX™ TC3x 系列提供了向上升級的途徑。
它採用下一代 TriCore™ 1.8 內核，以及可擴展的增強性能的加速器套件。其中包括新的並行處理單元（PPU），這是一種 SIMD 向量數位訊號處理器（DSP），可滿足各種人工智慧拓撲結構的需求，包括即時控制和雷達後處理等各種用例。產品系列的可擴展、高相容性設計，使得使用者可以採用通用的軟體架構，從而大大節省了平臺軟體費用。
AURIX™ TC4x 應用領域及特性概覽
AURIX™ TC4x 面向廣泛的汽車應用，包括基於域控和區控的 E/E 架構對功能集成的強烈需求，通過安全系統支援電動交通和自動駕駛的發展。英飛凌的 AURIX™ TC4x 提供增強的連線性，包括先進的功能安全和資訊安全，進一步夯實英飛凌在高可靠高安全汽車電子產品領域的領先地位。
此外，新的 SOTA（軟體空中升級）功能有助於滿足主機廠對快速、安全的車到雲連接的需求，實現現場更新以及車輛使用過程中的診斷和分析。新的 AURIX™ TC4x 系列 MCU 支援 5 Gbit 乙太網和 PCI Express® 等高速通信介面，以及 CAN-XL 和 10BASE T1S 乙太網等新的通訊介面。網路輸送量和連線性的提高為客戶提供了實施新 E/E 架構所需的性能和靈活性。
完善的 AURIX™ TC4x 生態體系
考慮到汽車複雜性的不斷增加以及人工智慧技術的實現，AURIX™ TC4x 生態系統受到了極大關注，以確保產品快速上市和易於使用。英飛凌正與 Synopsys 合作，加快 AURIX™ TC4x 系列的軟體發展。用於 TC4x 的 Synopsys Virtualizer™ 開發套件（VDK）可在設計週期的更早階段進行軟體發展。用於 AURIX™ TC4x 的 Synopsys DesignWare® ARC® MetaWare 工具包提供了為 PPU 開發軟體所需的最佳編譯器、調試器和庫以及模擬器。
其他合作夥伴也將提供相應的產品，並支援 MATLAB 自動代碼生成，以實現快速原型開發。得益於跨代可擴展的相容設計，已經使用現有 AURIX™ MCU 的客戶將縮短開發時間，加快產品上市，並從中獲益。顯著的硬體和軟體相容性使客戶可以廣泛地重複使用現有的 TC3x 演算法和生態系統。
AURIX™ TC4x 系列的主要特點一覽
- TriCore™ 和 AURIX™ 加速套件提供高性能算力和經濟的人工智慧
- 多達 6 個 TriCore™ v1.8 同步運行，主頻高達 500 MHz
- AURIX™ 加速器套件：
- 並行處理單元（PPU）- 實現高達 ASIL-D 的人工智慧
- 資料路由引擎（DRE）- 用於高效通信和資料處理
- CDSP – 對類比採樣信號進行數位信號處理
- 信號處理單元（SPU）- 雷達信號處理加速器
- 資訊安全模組（CSRM/CSS）- 硬體加密加速器
- 記憶體升級
- 多達 25 MB 片上 NVM 存儲空間
- 通過優化的 A/B 交換分區和外部記憶體介面支援零停機時間 SOTA
- 高級時鐘模組和 AD 轉換增加即時控制能力
- 新型 eGTM 計時器和高解析度 PWM，專用低延遲互連（LLI）匯流排
- 用於電機控制和電源轉換的更快控制回路
- 與 AURIX™ TC3x 相容的 GTM
- 多種 ADC 轉換器，時分複用 ADC（TMADC）/ 快速比較器（FC）/ DSADC
- CDSP / DSEX 加速器
- 更強的功能安全和資訊安全性能
- 包括 CSRM 和 CSS 在內的安全集群可提供更強的安全性能
- 符合 ISO 21434 標準
- 安全 DMA
- 符合 ASIL-D 標準
- 為所有 E/E 架構微控制器提供豐富的網路通訊介面
- 可擴展的高速通信介面：高達 5 Gbps 乙太網
- PCIe
- 10BASE T1S 乙太網
- CAN-XL
- 資料路由引擎（DRE）- 通信加速器
- 廣泛的生態系統
- 英飛凌 MCAL 驅動程式
- 可重複使用現有 AURIX™ TC3x 演算法和生態系統
- 利用 Synopsys - Virtualizer Development Kit for AURIX™ TC4x 虛擬原型支援快速原型開發
- 軟體開發套件（SDK）
- 使用 Synopsys - MetaWare Toolkit for AURIX™ 簡化 PPU 軟體發展，其中包括 MATLAB 和 Simulink、DSP 和數學庫、神經網路軟體開發套件以及 AUTOSAR 複雜設備驅動程式
AURIX™ TC4x 內部資料搶先看
未來的汽車需要什麼樣的 MCU？
- 有更多潛力讓汽車變得更加智慧
- 由人工智慧提供更高效的處理能力
- 適應新的電子電氣架構
- 有更廣泛更安全的的網路連接
- 適應更快速的技術反覆運算
AURIX™ TC4x 助力開啟汽車工業新紀元。
支援新的電子電氣架構
- 具有更高的 ASIL-D 算力
- 安全網路連接大大增強
- 適應新的軟體發展模式
電氣化加速滲透
- 助力達成零排放目標
- 主機廠更專注於發展電動汽車
- 純電汽車比例不斷提升
英飛凌一如既往地提供高可靠性 AURIX™ 系列 MCU，以滿足汽車對高穩定性、高安全性長期供應保障等多方面的要求。
- AURIX™ 系列 MCU 全面的產品目錄和靈活的可擴展性為用戶升級和降本提供雙向選擇的平臺化開發思路
- 英飛凌長期發展與維護與可信賴合作夥伴的關係
- 安全一直是 AURIX™ 系列 MCU 的核心競爭力
- 非常高的穩定性大大降低失效風險
- Tricore™ 內核及相關外設提供極強的即時控制性能
- 有承諾的長期供貨保證以及可靠的供應鏈管理
AURIX™ TC4x 採用 28nm 半導體制程工藝，並引入 RRAM 非易失存儲介質（NVM）。該制程工藝，英飛凌與台積電已經合作長達 8 年之久，將助力 TC4x 系列 MCU 實現高性價比，並為下一代 MCU 持續反覆運算升級鋪平道路。
AURIX™ TC4x 根據汽車發展的趨勢，重點拓展電動汽車、網域控制站/區網域控制站、智慧（輔助）駕駛、雷達、動力底盤等應用場合。
得益於 AURIX™ 系列 MCU 跨代高相容性設計，用戶在 TC3x 的開發經驗，將大大減少移植工作量，加速產品上市時間。
- 開發工具非常豐富，並且延續性好
- 軟、硬體設計相容性好
- 安全架構、理念一脈相承，並更加完善、強大
- 一如既往的高可靠性
AURIX™ TC4x 根據下一代控制器的需求，在多個方面性能得到很大提升
更高處理能力
- 更高的 Tricore™ 內核主頻
- 並行處理單元
- 第三代高性能信號處理單元
- 模數轉換信號後處理 DSP
- 資料路由引擎
- 高精度 PWM
更高安全性能
- 達到 ISO26262-2018 功能安全標準 ASIL-D 等級
- 符合 ISO21434 資訊安全標準
- 更強的非對稱加密能力
- 支援多路併發對稱加解密
更完善的硬體虛擬化支援及隔離特性
- 支援內核、外設硬體虛擬化以及互相隔離
- 每個物理內核支援多達8個虛擬機器
- 增強記憶體保護、DMA 保護
更豐富的網路連接
- 高達 5G 乙太網介面
- 多達 4 個百兆/十兆低速乙太網，並支援 10based-T1S 標準
- PICe 3.0 介面
- 支持 CAN XL
- 支援 MACsec 硬體加密
AURIX™ TC4x 架構框圖
得益於 AURIX™ TC4x 的硬體虛擬化性能，在一片 TC4x 晶片上，通過部署虛擬機器軟體，可以獨立運行多個不同的 ECU 功能，並實現互不干擾。AURIX™ TC4x 虛擬化將在後續文章中進行專題講解。
英飛凌具有多年的資訊安全開發經驗，從第一代 AURIX™ 晶片就開始部署硬體安全模組（HSM）。現在 AURIX™ TC4x 的開發完全按照 ISO21434 資訊安全標準進行開發。同時，英飛凌已經獲得權威協力廠商頒發的 ISO21434 產品開發流程認證證書。
AURIX™ TC4x 引入並行處理單元（PPU）將助力其拓展在嵌入式 AI 領域的應用場景。例如，PPU 可以在網域控制站/區網域控制站、ADAS、新能源汽車等多個應用中發揮高安全性智慧預測、智慧控制的關鍵作用。關於 PPU 的進一步介紹，敬請關注後續相關專題文章。
英飛凌已經為 AURIX™ TC4x 構建了全方位的開發工具鏈和軟體生態系統。開發套件括編譯器、調試器、整合式開發環境（e.g. ADS Limited）、虛擬原型（VDK）、模型模擬硬體支援包等。軟體生態系統包括硬體底層驅動（MCAL）、AUTOSAR 協定棧、功能安全軟體庫（SafeTlib）、資訊安全軟體、PPU 軟體庫、CDSP 軟體庫等。
與 AURIX™ TC4x 最佳搭配的新一代電源管理晶片 TLF4 系列 PMIC 也將同步上市，助力汽車控制器的安全性能再提升一個層次。敬請期待。
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2024-03-01