英飛凌新一代MCU AURIX? TC4x 即將量產(chǎn)?

作為全球汽車半導(dǎo)體市場的領(lǐng)導(dǎo)者，英飛凌持續(xù)塑造未來移動的創(chuàng)新之路。

為擴展其領(lǐng)先的 AURIX? 微控制器系列，英飛凌推出了用于電動交通、ADAS 、汽車 E/E  架構(gòu)和經(jīng)濟型人工智能 (AI) 應(yīng)用的新一代AURIX? TC4x 系列28納米微控制器 (MCU)。

第一批 AURIX? TC4x 樣品已用于主要客戶的設(shè)計中。

英飛凌AURIX?發(fā)展歷程

TriCore? 內(nèi)核架構(gòu)自從1999年誕生，先后經(jīng)歷了4代單核版本的單片機，AURIX? 是基于 TriCore? 內(nèi)核的多核架構(gòu)單片機。

▲ 2014年推出的第一代 AURIX? TC2x 集成了多達三個 TriCore? 內(nèi)核。

TC2x 系列單片機內(nèi)部集成了安全管理單元  SMU ，對單片機內(nèi)部的各個模塊進行安全管理，電源供電 PMIC 芯片 TLF35584 除了完成電源供電，還可以和單片機交互，搭配  SafeTlib? 軟件可以實現(xiàn)自檢并監(jiān)控單片機運行是否正常，出現(xiàn)異常的情況下可以觸發(fā)安全機制，使系統(tǒng)進入安全狀態(tài)。

▲ 2018年推出的第二代 AURIX? TC3x 集成了多達六個 TriCore? 內(nèi)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實時性，全系型號可以達到功能安全最高等級 ASIL-D，集成了信息安全硬件加密模塊，還有強大的互聯(lián)接口，使其尤其適合眾多汽車應(yīng)用。

▲ 2021年推出的新一代 AURIX? TC4x 系列為領(lǐng)先的 AURIX? TC3x 系列提供了向上升級的途徑。

它采用下一代 TriCore? 1.8內(nèi)核，以及可擴展的增強性能的加速器套件。其中包括新的并行處理單元 (PPU)，這是一種 SIMD 矢量數(shù)字信號處理器 (DSP)，可滿足各種人工智能拓撲結(jié)構(gòu)的需求，包括實時控制和雷達后處理等各種用例。產(chǎn)品系列的可擴展、高兼容性設(shè)計，使得用戶可以采用通用的軟件架構(gòu)，從而大大節(jié)省了平臺軟件費用。

AURIX? TC4x應(yīng)用領(lǐng)域及特性概覽

AURIX? TC4x 面向廣泛的汽車應(yīng)用，包括基于域控和區(qū)控的 E/E 架構(gòu)對功能集成的強烈需求，通過安全系統(tǒng)支持電動交通和自動駕駛的發(fā)展。英飛凌的 AURIX? TC4x 提供增強的連接性，包括先進的功能安全和信息安全，進一步夯實英飛凌在高可靠高安全汽車電子產(chǎn)品領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

此外，新的 SOTA（軟件空中升級）功能有助于滿足主機廠對快速、安全的車到云連接的需求，實現(xiàn)現(xiàn)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 支持 5 Gbit 以太網(wǎng)和 PCI Express? 等高速通信接口，以及 CAN-XL 和 10BASE T1S 以太網(wǎng)等新的通訊接口。網(wǎng)絡(luò)吞吐量和連接性的提高為客戶提供了實施新 E/E  架構(gòu)所需的性能和靈活性。

完善的AURIX? TC4x 生態(tài)體系

考慮到汽車復(fù)雜性的不斷增加以及人工智能技術(shù)的實現(xiàn)，AURIX? TC4x 生態(tài)系統(tǒng)受到了極大關(guān)注，以確保產(chǎn)品快速上市和易于使用。英飛凌正與 Synopsys 合作，加快  AURIX? TC4x 系列的軟件開發(fā)。用于 TC4x 的 Synopsys Virtualizer? 開發(fā)套件（VDK）可在設(shè)計周期的更早階段進行軟件開發(fā)。用于 AURIX? TC4x 的  Synopsys DesignWare? ARC? MetaWare 工具包提供了為 PPU 開發(fā)軟件所需的最佳編譯器、調(diào)試器和庫以及仿真器。

其他合作伙伴也將提供相應(yīng)的產(chǎn)品，并支持 MATLAB 自動代碼生成，以實現(xiàn)快速原型開發(fā)。得益于跨代可擴展的兼容設(shè)計，已經(jīng)使用現(xiàn)有 AURIX? MCU 的客戶將縮短開發(fā)時間，加快產(chǎn)品上市，并從中獲益。顯著的硬件和軟件兼容性使客戶可以廣泛地重復(fù)使用現(xiàn)有的 TC3x 算法和生態(tài)系統(tǒng)。

AURIX? TC4x 系列的主要特點一覽

1 TriCore? 和 AURIX? 加速套件提供高性能算力和經(jīng)濟的人工智能

■ 多達 6 個 TriCore? v1.8 同步運行，主頻高達 500 MHz

■ AURIX? 加速器套件：

□ 并行處理單元 (PPU) - 實現(xiàn)高達 ASIL-D 的人工智能

□ 數(shù)據(jù)路由引擎 (DRE) -用于高效通信和數(shù)據(jù)處理

□ CDSP – 對模擬采樣信號進行數(shù)字信號處理

□ 信號處理單元 (SPU) - 雷達信號處理加速器

□ 信息安全模塊 (CSRM/CSS) - 硬件加密加速器

2 內(nèi)存升級

■ 多達 25 MB 片上 NVM 存儲空間

■ 通過優(yōu)化的 A/B 交換分區(qū)和外部存儲器接口支持零停機時間 SOTA

3 高級時鐘模塊和 AD 轉(zhuǎn)換增加實時控制能力

■ 新型 eGTM 定時器和高分辨率 PWM，專用低延遲互連 (LLI) 總線

■ 用于電機控制和電源轉(zhuǎn)換的更快控制回路

■ 與 AURIX? TC3x 兼容的 GTM

■ 多種ADC 轉(zhuǎn)換器 ，時分復(fù)用 ADC(TMADC) /快速比較器 (FC)/DSADC

■ CDSP/DSEX 加速器

4 更強的功能安全和信息安全性能

■ 包括 CSRM 和 CSS 在內(nèi)的安全集群可提供更強的安全性能

■ 符合 ISO 21434 標(biāo)準(zhǔn)

■ 安全 DMA

■ 符合 ASIL-D 標(biāo)準(zhǔn)

5 為所有E/E架構(gòu)微控制器提供豐富的網(wǎng)絡(luò)通訊接口

■ 可擴展的高速通信接口：

□ 高達 5 Gbps 以太網(wǎng)

□ PCIe

□ 10BASE T1S 以太網(wǎng)

□ CAN-XL

■ 數(shù)據(jù)路由引擎 (DRE) - 通信加速器

6 廣泛的生態(tài)系統(tǒng)

■ 英飛凌 MCAL 驅(qū)動程序

■ 可重復(fù)使用現(xiàn)有 AURIX? TC3x 算法和生態(tài)系統(tǒng)

■ 利用 Synopsys - Virtualizer Development Kit for AURIX? TC4x 虛擬原型支持快速原型開發(fā)

■ 軟件開發(fā)工具包 (SDK)

■ 使用 Synopsys - MetaWare Toolkit for AURIX? 簡化 PPU 軟件開發(fā)，其中包括 MATLAB 和 Simulink、DSP 和數(shù)學(xué)庫、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)工具包以及 AUTOSAR 復(fù)雜設(shè)備驅(qū)動程序

供貨情況

第一批 AURIX? TC4x 樣品已用于主要客戶的設(shè)計中，各個型號將從2024年下半年逐步量產(chǎn)。

AURIX? TC4x 內(nèi)部資料搶先看

未來的汽車需要什么樣的 MCU？

◆ 有更多潛力讓汽車變得更加智能

◆ 由人工智能提供更高效的處理能力

◆ 適應(yīng)新的電子電氣架構(gòu)

◆ 有更廣泛更安全的的網(wǎng)絡(luò)連接

◆ 適應(yīng)更快速的技術(shù)迭代

AURIX? TC4x 應(yīng)運而生，為汽車工業(yè)提供最具吸引力的升級路徑。

AURIX? TC4x 助力開啟汽車工業(yè)新紀(jì)元。

支持新的電子電氣架構(gòu)

◆ 具有更高的 ASIL-D 算力

◆ 安全網(wǎng)絡(luò)連接大大增強

◆ 適應(yīng)新的軟件開發(fā)模式

  電氣化加速滲透

◆ 助力達成零排放目標(biāo)

◆ 主機廠更專注于發(fā)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(wěn)定性、高安全性、長期供應(yīng)保障等多方面的要求。

◆ AURIX? 系列 MCU 全面的產(chǎn)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(fā)思路

◆ 英飛凌長期發(fā)展與維護與可信賴合作伙伴的關(guān)系

◆ 安全一直是 AURIX? 系列 MCU 的核心競爭力

◆ 非常高的穩(wěn)定性大大降低失效風(fēng)險

◆ Tricore? 內(nèi)核及相關(guān)外設(shè)提供極強的實時控制性能

◆ 有承諾的長期供貨保證以及可靠的供應(yīng)鏈管理

AURIX? TC4x 采用28nm半導(dǎo)體制程工藝，并引入 RRAM 非易失存儲介質(zhì)（NVM）。該制程工藝，英飛凌與臺積電已經(jīng)合作長達8年之久，將助力 TC4x 系列 MCU 實現(xiàn)高性價比，并為下一代 MCU 持續(xù)迭代升級鋪平道路。

AURIX? TC4x 根據(jù)汽車發(fā)展的趨勢，重點拓展電動汽車、域控制器/區(qū)域控制器、智能（輔助）駕駛、雷達、動力底盤等應(yīng)用場合。

得益于 AURIX? 系列 MCU 跨代高兼容性設(shè)計，用戶在 TC3x 的開發(fā)經(jīng)驗，將大大減少移植工作量，加速產(chǎn)品上市時間。

◆ 開發(fā)工具非常豐富，并且延續(xù)性好

◆ 軟、硬件設(shè)計兼容性好

◆ 安全架構(gòu)、理念一脈相承，并更加完善、強大

◆ 一如既往的高可靠性

AURIX? TC4x 根據(jù)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(nèi)核主頻

◆ 并行處理單元

◆ 第三代高性能信號處理單元

◆ 模數(shù)轉(zhuǎn)換信號后處理 DSP

◆ 數(shù)據(jù)路由引擎

◆ 高精度 PWM

更高安全性能

◆ 達到 ISO26262-2018 功能安全標(biāo)準(zhǔn) ASIL-D 等級

◆ 符合 ISO21434 信息安全標(biāo)準(zhǔn)

◆ 更強的非對稱加密能力

◆ 支持多路并發(fā)對稱加解密

更完善的硬件虛擬化支持及隔離特性

◆ 支持內(nèi)核、外設(shè)硬件虛擬化以及互相隔離

◆ 每個物理內(nèi)核支持多達8個虛擬機

◆ 增強內(nèi)存保護、DMA 保護

更豐富的網(wǎng)絡(luò)連接

◆ 高達 5G 以太網(wǎng)接口

◆ 多達4個百兆/十兆低速以太網(wǎng)，并支持 10based-T1S 標(biāo)準(zhǔn)

◆ PICe 3.0 接口

◆ 支持 CAN XL

◆ 支持 MACsec 硬件加密

AURIX? TC4x 架構(gòu)框圖

得益于 AURIX? TC4x 的硬件虛擬化性能，在一片 TC4x 芯片上，通過部署虛擬機軟件，可以獨立運行多個不同的 ECU 功能，并實現(xiàn)互不干擾。AURIX? TC4x 虛擬化將在后續(xù)文章中進行專題講解。

英飛凌具有多年的信息安全開發(fā)經(jīng)驗，從第一代AURIX? 芯片就開始部署硬件安全模塊（HSM）?，F(xiàn)在 AURIX? TC4x 的開發(fā)完全按照 ISO21434 信息安全標(biāo)準(zhǔn)進行開發(fā)。同時，英飛凌已經(jīng)獲得權(quán)威第三方頒發(fā)的 ISO21434 產(chǎn)品開發(fā)流程認證證書。

AURIX? TC4x 引入并行處理單元（PPU）將助力其拓展在嵌入式AI領(lǐng)域的應(yīng)用場景。例如，PPU 可以在域控制器/區(qū)域控制器、ADAS 、新能源汽車等多個應(yīng)用中發(fā)揮高安全性智能預(yù)測、智能控制的關(guān)鍵作用。關(guān)于 PPU 的進一步介紹，敬請關(guān)注后續(xù)相關(guān)專題文章。

英飛凌已經(jīng)為 AURIX? TC4x 構(gòu)建了全方位的開發(fā)工具鏈和軟件生態(tài)系統(tǒng)。開發(fā)工具包括編譯器、調(diào)試器、集成開發(fā)環(huán)境（e.g. ADS Limited）、虛擬原型（VDK）、模型仿真硬件支持包等。軟件生態(tài)系統(tǒng)包括硬件底層驅(qū)動（MCAL）、AUTOSAR 協(xié)議棧、功能安全軟件庫（SafeTlib）、信息安全軟件、PPU軟件庫、CDSP 軟件庫等。

與 AURIX? TC4x 最佳搭配的新一代電源管理芯片 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。