英飛凌新一代MCU AURIX? TC4x 即將量產(chǎn)?

作為全球汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，英飛凌持續(xù)塑造未來(lái)移動(dòng)的創(chuàng)新之路。

為擴(kuò)展其領(lǐng)先的 AURIX? 微控制器系列，英飛凌推出了用于電動(dòng)交通、ADAS 、汽車(chē) E/E  架構(gòu)和經(jīng)濟(jì)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(hù)的設(shè)計(jì)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(jī)，AURIX? 是基于 TriCore? 內(nèi)核的多核架構(gòu)單片機(jī)。

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

TC2x 系列單片機(jī)內(nèi)部集成了安全管理單元  SMU ，對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)模塊進(jìn)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(jī)交互，搭配  SafeTlib? 軟件可以實(shí)現(xiàn)自檢并監(jiān)控單片機(jī)運(yùn)行是否正常，出現(xiàn)異常的情況下可以觸發(fā)安全機(jī)制，使系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)。

▲ 2018年推出的第二代 AURIX? TC3x 集成了多達(dá)六個(gè) TriCore? 內(nèi)核，將單片機(jī)性能提升到了一個(gè)新高度。

AURIX? TC3x 系列單片機(jī)擁有卓越的實(shí)時(shí)性，全系型號(hào)可以達(dá)到功能安全最高等級(jí) ASIL-D，集成了信息安全硬件加密模塊，還有強(qiáng)大的互聯(lián)接口，使其尤其適合眾多汽車(chē)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(jí)的途徑。

它采用下一代 TriCore? 1.8內(nèi)核，以及可擴(kuò)展的增強(qiáng)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(hào)處理器 (DSP)，可滿(mǎn)足各種人工智能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的需求，包括實(shí)時(shí)控制和雷達(dá)后處理等各種用例。產(chǎn)品系列的可擴(kuò)展、高兼容性設(shè)計(jì)，使得用戶(hù)可以采用通用的軟件架構(gòu)，從而大大節(jié)省了平臺(tái)軟件費(fèi)用。

AURIX? TC4x應(yīng)用領(lǐng)域及特性概覽

AURIX? TC4x 面向廣泛的汽車(chē)應(yīng)用，包括基于域控和區(qū)控的 E/E 架構(gòu)對(duì)功能集成的強(qiáng)烈需求，通過(guò)安全系統(tǒng)支持電動(dòng)交通和自動(dòng)駕駛的發(fā)展。英飛凌的 AURIX? TC4x 提供增強(qiáng)的連接性，包括先進(jìn)的功能安全和信息安全，進(jìn)一步夯實(shí)英飛凌在高可靠高安全汽車(chē)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(jí)）功能有助于滿(mǎn)足主機(jī)廠對(duì)快速、安全的車(chē)到云連接的需求，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)更新以及車(chē)輛使用過(guò)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(hù)提供了實(shí)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(chē)復(fù)雜性的不斷增加以及人工智能技術(shù)的實(shí)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(kāi)發(fā)。用于 TC4x 的 Synopsys Virtualizer? 開(kāi)發(fā)套件（VDK）可在設(shè)計(jì)周期的更早階段進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。用于 AURIX? TC4x 的  Synopsys DesignWare? ARC? MetaWare 工具包提供了為 PPU 開(kāi)發(fā)軟件所需的最佳編譯器、調(diào)試器和庫(kù)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(dòng)代碼生成，以實(shí)現(xiàn)快速原型開(kāi)發(fā)。得益于跨代可擴(kuò)展的兼容設(shè)計(jì)，已經(jīng)使用現(xiàn)有 AURIX? MCU 的客戶(hù)將縮短開(kāi)發(fā)時(shí)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(hù)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(diǎn)一覽

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

■ 多達(dá) 6 個(gè) TriCore? v1.8 同步運(yùn)行，主頻高達(dá) 500 MHz

■ AURIX? 加速器套件：

□ 并行處理單元 (PPU) - 實(shí)現(xiàn)高達(dá) 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(duì)模擬采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理

□ 信號(hào)處理單元 (SPU) - 雷達(dá)信號(hào)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(jí)

■ 多達(dá) 25 MB 片上 NVM 存儲(chǔ)空間

■ 通過(guò)優(yōu)化的 A/B 交換分區(qū)和外部存儲(chǔ)器接口支持零停機(jī)時(shí)間 SOTA

3 高級(jí)時(shí)鐘模塊和 AD 轉(zhuǎn)換增加實(shí)時(shí)控制能力

■ 新型 eGTM 定時(shí)器和高分辨率 PWM，專(zhuān)用低延遲互連 (LLI) 總線(xiàn)

■ 用于電機(jī)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(shí)分復(fù)用 ADC(TMADC) /快速比較器 (FC)/DSADC

■ CDSP/DSEX 加速器

4 更強(qiáng)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(qiáng)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(kuò)展的高速通信接口：

□ 高達(dá) 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(dòng)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(kāi)發(fā)

■ 軟件開(kāi)發(fā)工具包 (SDK)

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

供貨情況

第一批 AURIX? TC4x 樣品已用于主要客戶(hù)的設(shè)計(jì)中，各個(gè)型號(hào)將從2024年下半年逐步量產(chǎn)。

AURIX? TC4x 內(nèi)部資料搶先看

未來(lái)的汽車(chē)需要什么樣的 MCU？

◆ 有更多潛力讓汽車(chē)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(yùn)而生，為汽車(chē)工業(yè)提供最具吸引力的升級(jí)路徑。

AURIX? TC4x 助力開(kāi)啟汽車(chē)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(qiáng)

◆ 適應(yīng)新的軟件開(kāi)發(fā)模式

  電氣化加速滲透

◆ 助力達(dá)成零排放目標(biāo)

◆ 主機(jī)廠更專(zhuān)注于發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)

◆ 純電汽車(chē)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(mǎn)足汽車(chē)對(duì)高穩(wěn)定性、高安全性、長(zhǎng)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(kuò)展性為用戶(hù)升級(jí)和降本提供雙向選擇的平臺(tái)化開(kāi)發(fā)思路

◆ 英飛凌長(zhǎng)期發(fā)展與維護(hù)與可信賴(lài)合作伙伴的關(guān)系

◆ 安全一直是 AURIX? 系列 MCU 的核心競(jìng)爭(zhēng)力

◆ 非常高的穩(wěn)定性大大降低失效風(fēng)險(xiǎn)

◆ Tricore? 內(nèi)核及相關(guān)外設(shè)提供極強(qiáng)的實(shí)時(shí)控制性能

◆ 有承諾的長(zhǎng)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(chǔ)介質(zhì)（NVM）。該制程工藝，英飛凌與臺(tái)積電已經(jīng)合作長(zhǎng)達(dá)8年之久，將助力 TC4x 系列 MCU 實(shí)現(xiàn)高性?xún)r(jià)比，并為下一代 MCU 持續(xù)迭代升級(jí)鋪平道路。

AURIX? TC4x 根據(jù)汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)，重點(diǎn)拓展電動(dòng)汽車(chē)、域控制器/區(qū)域控制器、智能（輔助）駕駛、雷達(dá)、動(dòng)力底盤(pán)等應(yīng)用場(chǎng)合。

得益于 AURIX? 系列 MCU 跨代高兼容性設(shè)計(jì)，用戶(hù)在 TC3x 的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，將大大減少移植工作量，加速產(chǎn)品上市時(shí)間。

◆ 開(kāi)發(fā)工具非常豐富，并且延續(xù)性好

◆ 軟、硬件設(shè)計(jì)兼容性好

◆ 安全架構(gòu)、理念一脈相承，并更加完善、強(qiáng)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(gè)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(hào)處理單元

◆ 模數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)后處理 DSP

◆ 數(shù)據(jù)路由引擎

◆ 高精度 PWM

更高安全性能

◆ 達(dá)到 ISO26262-2018 功能安全標(biāo)準(zhǔn) ASIL-D 等級(jí)

◆ 符合 ISO21434 信息安全標(biāo)準(zhǔn)

◆ 更強(qiáng)的非對(duì)稱(chēng)加密能力

◆ 支持多路并發(fā)對(duì)稱(chēng)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(gè)物理內(nèi)核支持多達(dá)8個(gè)虛擬機(jī)

◆ 增強(qiáng)內(nèi)存保護(hù)、DMA 保護(hù)

更豐富的網(wǎng)絡(luò)連接

◆ 高達(dá) 5G 以太網(wǎng)接口

◆ 多達(dá)4個(gè)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(guò)部署虛擬機(jī)軟件，可以獨(dú)立運(yùn)行多個(gè)不同的 ECU 功能，并實(shí)現(xiàn)互不干擾。AURIX? TC4x 虛擬化將在后續(xù)文章中進(jìn)行專(zhuān)題講解。

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

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(chǎng)景。例如，PPU 可以在域控制器/區(qū)域控制器、ADAS 、新能源汽車(chē)等多個(gè)應(yīng)用中發(fā)揮高安全性智能預(yù)測(cè)、智能控制的關(guān)鍵作用。關(guān)于 PPU 的進(jìn)一步介紹，敬請(qǐng)關(guān)注后續(xù)相關(guān)專(zhuān)題文章。

英飛凌已經(jīng)為 AURIX? TC4x 構(gòu)建了全方位的開(kāi)發(fā)工具鏈和軟件生態(tài)系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)工具包括編譯器、調(diào)試器、集成開(kāi)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(dòng)（MCAL）、AUTOSAR 協(xié)議棧、功能安全軟件庫(kù)（SafeTlib）、信息安全軟件、PPU軟件庫(kù)、CDSP 軟件庫(kù)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(chē)控制器的安全性能再提升一個(gè)層次。敬請(qǐng)期待。