芯驰科技新一代区域控制器协同解决方案解析

在软件定义汽车、智能化、电动化趋势下，智能车控领域对于高性能、高可靠车规MCU芯片有了更高的需求。芯驰科技E3系列是面向最新一代电子电气架构打造的智能车控产品，以完善的产品布局，覆盖区域控制、车身控制、电驱、BMS电池管理、智能底盘、ADAS智能驾驶等核心应用领域，目前出货量达数百万片，已在近40款主流车型上量产。

•在2024年4月北京国际汽车展览会上，芯驰发布了面向新一代区域控制器（Zonal Controller Unit）的全系列协同解决方案。该系列产品家族全面覆盖I/O丰富型ZCU芯片、控制融合型ZCU芯片和计算密集型ZCU芯片，分别面向车身控制、车身+底盘+动力跨域融合，以及超级动力域控等区域E/E架构中的核心应用场景。

01.新一代区域控制器协同解决方案产品价值

1.1 区域控制器产品价值

近年来，随着整车电子电气架构的变革不断展开，区域控制器作为架构演进的核心组件，具备多重产品价值：

•架构优化和成本降低

集中化管理：将传统分散的ECU（电子控制单元）功能集成到少数区域控制器中，大幅减少整车线束长度（如特斯拉Model 3线束缩短至1.5公里，比传统车型减少80%），降低物料成本和装配复杂度。

轻量化与空间优化：减少线束和ECU数量可降低车身重量（对电动车续航提升显著），同时释放车内空间，提升设计灵活性。

•模块化的可扩展性

跨车型平台复用：支持模块化设计，不同车型共享同一区域控制器架构，缩短研发周期，降低开发成本。

接口标准化：提供统一接口支持传感器、执行器的即插即用，便于未来功能扩展（如新增自动驾驶传感器或5G模块）

•智能化与OTA升级

软件定义汽车（SDV）基础：集中式数据处理能力支持复杂算法（如自动驾驶决策），并为OTA升级提供统一入口，用户可远程获取新功能（如特斯拉通过OTA提升续航）。

数据整合与AI应用：集中采集车辆数据，赋能智能诊断、预测性维护及用户行为分析，挖掘数据增值潜力。

•可靠性提升与功能安全

减少通信延迟：区域控制器作为本地枢纽，缩短与执行器/传感器的通信距离，提升响应实时性（如刹车系统响应速度）。

冗余设计：支持电源和通信冗余（如以太网环网架构），符合ISO 26262功能安全要求，降低单点故障风险。

•能源管理优化

智能配电：集成智能熔断和电源管理功能，动态分配电能（如电动车在低温环境下优先为电池加热供电），提升能效。

低功耗模式：支持休眠唤醒策略，降低静态功耗（如特斯拉“深睡模式”可将待机功耗控制在极低水平）。

1.2 新一代 ZCU 产品协同解决方案

芯驰科技紧紧围绕EEA变革，面向区域控制器的核心应用，从“功能堆砌”转向“系统融合”，为主机厂提供降本增效、快速迭代的技术底座。2024年，芯驰推出新一代ZCU协同化解决方案，覆盖不同车厂在不同阶段的融合需求。以CPU/NVM 和可用GPIO作为横纵轴，芯驰将产品分为以下四个档位：

• 第一档为 E3119/E3118/E3119-IOE：

主打产品：IO型及IO丰富型产品，能够支撑传统网关+车身+防夹等入门级区域控制器的开发。

产品特点：封装小型化，支持SMP和 FOTA，具备10xCANFD和1xGbit，IO最多可达326个，还能与第二档/第三档产品进行搭配组合。

•第二档是 E3620B：

主打产品：控制型ZCU，主要用于进阶性融合区域控制器，可进一步融合动力/底盘域，也能和第一档/第三档产品搭配组合。

产品特点：硬件级别通信引擎SSDPE以及多路Gbit。

•第三档为 E3650：

主打产品：控制融合性ZCU巅峰之作，兼顾算力/存储/高功能/低功耗/通信低延迟/环网能力，是48V域控制器平台的首选，同样能和第一档产品搭配组合。

产品特点：具备多核高算力集群、市面上可选最多的GPIO产品、虚拟化领先量产经验、硬件级别通信引擎SSDPE以及多路 Gbit。

•第四档是 E3800：

主打产品：超级动力域融合。

产品特点：拥有更多的场景专用加速协处理器和更领先的高速接口。

芯驰将陆续推出以上面向区域控制器应用的芯片产品和方案解读，本篇内容重点围绕E3119/3118展开介绍。

02.产品 Overview

2.1芯驰E3119/3118产品总览

该系列产品包含E3118、E3119两款高性能高可靠的MCU，同时还推出可直接地址映射访问的IOE（IO Expander）产品-E3010，该系列MCU和IOE产品主要面向区域控制、ADAS、激光雷达、座舱协处理器等领域，本文重点介绍该系列在区域控制器产品中的关键技术。

2.2芯驰E3119/3118功能概述

针对上述场景，E3119/3118从信息安全、AB分区OTA、低功耗、多核通信等方面做了进一步提升，整体芯片框图如下：

与芯驰前一代产品（E31xxE32xx）相比，芯片参数和资源展示如下：

同时E3119/3118也在如下方面做了强化升级：

A. 信息安全

•独立的可编程HSM核；

•支持硬件SecureIP，可满足EvitaFull， ISO21434，国密SM2349认证；

•成熟的信息安全解决方案，目前已和ETAS、云驰未来等合作伙伴厂商完成方案适配。

B. NVM升级

• E3118支持4M Flash大小存储，E3119升级到8M Flash存储；

•支持RWW（read-while-write）功能，支持无感OTA方案。

C. 新增CRAM

• CRAM全称Cluster RAM，这是在E3119/3118产品上新增的RAM空间；

• E3119/3118内部有两片CRAM，每片CRAM为128KB，可在低功耗RAM保持、多核数据共享等场景下使用。

D. 新增Delta-Sigma ADC

•新增Delta-SigmaADC模块，采样精度为16bit，共有2组。

03.关键技术解读

3.1 NVM

3.1.1 NVM说明

• E3119内置一个4Bank的8线Flash, 一个Bank为2M，支持RWW。

• E3118内置了两个4线2M的Flash, 支持拼深度（两个4线2M的Flash）和拼宽度（一个8线4M的Flash）两种模式。采用拼深度的使用方式可以支持RWW。

3.2 FOTA

3.2.1 AB分区OTA

3.2.2 AB分区FEE

• SF0SF1都有保存data数据的场景，实际并发下使用mailbox semaphore机制来进行互斥访问，避免数据被破坏的异常情况：

3.3 信息安全

3.3.1 信息安全方案说明

•信息安全全场景覆盖视角下，E3MCU安全目标通常分为三个类别：安全启动、安全运行和安全存储，如下：

•相关信息安全组件，详细功能描述如下：

3.3.2 HSM固件说明

• 如下红色框图虚线所绘制，HSM固件部署运行在SE core上，SE core有专用的CRAM 128KB，使用内置的flash做NVM加密存储，SF0和SF1主core上运行MCAL，通过mailbox进行跨核调用：

•需要注意，芯驰HSM固件代码开源，仅提供secureboot现成功能，如有更多信息安全功能需求，可以联系芯驰合作的信息安全厂商ETAS或者云驰未来，也可以根据芯驰提供的HSM移植开发指南文档来自主开发。

3.4 低功耗

• E3119/3118可以支持4种低功耗模式RTC模式、Sleep模式、Hibernate模式和LPP模式。

•为了配合客户的应用场景支持模拟唤醒和极低的功耗要求，在LPP(Low Power Run Mode)低功耗模式下可以进入到Hibernate模式来进一步降低功耗，Hibernate被动唤醒有唤醒源触发后是进入到LPP后会进一步做唤醒源确认：

E3119/3118的低功耗流程框图

3.5 调试系统

3.5.1 多核调试说明

3.5.1.1 方案一：IAR + JLINK

• IAR需要9.50以上版本，JLINK需要V11以上版本；

•支持多核同时启动、同时停止。

3.5.1.2 方案二：IAR + I-Jet

• IAR需要9.30以上版本；

•支持多核同时启动、同时停止。

3.5.2 安全调试说明

3.5.2.1 原理

• Debugger发出请求 ---> 将key用Debugger回复给芯片 ---> 芯片匹配key成功后开启debug接口。

3.5.2.2 构建环境

1）继续使用上文用到的efuse烧写环境。

2）烧写DebugKey。使用SDFuseTool，将debugkey烧写至fuse “e3/SEC_DBG_CFG/0-63bit”（见图P-7）（fuse烧写完成后，请烧写对应控制位关闭fuse的读写权限）

3）开启SecureDebug。使用SDFuseTool，烧写，fuse“e3/MISC_CFG/MISC_CFG3/SDBG_MODE”（见图P-8）。

3.6 工具链及 AutoSAR 生态解读

04.结语

随着汽车向“软件驱动”和“可持续升级”方向发展，区域控制器将成为未来智能汽车的核心枢纽，同时为用户带来更智能、安全的出行体验。

接下来，芯驰将继续推出区域控制器旗舰MCU产品E3650的深度技术解读，敬请期待！

关于芯驰

芯驰科技是全场景智能车芯引领者，专注于提供高性能、高可靠的车规芯片，覆盖智能座舱和智能车控领域，涵盖了未来汽车电子电气架构最核心的芯片类别。

芯驰全系列芯片均已量产，出货量超700万片。芯驰目前拥有超200个定点项目，服务超过260家客户，覆盖国内90%以上主机厂及部分国际主流车企，包括上汽、奇瑞、长安、东风、一汽、日产、本田、大众、理想等。

五大认证 放芯驰骋

·德国莱茵TÜV ISO 26262 ASIL D功能安全管理体系认证

·AEC-Q100 Grade 1/Grade 2可靠性认证

·德国莱茵TÜV ISO 26262 ASIL B/D 功能安全产品认证

·德国莱茵TÜV ISO/SAE 21434汽车网络安全管理体系认证

·工商总局、国家密码管理局国密信息安全双认证