汽车处理器解决安全、安保和不断发展的架构问题

上个季度开发的最新汽车处理器正在应对不断发展的汽车行业中的巨大挑战。其中包括满足对高级安全功能的需求，包括高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶、高级车载系统以及人工智能部署以及功能安全要求。这包括 ISO 26262 定义的汽车安全完整性等级 (ASIL)。

这些汽车处理器还需要处理不断发展的电气/电子 (E/E) 架构和新的通信接口，以及提高智能互联汽车的安全性。最终，这意味着开发能够支持新的先进汽车系统的处理器，这些系统易于以合适的成本和准时实施。

以下是上个季度发布的一些微控制器 (MCU) 和车载网络处理器示例。他们中的许多人现在正在提供样品，并将在未来两年内提供。

英飞凌科技股份公司最近推出了其AURIX TC4x 系列28 纳米 MCU，并推出了首批样品，从而扩展了其 AURIX 微控制器系列，该系列适用于下一代电动汽车、ADAS、汽车 E/E 架构和 AI 应用。新系列为公司的AURIX TC3xMCU 系列提供了迁移路径。

AURIX TC4x MCU 具有来自 AURIX 加速器套件的下一代 TriCore 1.8 和可扩展的性能增强功能。这包括新的并行处理单元 (PPU) 和 SIMD 矢量数字信号处理器，可满足各种 AI 拓扑的要求。英飞凌表示，用例可以多种多样，例如实时控制和雷达后处理。

AURIX TC4x 针对一系列汽车应用，包括对基于域和基于区域的 E/E 架构中的功能集成的需求，通过安全系统支持 eMobility 和自动驾驶。这些设备符合最高 ASIL-D 的安全级别，新的网络安全模块符合新的 ISO 21434 标准。

AURIX TC4x MCU 还提供新的软件空中传输功能，有助于满足安全车到云连接的需求，支持现场更新以及车辆使用期间的诊断和分析。MCU 系列支持 5-Gbit 以太网和 PCI Express 等高速通信接口，以及 CAN-XL 和 10BASE T1S 以太网等新接口。

英飞凌还与 Synopsys 合作，加快 AURIX TC4x 系列的软件开发。据说用于 TC4x 的 Synopsys 虚拟化器开发套件可以在设计周期的早期开发软件。用于 AURIX TC4x 的 Synopsys DesignWare ARC MetaWare 工具包提供了编译器、调试器和库以及为 PPU 开发软件所需的模拟器。此外，MATLAB 支持将可用于自动代码生成，以实现快速原型设计。

AURIX TC49x 现已向选定客户提供样品。生产计划于 2024 年下半年进行。 适用于 AURIX 的 DesignWare ARC MetaWare Toolkit 和适用于 TC4x 的 Virtualizer Development Kit 现在可从 Synopsys 获得。 

由于安全是汽车应用的首要关注点，Microchip Technology Inc. 最近为其 PIC17 和 AVR MCU 以及 dsPIC33C 数字信号控制器 (DSC) 添加了经过 ISO 26262 认证的功能安全包，以帮助推动安全关键型设计的开发针对 ASIL-B 和 ASIL-C 安全级别和认证工作。

PIC18 和 AVR MCU的完整功能安全生态系统包括符合 AEC Q100 1 级标准的功能安全就绪 PIC18-Q84 MCU，具有 CAN FD 和 AVR DA MCU，具有 LIN 接口。两者都带有对电容式触摸传感器的硬件支持。它们还包括 SGS TÜV Saar 认证的 ASIL-B 就绪故障模式、影响和诊断分析 (FMEDA) 报告和功能安全手册 (FSM) 以及功能安全诊断库。这包括 ASIL-B 就绪证书和认证报告。

dsPIC33C DSC的完整功能安全生态系统包括具有专用硬件安全功能的 AEC Q100 0 级认证功能安全就绪 dsPIC33C DSC 以及 SGS TÜV Saar 认证的 ASIL-B 就绪 FMEDA 报告和 FSM。它还为针对高达 ASIL-C 的设计提供 TÜV Rheinland 认证的功能安全诊断库；功能安全参考应用程序，其中包括开发合规设计所需的步骤；以及必须为（ASIL-B 或 ASIL-C）合规性生成的抵押品，以及各种功能安全分析报告和认证报告。

Microchip 为具有不同专业知识水平以及处于评估和设计周期不同阶段的客户提供三个 ISO 26262 功能安全包。其中包括基本包、入门包和完整包：

功能安全基础包提供基本资源，如 ASIL-B-ready 认证的 FMEDA 和安全手册，以开始评估目标功能安全级别和设计安全关键型汽车应用。

功能安全入门包提供 ASIL-B-ready 认证的 FMEDA 和安全手册、参考应用程序和符合 ASIL-C 标准的诊断库，可帮助设计人员了解符合 ISO 26262 标准的开发过程以及必须为符合性生成的报告。

功能安全完整包为初学者和经验丰富的专家提供了一个完整的解决方案，以简化安全关键型汽车应用的设计和认证。除了入门包的产品外，完整包还包括经过认证的诊断库，其中包含源代码和相关的安全分析报告，用于针对高达 ASIL-C 的设计。

Microchip 还为其 MPLAB 开发工具生态系统提供 TÜV SÜD 认证的设计工具包。其中包括 MPLAB XC 功能安全编译器以及编译器的功能安全手册、安全计划、工具分类和鉴定报告。

该公司还提供功能安全就绪的 CAN FD 和 LIN 收发器以及其他配套设备，包括电压监控器设备，它们可与功能安全就绪的 MCU 和 DSC 一起用于一系列汽车应用中。

TÜV SÜD 认证的 MPLAB XC16 和 MPLAB XC8 功能安全编译器（SW006022-FS 和 SW006021-FS）、MPLAB 代码覆盖工具（SW006026-COV）支持 ISO 26262 功能安全就绪的 dsPIC33C DSC 和 PIC18 和 AVR MCU )、MPLAB X IDE、MPLAB 开发生态系统调试器/编程器和安全文档包，使工具认证工作更容易。

对于软件定义车辆应用，恩智浦半导体通过推出具有四个初始器件的S32G3 系列扩展了其 S32G 车辆网络处理器系列。与 2021 年第二季度全面投产的 S32G2 系列软件和引脚兼容，这些新器件提供的应用处理性能、片上系统内存和网络是当前最高性能 S32G2 系列的 2.5 倍设备以实现更多电子控制单元 (ECU) 整合并支持智能软件定义车辆。

NXP 表示，ECU 整合和车辆架构向域和区域架构的演进需要集成更多的处理、内存、网络带宽和资源隔离。该公司表示：“这些智能网联汽车需要更先进的 ADAS 安全性以及安全的实时和应用程序处理，以提供支持智能移动和智慧城市的新型车辆和数据驱动的云服务。”

NXP 表示，新系列还在两个端口上提供以太网带宽，并使隔离域的数量增加一倍，这对于未来的 ECU 整合至关重要。

此外，恩智浦表示，相同封装引脚排列的性能增强可满足要求更高的软件定义车辆的需求。EVB3 评估板、RDB3 参考设计和 GoldBox 3 坚固外壳版本，结合软件和用于连接网关开发的车辆集成平台 (GoldVIP)，提供平台解决方案。 恩智浦还提供配套产品，包括具有集成 100BASE-T1 PHY、硬件辅助安全和安全功能以及多千兆接口的 SJA1110 多千兆汽车以太网交换机。NXP 还开发了 PF53 作为 VR5510 的配套芯片，VR5510 是一款具有自适应电压定位功能的高性能 12A 内核电源稳压器，以及各种车载网络收发器。

最初的 S32G399A 器件正在向主要客户提供样品。预计将于 2023 年第一季度投入生产。

瑞萨电子公司的RH850/U2B MCU也针对 ECU 集成的变化。该公司表示，这些 MCU 满足了将多个应用程序集成到单个芯片中并为不断发展的 E/E 架构实现统一 ECU 的日益增长的需求。

跨域 RH850/U2B MCU 专为混合 ICE 和 xEV 牵引逆变器、高端区域控制、连接网关和域控制应用等车辆运动所需的工作负载而构建。

扩展涵盖的设备范围从用于车身和底盘控制系统的 RH850/U2A MCU 到高性能 RH850/U2B MCU。瑞萨表示，客户可以将这些 MCU 与该公司用于汽车中央网关系统的R-Car S4 片上系统设备相结合，为 E/E 架构构建可扩展的解决方案。

28-nm RH850/U2B MCU 专为区域和域应用而设计，基于 Renesas 用于动力总成的 RH850/E2x 系列和用于 HEV/EV 电机控制的 RH850/C1M-Ax 系列的功能，同时增加了多项增强功能，包括新的加速器 IP、更高的性能水平和更高的安全性。瑞萨电子表示，这使用户能够将多个 ECU 功能集成到单个 ECU 中，同时仍能满足汽车级的安全、安保和实时操作要求。

MCU集成的基于hypervisor硬件的虚拟化辅助功能允许多个软件系统独立运行，最高可达ISO 26262 ASIL-D功能安全等级，服务质量为所有总线主控提供延迟监控和调节功能，确保最小带宽始终可用。

RH850/U2B MCU 还支持具有双组嵌入式闪存的无等待 OTA 软件更新，允许 ECU 在 MCU 处于活动模式时更新和保存图像，并在发生故障时使 ECU 能够从原始代码运行。

这些 MCU 还具有多达 8 个 400-MHz 性能内核、多达 32-MB 闪存、一种新的高性能电机控制加速器 IP (EMU3S)，可与多个专用电机控制定时器结构（如 GTM v4.1）结合使用和 TSG3，以及专用的数据流处理器加速器 IP，使 CPU 能够卸载计算繁重的操作以进行复杂的控制。

其他功能包括支持 Evita Full 标准的集成安全功能，包括用于增强对网络攻击的保护的椭圆曲线加密和专用的旋转变压器/数字转换器加速器 IP (RDC3X)，用于处理来自电机旋转角传感器（旋转变压器）或感应式位置传感器。它还包括多个 AES128 锁步模块实例，用于无冲突、确定性的安全和可靠通信，以及多个通信接口，包括支持交换机的千兆以太网 TSN、CAN-FD、SPI、RHSB (MSC)、RHSIF、SENT、 LIN、UART、I2C 和 PSI5。

RH850/U2B MCU 的样品于 2022 年 4 月开始提供。支持最新标准的广泛生态系统现已推出。

审核编辑 黄昊宇