الأخبار - تمشيط المعرفة المتعلقة بوحدات التحكم الدقيقة على مستوى المحرك

تتطلب السيارة التي تعمل بالوقود التقليدي ما يقرب من 500 إلى 600 شريحة، في حين تتطلب حوالي 1000 سيارة خفيفة مختلطة، وسيارات هجينة قابلة للشحن، وسيارات كهربائية نقية 2000 شريحة على الأقل.

هذا يعني أنه في ظل التطور السريع للسيارات الكهربائية الذكية، لم يقتصر الطلب على رقائق المعالجة المتقدمة على التزايد فحسب، بل سيستمر الطلب على الرقائق التقليدية في التزايد أيضًا. هذا هو جهاز التحكم الدقيق (MCU). فبالإضافة إلى زيادة عدد الدراجات، يُضيف جهاز التحكم بالنطاق طلبًا جديدًا على أجهزة التحكم الدقيق عالية الأمان والموثوقية وقدرة الحوسبة العالية.

وحدة التحكم الدقيقة (MCU)، المعروفة أيضًا باسم حاسوب دقيق/متحكم دقيق/حاسوب دقيق أحادي الشريحة، تدمج وحدة المعالجة المركزية والذاكرة والوظائف الطرفية على شريحة واحدة لتكوين حاسوب بمستوى الشريحة مع وظيفة تحكم. تُستخدم بشكل رئيسي لمعالجة الإشارات والتحكم، وهي جوهر نظام التحكم الذكي.

ترتبط وحدات التحكم الدقيقة (MCUs) وإلكترونيات السيارات، والصناعة، والحواسيب والشبكات، والإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة المنزلية، وإنترنت الأشياء ارتباطًا وثيقًا بحياتنا. تُعدّ إلكترونيات السيارات أكبر سوق لإلكترونيات السيارات، حيث تُشكّل 33% من سوقها عالميًا.

بنية وحدة التحكم الدقيقة

يتكون MCU بشكل أساسي من معالج مركزي CPU، والذاكرة (ROM وRAM)، وواجهة الإدخال والإخراج I/O، والمنفذ التسلسلي، والعداد، وما إلى ذلك.

وحدة المعالجة المركزيةوحدة المعالجة المركزية، وهي المعالج المركزي، هي المكون الأساسي داخل وحدة التحكم الدقيقة (MCU). تُنجز هذه المكونات عمليات حساب البيانات المنطقية، ومعالجة متغيرات البت، ونقل البيانات. تُنسق وحدات التحكم العمل وفقًا لوقت محدد بشكل تسلسلي لتحليل التعليمات وتنفيذها.

ذاكرة للقراءة فقطذاكرة القراءة فقط هي ذاكرة برامج تُستخدم لتخزين البرامج التي يكتبها المصنعون. تُقرأ المعلومات بطريقة غير مُدمرة. الجوهر

كبشذاكرة الوصول العشوائي (RAM): هي ذاكرة بيانات تتبادل البيانات مباشرةً مع وحدة المعالجة المركزية، ولا يمكن الاحتفاظ بها بعد انقطاع التيار الكهربائي. يمكن كتابة البرنامج وقراءته في أي وقت أثناء التشغيل، وتُستخدم عادةً كوسيلة تخزين مؤقتة للبيانات لأنظمة التشغيل أو البرامج الأخرى قيد التشغيل.

العلاقة بين وحدة المعالجة المركزية ووحدة التحكم الدقيقة:

وحدة المعالجة المركزية (CPU) هي جوهر التحكم التشغيلي. بالإضافة إلى وحدة المعالجة المركزية، تحتوي وحدة التحكم الدقيقة (MCU) أيضًا على ذاكرة ROM أو ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، وهي شريحة على مستوى الشريحة. من أشهرها SOC (نظام على شريحة)، وهي شرائح على مستوى النظام، قادرة على تخزين وتشغيل أكواد النظام، وتشغيل أنظمة تشغيل QNX وLinux وغيرها، بما في ذلك وحدات المعالجة المتعددة (وحدة المعالجة المركزية + وحدة معالجة الرسومات + معالج الإشارات الرقمية + وحدة المعالجة العصبية + وحدة التخزين + وحدة الواجهة).

أرقام MCU

يشير الرقم إلى عرض وحدة التحكم الدقيقة (MCU) التي تعالج البيانات. كلما زاد عدد الأرقام، زادت قدرة وحدة التحكم الدقيقة على معالجة البيانات. حاليًا، أهمها 8 و16 و32 رقمًا، ويمثل 32 بت النسبة الأكبر منها، وهو في ازدياد مستمر.

في تطبيقات إلكترونيات السيارات، تتميز وحدة التحكم الدقيقة 8 بتات بانخفاض تكلفتها وسهولة تطويرها. تُستخدم حاليًا بشكل رئيسي في التحكم البسيط نسبيًا، مثل الإضاءة، ومياه الأمطار، والنوافذ، والمقاعد، والأبواب. أما في الجوانب الأكثر تعقيدًا، مثل شاشة العدادات، وأنظمة معلومات الترفيه في المركبات، وأنظمة التحكم في الطاقة، والهيكل، وأنظمة مساعدة القيادة، وغيرها، وخاصةً 32 بت، والتطورات المتكررة في كهربة السيارات، والذكاء الاصطناعي، والشبكات، فإن متطلبات طاقة الحوسبة لوحدة التحكم الدقيقة تتزايد باستمرار.

مصادقة سيارة MCU

قبل دخول مورد MCU إلى نظام سلسلة التوريد OEM، من الضروري عمومًا إكمال ثلاث شهادات رئيسية: يجب أن تتبع مرحلة التصميم معيار الأمان الوظيفي ISO 26262، ويجب أن تتبع مرحلة التدفق والتعبئة والتغليف AEC-Q001 ~ 004 وIATF16949، وكذلك أثناء مرحلة اختبار الشهادة اتبع AEC-Q100 / Q104.

من بينها، يحدد ISO 26262 مستويات الأمان الأربعة لـ ASIL، من المنخفض إلى المرتفع، A، B، C، وD؛ وينقسم AEC-Q100 إلى أربعة مستويات من الموثوقية، من المنخفض إلى المرتفع، 3، 2، 1، و0، على التوالي، 3، 2، 1، و0. الجوهر تستغرق شهادة سلسلة AEC-Q100 عمومًا 1-2 سنة، في حين أن شهادة ISO 26262 أكثر صعوبة والدورة أطول.

تطبيق MCU في صناعة المركبات الكهربائية الذكية

تطبيقات وحدات التحكم الدقيقة (MCU) في صناعة السيارات واسعة جدًا. على سبيل المثال، تُستخدم الطاولة الأمامية في ملحقات الهيكل، وأنظمة الطاقة، والشاسيه، وأنظمة معلومات وترفيه المركبات، والقيادة الذكية. ومع بزوغ عصر السيارات الكهربائية الذكية، سيزداد الطلب على منتجات وحدات التحكم الدقيقة (MCU) بشكل أكبر.

الكهرباء:

1. نظام إدارة البطارية BMSيحتاج نظام إدارة البطارية (BMS) إلى التحكم في الشحن والتفريغ، ودرجة الحرارة، وموازنة البطارية. تتطلب لوحة التحكم الرئيسية وحدة تحكم دقيقة (MCU)، كما تتطلب كل وحدة تحكم ثانوية وحدة تحكم دقيقة واحدة.

2.وحدة تحكم المركبة VCU:تحتاج إدارة طاقة المركبات الكهربائية إلى زيادة وحدة التحكم في المركبة، وفي الوقت نفسه يتم تجهيزها بوحدات تحكم دقيقة عالية الجودة 32 بت، والتي تختلف عن خطط كل مصنع؛

3.وحدة تحكم المحرك/وحدة تحكم علبة التروس: استبدال أصلي، وحدة تحكم محرك السيارة الكهربائية (MCU) بديلة عن وحدة تحكم زيت المحرك. بسبب سرعة المحرك العالية، يجب إبطاء المخفض. وحدة تحكم علبة التروس.

ذكاء:

١. في الوقت الحالي، لا يزال سوق السيارات المحلي في مرحلة انتشار السرعة العالية من المستوى الثاني. ونظرًا لاعتبارات التكلفة والأداء الشاملة، فإن الشركة المصنعة للمعدات الأصلية (OEM) تُحسّن وظيفة ADAS مع اعتمادها على بنية موزعة. ومع زيادة معدل التحميل، تتزايد وحدة التحكم الدقيقة (MCU) لمعالجة معلومات المستشعر تبعًا لذلك.

2. بسبب العدد المتزايد من وظائف قمرة القيادة، أصبح دور شرائح الطاقة الجديدة الأعلى أهمية متزايدة، وانخفضت حالة وحدة التحكم الدقيقة المقابلة.

الحرف اليدوية

تتطلب وحدة التحكم الدقيقة (MCU) نفسها قوة حوسبة عالية، ولا تتطلب عمليات متقدمة. في الوقت نفسه، يُعيق التخزين المدمج فيها تحسين عملية وحدة التحكم الدقيقة. استخدم تقنية 28 نانومتر في منتجات وحدة التحكم الدقيقة. تعتمد مواصفات لوائح المركبات بشكل أساسي على رقائق بقياس 8 بوصات. وقد بدأت بعض الشركات المصنعة، وخاصةً IDM، في استخدام منصة بقياس 12 بوصة.

تشكل عمليات 28 نانومتر و40 نانومتر الحالية التيار الرئيسي في السوق.

الشركات النموذجية في الداخل والخارج

بالمقارنة مع وحدات التحكم الدقيقة الاستهلاكية والصناعية، تتمتع وحدات التحكم الدقيقة المخصصة للسيارات بمتطلبات أعلى من حيث بيئة التشغيل والموثوقية ودورة التوريد. بالإضافة إلى ذلك، يصعب دخولها، لذا فإن هيكل سوق وحدات التحكم الدقيقة مُركّز نسبيًا بشكل عام. في عام ٢٠٢١، شكلت أكبر خمس شركات في هذا المجال عالميًا ٨٢٪ من السوق.