تتطلب مركبة الوقود التقليدية حوالي 500 إلى 600 شريحة، وحوالي 1000 سيارة خفيفة مختلطة، ومركبات هجينة ومركبات كهربائية نقية تتطلب ما لا يقل عن 2000 شريحة.
وهذا يعني أنه في عملية التطور السريع للسيارات الكهربائية الذكية، لم يستمر الطلب على رقائق العمليات المتقدمة في الزيادة فحسب، بل سيستمر أيضًا الطلب على الرقائق التقليدية في الزيادة.هذه هي MCU.بالإضافة إلى الزيادة في عدد الدراجات، توفر وحدة التحكم بالمجال أيضًا طلبًا جديدًا على الأمان العالي والموثوقية العالية وقوة الحوسبة العالية MCU.
MCU، وحدة التحكم الدقيقة، المعروفة باسم حاسوب صغير / وحدة تحكم دقيقة / حاسوب صغير ذو شريحة واحدة، تدمج وحدة المعالجة المركزية والذاكرة والوظائف الطرفية على شريحة واحدة لتشكيل كمبيوتر على مستوى الشريحة مع وظيفة التحكم.يتم استخدامه بشكل أساسي لتحقيق معالجة الإشارات والتحكم فيها.جوهر نظام التحكم الذكي.
ترتبط وحدات MCU وإلكترونيات السيارات والصناعة وأجهزة الكمبيوتر والشبكات والإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة المنزلية وإنترنت الأشياء ارتباطًا وثيقًا بحياتنا.تعد إلكترونيات السيارات أكبر سوق لإلكترونيات السيارات، وتمثل إلكترونات السيارات 33% على مستوى العالم.
هيكل MCU
تتكون MCU بشكل أساسي من وحدة المعالجة المركزية للمعالج المركزي، والذاكرة (ROM وRAM)، وواجهة الإدخال والإخراج، والمنفذ التسلسلي، والعداد، وما إلى ذلك.
وحدة المعالجة المركزية: وحدة المعالجة المركزية، المعالج المركزي، هو المكون الأساسي داخل MCU.يمكن لمكونات المكون إكمال العمليات المنطقية الحسابية للبيانات ومعالجة متغيرات البت وعمليات نقل البيانات.تقوم أجزاء التحكم بتنسيق العمل وفق وقت معين بشكل متسلسل لتحليل وتنفيذ التعليمات.
ذاكرة للقراءة فقط: ذاكرة القراءة فقط هي ذاكرة برنامج تُستخدم لتخزين البرامج المكتوبة بواسطة الشركات المصنعة.تتم قراءة المعلومات بطريقة غير مدمرة.جوهر
كبش: ذاكرة الوصول العشوائي، هي ذاكرة بيانات تقوم بتبادل البيانات مباشرة مع وحدة المعالجة المركزية، ولا يمكن الاحتفاظ بالبيانات بعد انقطاع الطاقة.يمكن كتابة البرنامج وقراءته في أي وقت أثناء التشغيل، وهو يستخدم بشكل عام كوسيط تخزين بيانات مؤقت لأنظمة التشغيل أو البرامج قيد التشغيل الأخرى.
العلاقة بين وحدة المعالجة المركزية و MCU:
وحدة المعالجة المركزية هي جوهر التحكم التشغيلي.بالإضافة إلى وحدة المعالجة المركزية، تحتوي وحدة MCU أيضًا على ROM أو RAM، وهي شريحة على مستوى الشريحة.الشائع منها هو SOC (System On Chip)، والتي تسمى الرقائق على مستوى النظام والتي يمكنها تخزين وتشغيل التعليمات البرمجية على مستوى النظام، وتشغيل QNX وLinux وأنظمة التشغيل الأخرى، بما في ذلك وحدات المعالج المتعددة (CPU+GPU +DSP+NPU+storage) +وحدة الواجهة).
أرقام MCU
يشير الرقم إلى عرض وحدة MCU لكل بيانات المعالجة.كلما زاد عدد الأرقام، زادت قدرة معالجة البيانات MCU.في الوقت الحاضر، الأهم هو 8 و16 و32 رقمًا، منها 32 بت تمثل الأكبر وتنمو بسرعة.
في تطبيقات إلكترونيات السيارات، تكون تكلفة MCU 8 بت منخفضة وسهلة التطوير.في الوقت الحاضر، يتم استخدامه في الغالب للتحكم البسيط نسبيًا، مثل الإضاءة ومياه الأمطار والنوافذ والمقاعد والأبواب.ومع ذلك، بالنسبة للجوانب الأكثر تعقيدًا، مثل عرض الأدوات، وأنظمة معلومات الترفيه في المركبات، وأنظمة التحكم في الطاقة، والهيكل، وأنظمة مساعدة القيادة، وما إلى ذلك، بشكل أساسي 32 بت، وتطور التكرار لكهربة السيارات، والذكاء، والشبكات، فإن قوة الحوسبة متطلبات MCU تزداد أيضًا.
مصادقة السيارة MCU
قبل أن يدخل مورد MCU إلى نظام سلسلة توريد OEM، من الضروري عمومًا إكمال ثلاث شهادات رئيسية: يجب أن تتبع مرحلة التصميم معيار الأمان الوظيفي ISO 26262، ويجب أن تتبع مرحلة التدفق والتعبئة AEC-Q001 ~ 004 وIATF16949، كما وكذلك أثناء مرحلة اختبار الشهادة اتبع AEC-Q100/Q104.
من بينها، تحدد ISO 26262 مستويات الأمان الأربعة لـ ASIL، من الأقل إلى الأعلى، A وB وC وD؛ينقسم AEC-Q100 إلى أربعة مستويات موثوقية، من الأقل إلى الأعلى، 3 و2 و1 و0 على التوالي، 3 و2 و1 و0 Essence. تستغرق شهادة سلسلة AEC-Q100 عمومًا من سنة إلى سنتين، في حين أن شهادة سلسلة AEC-Q100 تستغرق من عام إلى عامين. تعتبر شهادة ISO 26262 أكثر صعوبة والدورة أطول.
تطبيق MCU في صناعة السيارات الكهربائية الذكية
تطبيق MCU في صناعة السيارات واسع جدًا.على سبيل المثال، الطاولة الأمامية عبارة عن تطبيق من ملحقات الجسم، وأنظمة الطاقة، والهيكل، ومعلومات السيارة الترفيهية، والقيادة الذكية.مع قدوم عصر السيارات الكهربائية الذكية، سيكون طلب الناس على منتجات MCU أقوى.
الكهرباء:
1. نظام إدارة البطارية BMS: يحتاج BMS إلى التحكم في الشحن والتفريغ ودرجة الحرارة وموازنة البطارية.تتطلب لوحة التحكم الرئيسية وحدة MCU، وتتطلب كل وحدة تحكم تابعة أيضًا وحدة MCU واحدة؛
2.وحدة تحكم السيارة VCU: تحتاج إدارة طاقة السيارة الكهربائية إلى زيادة وحدة التحكم في السيارة، وفي الوقت نفسه تكون مجهزة بوحدات MCU عالية الجودة 32 بت، والتي تختلف عن خطط كل مصنع؛
3.وحدة التحكم في المحرك/وحدة التحكم في علبة التروس: استبدال المخزون، التحكم في عاكس السيارة الكهربائية MCU وحدة تحكم محرك السيارة البديلة بالزيت.نظرًا لسرعة المحرك العالية، يجب تباطؤ المخفض.وحدة تحكم علبة التروس.
ذكاء:
1. في الوقت الحاضر، لا يزال سوق السيارات المحلي في مرحلة اختراق السرعة العالية L2.انطلاقًا من اعتبارات التكلفة والأداء الشاملة، تزيد الشركة المصنعة للمعدات الأصلية من أن وظيفة ADAS لا تزال تعتمد بنية موزعة.مع زيادة معدل التحميل، تزداد أيضًا وحدة MCU الخاصة بمعالجة معلومات المستشعر وفقًا لذلك.
2. نظرًا للعدد المتزايد من وظائف قمرة القيادة، أصبح دور رقائق الطاقة الجديدة الأعلى أكثر أهمية، وانخفضت حالة MCU المقابلة.
حرفة
تتمتع وحدة MCU نفسها بمتطلبات ذات أولوية فيما يتعلق بقدرة الحوسبة وليس لديها متطلبات عالية للعمليات المتقدمة.وفي الوقت نفسه، يحد التخزين المدمج نفسه أيضًا من تحسين عملية MCU.استخدم عملية 28 نانومتر مع منتجات MCU.مواصفات لوائح المركبات هي بشكل أساسي رقائق مقاس 8 بوصات.بدأت بعض الشركات المصنعة، وخاصة IDM، في الزرع على منصة مقاس 12 بوصة.
تعتبر العمليات الحالية بدقة 28 نانومتر و40 نانومتر هي السائدة في السوق.
الشركات النموذجية في الداخل والخارج
بالمقارنة مع وحدات MCU الاستهلاكية والصناعية، فإن وحدة MCU على مستوى السيارة لديها متطلبات أعلى من حيث بيئة التشغيل والموثوقية ودورة التوريد.بالإضافة إلى ذلك، من الصعب الدخول، لذا فإن هيكل سوق MCU يتركز نسبيًا بشكل عام.في عام 2021، استحوذت أكبر خمس شركات MCU في العالم على 82%.
في الوقت الحاضر، لا تزال وحدة MCU على مستوى السيارة في بلدي في فترة التقديم، وتتمتع سلسلة التوريد بإمكانيات كبيرة لاستبدال الأراضي والبدائل المحلية.
وقت النشر: 08 يوليو 2023