英飞凌:应对MCU多元化需求

 中国电子报、电子信息产业网  作者:
发布时间:2014-07-25
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  在32位MCU全面替代8位大势已定的情况下,如何更好地向新的应用领域延伸成为2014年MCU行业的主旋律。不同市场所需MCU的性能、规格、功耗有何不同?MCU厂商如何应对?《中国电子报》特邀主流MCU厂商和分销商发表观点。

 

  英飞凌科技(中国)有限公司汽车电子事业部市场总监杜曦

  英飞凌科技(中国)有限公司 汽车电子工业及多元化市场部高级经理王亦菁

  问:本次重点关注MCU在家电、LED照明、汽车和物联网(智能电网、智能交通、智能物流等)四个领域的应用。请分别谈一下上述领域的应用趋势,以及贵公司在这几个领域重点推广的MCU解决方案。

  杜曦:汽车电子面对当代全球化的节能、安全和智能化的挑战,每个挑战的背后都有汽车半导体的创新,每一个汽车电子的创新都要通过MCU的运算控制功能来实现。相比其他领域对MCU应用的要求,汽车控制系统中对MCU的要求更加苛刻,既有速度和性能上的要求,又要保证系统的可靠性和安全性,同时,其应用的环境极为恶劣,工况又极为复杂。英飞凌的MCU产品是全球汽车电子系统中使用最广的产品之一,在动力总成应用(包括传统内燃机和新能源的电机驱动)中,英飞凌MCU几乎占据半壁江山,在车身控制和安全系统也得到了广泛的应用。面对新的挑战,英飞凌的车用MCU有两条产品路线:

  1:满足新一代汽车电子系统对运算速度、性能和安全方面的特别要求,我们推出了新一代的Aurix多核架构MCU,其最多达3个基于Tri-Core的运算核,可完成多任务复杂运算功能,多达10个安全监控核,配合客户应用系统可以实现ISO26262的ASIL-C功能安全等级。Aurix产品将主要被用在高可靠性、高度安全的系统中,如动力总成、高级驾驶员辅助系统,新能源及复杂的车身控制系统中。

  2:配合汽车部件驱动电子化,电子系统高度集成化的潮流,我们推出了基于ARM核的32位SOC器件,可以广泛的应用于车窗升降、雨刷、天窗、油泵、水泵及电子风扇控制,以期达到节能的效果。

  另外,随着汽车智能化的发展与普及,数据安全是对汽车电子提出的另一个核心要求,车内ECU之间的通信和数据交换,以及车内ECU与周围无线系统的通信与数据交换,都牵扯到数据的安全与完整,这些系统都要建立在相应的安全保障之上。英飞凌用于智能卡的安全芯片已经引领全球市场超过25年,利用该优势,我们也会将其用于车内,来保障数据安全通信。

  王亦菁:节能和智能将是家电的发展主要的方向。一方面智能家居的发展会给现有家电带来新的机遇和挑战。网络连接既增加了便利性,也带来的可能的安全隐患,因此安全接入会是一个问题。同时,家电产品可能会引入一些操作系统,这是以往的家电所不曾有的。另外,我们还看到可能的一些改变。比如目前小家电会使用很多触摸按键,但也可能会随着app的使用慢慢减少按键的数量,甚至没有。因为操作完全可以通过无线的命令来执行。

  另一方面,节能化依旧是个大趋势。越来越多的家电将使用变频技术。英飞凌的微控制器在家电方面主要有以下几类解决方案:

  1, 智能家电方面:我们可以提供XMC1100和sub 1GHz无线RF收发器的方案,实现智能家居的无线连接。

  2, 与我们的安全产品OPTIGA配合,对家居、联网进行安全认证,保障数据通讯的安全性

  3, 变频家电方面:我们有基于XMC4100的变频空调方案,可支持灵活的系统构架,实现功率转换与电机的灵活结合

  4, 同时我们可以提供基于XMC1300的无传感器的低成本高性能的永磁同步电机方案,可以应用在各类风机,风扇,空气净化器,抽油烟机等领域。

  5, 以及无传感器高速直流无刷电机方案,可以应用在吸尘器、果汁机等领域。

  6, 此外我们还有针对各类功率拓扑的方案。

  7, 我们的XMC1200系列亦可支持电容式触控,可以实现控制+触控的一体方案

  在LED照明方面,英飞凌XMC1000可用于LED RGB调色,实现LED无频闪调光以及直接恒流控制,并支持DALI、DMX协议。

  问:微控制器(MCU)被广泛应用在洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电冰箱等家用电器中,进行电机控制、模拟传感器测量、前面板键盘控制以及在LED/LCD上的结果显示等。低功耗MCU在家电产品上的应用将会越来越广,同时因为技术的进步,低功耗MCU将会有越来越多的产品出现,几乎每一家MCU大厂都提供低功耗MCU让客户选择。贵公司在用于家电的低功耗MCU产品开发上有哪些新的进展?在低功耗设计上有何优势?

  王亦菁:家电领域的低功耗包括运行和待机功耗。相比手持设备,家电对于低功耗的要求并不是非常苛刻,其更关心的是如何在整个系统上实现节能,而非微控制器本身的功耗。

  英飞凌的微控制器XMC1000系列则主要应用于电机控制方面,关注整个系统的变频节能,同时其本身在运行功耗上也比较有优势。

  问:一般情况下,每一种小家电仅适用于其特定的应用环境,功能比较单一,不需要过于复杂的程序,因此相对资源较少的8位机,基本可以满足其要求。8位MCU至今是否依旧是小家电范围内的主流?随着ARM Cortex M0/M0+的应用不断广泛,未来小家电上应用32MCU的前景如何?

  王亦菁::目前8位MCU确实可以满足小家电的基本需求,随着智能家居的发展,MCU需要和其它设备进行通讯,另外也涉及到协议的加入,和通过操作系统来控制家居,在这种情况下,M0产品将更具优势。英飞凌XMC1000微控制器具有较大的Flash和RAM,是适合未来智能家居趋势应用的产品。

  问:数字家电(电视机、DVD、机顶盒、游戏机外,数码相机、家庭网关)需具备更高的计算能力、功能集成度与灵活性,而SoC芯片应用在数字消费类产品中。这种发展趋势是否会影响MCU在数字家电市场中的应用?集成了高性能的MCU内核和一些特定应用的SoC芯片能简化系统设计的复杂程度,有利于缩短产品的开发周期,对MCU供应商带来哪些机遇和挑战?

  王亦菁:我们认为,对于一个新的市场、新的应用,还有一些不确定因素的情况下,或针对功能较为复杂的产品,MCU比SoC更适合;而对于市场量大、功能单一的产品,SoC则优势明显。这两者各有适合的市场时机和方向。

  问:汽车中需要的MCU多种多样,高、中、低端MCU同时共存于汽车应用。您对这个市场的发展趋势如何判断?

  杜曦:过去我们经常谈到高中低端MCU多是指32、16或8位MCU。但近几年来,随着半导体工艺技术的发展,32位MCU的性价比大幅提升,而汽车电子系统也向更高复杂度和更高性能方向发展,采用32位微处理器也已成为趋势。汽车的应用多样性,从动力总成、车身、安全、到新能源汽车,不同的应用对MCU的内存,工作频率,使用/安装环境等都各有不同。

  比如,动力总成应用中,要特别的注重系统的高安全及高可靠性;在安全系统如ADAS高级驾驶员辅助系统,对MCU的实时性,可靠性及容错处理能力及接口能力要求更高;在车身应用中,比如车窗、车灯,则对MCU的通讯及功能集成度又有不同要求。未来汽车MCU的高中低端将会由应用来决定。而应用的多样性决定了车用MCU也将朝着多样化的趋势发展。

  问:有观点认为“未来有关汽车电子规范越来越多,越来越复杂。汽车MCU要适应这些不断变化的规范和需求就必须走SoC化的路子,汽车电子功能的实现也将板级实现向芯片实现转移”。您是否认同这一观点?在整合中主要需要考量哪些因素?SoC整合方案将成为未来的趋势,如何实现差异化?

  杜曦:早在几年前,英飞凌就曾推出了基于8051核的8位SOC芯片,该芯片被成功地应用在小功率汽车电机控制系统里。最近我们又将推出基于ARM的32位SoC芯片,分别集成了桥驱动或继电器输出驱动输出。用SoC构建的控制系统具有体积小,易于和被控对象集成,功能单一,控制对象固定的应用有其独特的优势。

  但是,针对系统工作环境苛刻,控制对象复杂,驱动功率要求较大的系统,通用型MCU会更适合,灵活性更高。

  在SoC整合中要考量的因素包括:应用的灵活度,比如是否要进一步扩展其功能;应用环境和标准;方案的性价比以及半导体技术的实现。SoC方案的差异化将表现在其应用的控制功能的差异化上。

  问:在部分汽车MCU中出现多核化发展趋势,您对同构和异构多核MCU的发展有何看法?对未来MCU、DSP、FPGA的竞合发展态势有何看法?

  杜曦:在汽车半导体中,英飞凌是最早推出多核MCU的厂家之一。应对未来产业挑战,多核MCU是一个方向。我们的Aurix多核处理器中,其中一个核既可以用作CPU也可作为DSP使用,主要取决于什么样的应用。有关MCU,DSP及FPGA发展势态,主要将由汽车电子市场的变革来决定。技术上都可以实现,主要看市场及应用的变革需要。

  问:智能照明的发展使MCU的应用越来越多(如调光调色),这个市场产品的发展趋势是什么?低成本的8位MCU是否还有市场?

  王亦菁:智能照明中MCU的应用包括调光、调色和联网,我们认为这是一个很有潜力的市场。英飞凌的32位微控制器XMC1000在调光方面能实现零频闪,调色方面具有PDM技术,能直接实现恒流控制。联网方面,我们也支持DALI和DMX协议。


来源:中国电子报,电子信息产业网            责任编辑:赵强
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