汽车行业正在进行新四化的变革,随着整车电子电气架构的升级,汽车零部件的感知和连接功能逐渐丰富,这对车用控制器的稳定性、安全性和可靠性都提出了更高的要求。这些变化也拉动了国产半导体产业的发展,在创造更多的电子元器件需求的同时,也给半导体芯片定义带来更多的指导。


作为国内首家上市的IC设计公司,在工业类应用领域MCU出货量突破5亿颗时,复旦微电子正式进入汽车领域,并开始推进他们相关的产品和生态计划。在进入车规级市场之前,复旦微电子的MCU已经在工规领域积累了多年芯片设计、测试及应用的经验。其低功耗、工业类应用MCU累计出货排名国内前列。同时,该公司在智能IC卡、RFID/READER芯片的安全识别市场已经累计出货超过100亿颗;在非挥发存储器领域,其EEPROM市场份额居国内第一,FLASH月出货超亿片。该公司还构建了国内首个规模商用的第三方NFC终端服务平台,此外,他们也在国内首发了亿门级FPGA。


据复旦微电子MCU产品线技术市场经理王超介绍,此次切入汽车市场的MCU FM33LG0xxA系列,在今年11月通过了CNAS委员认证机构的AEC-Q100车规认证,目前已经开始正式向汽车市场终端客户推广。FM33LG0xxA采用Arm Cortex-M0内核,拥有丰富的外设资源,包括模拟外设和数字外设以及高速的数字接口。

 

FM33LG0xxA的资源


图:FM33LG0xxA的资源


FM33LG0xxA芯片是定位于大容量存储的通用MCU。王超表示,随着汽车电子电气架构的升级,很多执行器节点、控制器对于片上的存储空间要求越来越高,因此这款产品在定义时首先考虑到大存储空间,以及具备足够冗余的硬件性能空间,能够支撑未来三年甚至是更长时间的产品软件方面的迭代和更新。
通信接口方面,FM33LG0xxA配置了丰富的通讯串口资源,包括UART、LPUART,SPI,以及I2C等。值得一提的是,针对汽车FM33LG0xxA产品系列也集成了CAN2.0接口。


FM33LG0xxA采用了高精度和采样速率的ADC和DAC,ADC支持2M采样速率,DAC支持1M采样速率。同时,该器件内部集成了低功耗比较器和运放,通过提高器件集成度降低用户BOM成本,并缩小整个硬件电路设计的尺寸。
FM33LG0xxA配置了丰富的定时器资源,包括低功耗定时器、通用定时器,以及针对电极驱动相关的高级定时器。所有产品标配低功耗的RTC时钟源,芯片支持两个看门狗。


FM33LG0xxA提供LQFP48、LQFP64、LQFP80三款封装选择,王超表示,后期针对汽车上的简单的执行器或者简洁控制,复旦微电子也会推出32pin或者20~28pin的封装,而目前,出于供应链情况的考虑,会把资源集中在需求更多的封装形式上。


目前,国内一些有技术积累和客户资源的MCU企业已经切入汽车市场,复旦微电子进入的并不算早,因此产品差异化特性十分重要。据王超介绍,FM33LG0xxA在高可靠性、低功耗、安全性和个性化电路设计上形成了自己的特色。


FM33LG0xxA支持1.65~5.5V宽电压范围,兼容车身电源系统,并高于传统的工业或者消费类电子的3.3V的噪声容限。在电路上,芯片支持高可靠的BOR、PDR电路,这些电路在以往的工业应用中,得到了十多年的现场运行验证。此外,诸如电源监测模块、双看门狗,包括晶振的停振检测和引脚滤波、复位电路滤波等功能安全都整合在芯片硬件设计上。


在超低功耗上,由于智能汽车的新四化改变了电子电气架构,对于元器件的需求越来越多,因此未来整车的待机功耗需求将下沉到每一个器件上,基于复旦微电子在诸如电表等工业应用领域长期的超低功耗设计电路的经验,FM33LG0xxA也实现了超低功耗的特性,其深渡睡眠功耗实测仅1uA左右(RTC保持)。


在安全特性上,随着智能汽车网联化以及智能化的程度越来越高,车载系统会强调数据安全,这需要硬件电路的支撑,FM33LG0xxA在芯片内部提供了一些硬件电路来保证系统数据安全,如对称的加密单元,包括随机数发生器、代码保护等。


FM33LG0xxA的个性化电路设计主要体现在内部高精度电路集成,包括片上高速RC振荡器,并在出厂之前做了频率校准。王超表示,这样不仅可以帮助客户节省外围晶振成本,也能减少供应链的压力。FM33LG0xxA还集成了可编程的胶合逻辑,这是同类器件少有的个性化硬件逻辑门电路。这些高度集成的特性增加了系统的可靠性。


FM33LG0xxA系列适用于车身电子、车内舒适系统等,包括各类开关、门窗、车灯或者方向盘、玻璃升降的开关、座椅控制、尾门控制等。此外,一些原本是后装现在向前装转移的应用,如ETC、防盗器等也是该产品的应用目标。


随着汽车电子电气架构的升级,对传统的8位、16位MCU在通信、接口资源、程序软件升级以及数据安全上都提出了更高的要求。复旦微电子电子高级工程师、电力电子事业部总经理助理翟金刚表示,FM33LG0xxA的性能可以覆盖瑞萨、NXP同类产品的应用。


据翟金刚介绍,从11月份通过AEC-Q100的车规认证,就开始做市场布局,并且得到客户端的积极反馈,目前已经有项目在design in,有些客户也已经在提前布局,显示出Tier 1,OEM对国产芯片的需求强烈。


做汽车电子产品,ISO 26262和AUTOSAR是两个必须前期准备工作,新四化增加了一个数据安全的维度。翟金刚认为,这是车规MCU产品规划的三个路标。有了好的产品,没有生态也不行。在产品设计过程中,初期生态非常重要,用户对新产品的使用体验好,就会快速开发出原型,把他的IP移到平台上,这对产品推广非常有利。翟金刚认为,对双方而言,这都加快了产品推向市场的时间,形成一个双赢的局面。


对于复旦微电子而言,做汽车圈生态,包括做阿尔法客户时和晶圆代工厂在工艺方面的合作,也包括历史发展过程中基于该公司可追溯机制带来的客户信任,与电子五所的合作、以及Keil、IAR、Eclipes、MFANG等开发工具链的兼容研发、与FOTA平台供应商的合作等。


当然,最重要的始终是客户需求。复旦微电子强调他们与车企共同探讨和定义未来的产品,并相信相对于国际大厂,这种本地化服务以及相对灵活的产品定义将给客户带来更好的体验。