2011年德州仪器推出J6系列座舱芯片,至今大众、奥迪、宝马、奔驰还在使用J6,2017年德州仪器开始设计J7系列芯片,德州仪器对数字处理器芯片一直兴趣不高,模拟器件才是德州仪器的主要利润来源,模拟器件最低75%以上的毛利率让德州仪器在设计数字芯片时也尽可能地降低成本。不采用ARM的先进核心IP,扩大应用面及提高出货量是降低成本的主要方法。

 

J7系列即TDA4X,针对ADAS、自动泊车、深度学习、网关、边缘计算、DMS、CMS等均有对应的产品。

 

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J7系列内部框架图,基本涵盖了所有运算资源。J7的异构运算体系,初代J7即TDA4VM一般只有两个A72内核,下一代TDA4AM拥有四个A72内核,再下一代最高有八个A72内核。

 

德州仪器网关路线图

 

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与瑞萨一样,德州仪器也是推广所谓的中央计算服务器架构。

 

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中央化服务器架构的好处包括减少15-20%线束,减少继电器盒子,减少连接器,更低的系统成本,SOA架构要真正实现也需要中央化服务器架构,还有大量计算资源可复用,降低系统成本。

 

关键就是网关。图片来源:互联网

 

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DRA829J内部框架图,包括两个A72@2.0GHz内核,算力略低于瑞萨的S4,有24K DMIPS。两个C66X DSP,最高频率1.35GHz,算力有40 GLOPS。两个R5F内核做MCU岛,功能安全ASIL-D级,4个R5F@1GHz,做实时通用计算,算力最高8K DMIPS。还有一个100GFLOPS算力的GPU,聊胜于无。DRA829最大特色是内置8端口L2级以太网交换机,大大节约系统成本,DRA821略低,是4端口。以太网交换机有一个端口最高支持5Gbps带宽即USXGMII,其余都可以支持2.5Gbps即HSGMII。不过如果需要L3级调整,还是需要外接以太网交换机。DRA829拥有4个3.0版两通道PCIe接口,比瑞萨的S4和NXP的S32G2多两倍。

 

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按德州仪器的构想,用DRA829V将多个TDA4芯片级联,最高可连接4个,如果是TDA4的旗舰型号TDA4H/TDA4VH,那CPU算力可达400K DMIPS,AI算力有128TOPS,足可以做汽车的核心服务器了。

 

德州仪器在汽车以太网物理层领域持续发力,陆续推出满足802.3bp(DP83TG720R-Q1)和802.3bw(DP83TC811S-Q1)标准的物理层芯片,对于构成网关系统非常有帮助。

 

英飞凌的网关系统实际就是其MCU的扩展应用,其TC37XX系列是电动车底盘领域大放异彩,英飞凌也逐步加大其MCU的适用范围,英飞凌推出两个网关应用,一个针对24V拖车,一个针对智能驾驶的车型。

 

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CPU A是牵引车的MCU,CPU B是拖车的MCU,用英飞凌、Xilinx和Xylon联合发明的HSSL连接,HSSL就是High Speed Serial Link,高速串行连接,可以连接两片TC397这样的MCU,也可以让TC397与FPGA连接,带宽为320 Mbit/s,说实话这个真不能算高速。CPU A与一片台湾瑞昱的以太网交换机RTL9047连接,CPU B与传统车载网络连接。

 

RTL9047是5端口以太网交换机,内含5*100BASE-T1 物理层,可以省去5个物理层芯片,大大节约成本,一个千兆上行接口。这个是针对目前网关设计的,同时也考虑成本,当然不支持2.5Gbps带宽和PCIe连接。

 

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这是TC377TX为核心的网关。不过也是针对当下汽车电子域控制器架构的。TLF30682QVS01、TLS4125V50、TLS203B0、IR3883这些都是英飞凌自己供应的电源IC,TLE9250、TLE9252、TLE9254、 TLE9255这些都是英飞凌自己的CAN收发器,TLE7258是LIN收发器,TLE9222是Flexray收发器,也是英飞凌内部供应,88Q5050是Marvell美满电子的以太网交换机,这是2017年的产品,同系列的还有88Q5030,88Q5072和88Q6113。其中88Q5030有5口用于通信,88Q5050有8口用于通信,5072与6113有11口用于通信。

 

88Q5050是8端口以太网千兆比特容量交换机具有4个固定100BASE-T1端口,以及可从1 100BASE-T1、1 100BASE-TX、2 MII/RMII/RGMII、1 GMII和1 SGMII 端口中选择另外四个端口的可配置选择,支持802.3bw,但不支持802.3bp也就是百兆车载以太网,88Q5050已被NVIDIA DRIVE Pegasus自动驾驶汽车平台采用,但还不算先进,目前最先进的是美满的88Q4364和博通的BCM8957X,支持802.3ch即万兆车载以太网,而更高级的带宽达25G的802.3cy标准可能在明年就会出现。

 

  • 88EA1512是千兆以太网物理层芯片,是美满电子早期产品,特斯拉大量使用,只满足十几年前的EAVB标准,不满足最新的车载以太网标准即802.3bp标准。

    88Q2112是美满电子新产品,符合802.3bp和802.3bw标准。

 

 

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上图为TC377X的内部模块,这是目前的主流MCU,和NXP的S32G2以及瑞萨的S4未来网关专用芯片比,算力和接口方面自然不如。TC39X系列是6个TriCore内核,运行频率只有300MHz,算力是2400DMIPS,TC377X系列是3个TriCore内核,算力减半,1200DMIPS。TC377X包括12路 CAN FD, 1x路FlexRay, 12路LINs,2路千兆以太网,1路HSSL。其制造工艺是40纳米,前面NXP、瑞萨和德州仪器的都是16纳米。

 

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这是英飞凌网关的开发板,有一片源自中国厂家的芯片,英飞凌在开发手册里并未提及,那就是北京君正的eMMC,也就是ISSI的IS22ES08G,这是一片8GB的5.0版eMMC。北京君正于2019年11月以72亿人民币收购了ISSI。
最后还有意法半导体的SPC58H系列网关。

 

意法半导体SPC58H系列MCU内部框架图

 

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最后来个简单总结,见下表。

 

数据来源:各公司

 

网关的另一个核心芯片,汽车以太网交换机芯片门槛也比较高,全球主要有5家,分别是NXP、博通、Marvell、台湾瑞昱,还有知名度相对较低的Microchip。