英飛凌新一代MCU AURIX? TC4x即將量產(chǎn)?

英家MCU之AURIX?

作為全球汽車(chē)半導體市場(chǎng)的領(lǐng)導者，英飛凌持續塑造未來(lái)移動(dòng)的創(chuàng )新之路。

為擴展其領(lǐng)先的 AURIX? 微控制器系列，英飛凌推出了用于電動(dòng)交通、ADAS 、汽車(chē) E/E  架構和經(jīng)濟型人工智能 (AI) 應用的新一代AURIX? TC4x 系列28納米微控制器 (MCU)。

第一批 AURIX? TC4x 樣品已用于主要客戶(hù)的設計中。

從本月起，英飛凌專(zhuān)家將在每個(gè)月推出1-2篇 AURIX? TC4x 技術(shù)文章，詳細闡述其各個(gè)功能模塊，以幫助大家快速學(xué)習了解  AURIX? TC4x 。

英飛凌AURIX?發(fā)展歷程

TriCore? 內核架構自從1999年誕生，先后經(jīng)歷了4代單核版本的單片機，AURIX? 是基于 TriCore? 內核的多核架構單片機。

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2014年推出的第一代 AURIX? TC2x 集成了多達三個(gè) TriCore? 內核。

TC2x 系列單片機內部集成了安全管理單元  SMU ，對單片機內部的各個(gè)模塊進(jìn)行安全管理，電源供電 PMIC 芯片 TLF35584 除了完成電源供電，還可以和單片機交互，搭配  SafeTlib? 軟件可以實(shí)現自檢并監控單片機運行是否正常，出現異常的情況下可以觸發(fā)安全機制，使系統進(jìn)入安全狀態(tài)。

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2018年推出的第二代 AURIX? TC3x 集成了多達六個(gè) TriCore? 內核，將單片機性能提升到了一個(gè)新高度。

AURIX? TC3x 系列單片機擁有卓越的實(shí)時(shí)性，全系型號可以達到功能安全最高等級 ASIL-D，集成了信息安全硬件加密模塊，還有強大的互聯(lián)接口，使其尤其適合眾多汽車(chē)應用。

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2021年推出的新一代 AURIX? TC4x 系列為領(lǐng)先的 AURIX? TC3x 系列提供了向上升級的途徑。

它采用下一代 TriCore? 1.8內核，以及可擴展的增強性能的加速器套件。其中包括新的并行處理單元 (PPU)，這是一種 SIMD 矢量數字信號處理器 (DSP)，可滿(mǎn)足各種人工智能拓撲結構的需求，包括實(shí)時(shí)控制和雷達后處理等各種用例。產(chǎn)品系列的可擴展、高兼容性設計，使得用戶(hù)可以采用通用的軟件架構，從而大大節省了平臺軟件費用。

AURIX? TC4x應用領(lǐng)域及特性概覽

AURIX? TC4x 面向廣泛的汽車(chē)應用，包括基于域控和區控的 E/E 架構對功能集成的強烈需求，通過(guò)安全系統支持電動(dòng)交通和自動(dòng)駕駛的發(fā)展。英飛凌的 AURIX? TC4x 提供增強的連接性，包括先進(jìn)的功能安全和信息安全，進(jìn)一步夯實(shí)英飛凌在高可靠高安全汽車(chē)電子產(chǎn)品領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

此外，新的 SOTA（軟件空中升級）功能有助于滿(mǎn)足主機廠(chǎng)對快速、安全的車(chē)到云連接的需求，實(shí)現現場(chǎng)更新以及車(chē)輛使用過(guò)程中的診斷和分析。新的 AURIX? TC4x 系列 MCU 支持 5 Gbit 以太網(wǎng)和 PCI Express? 等高速通信接口，以及 CAN-XL 和 10BASE T1S 以太網(wǎng)等新的通訊接口。網(wǎng)絡(luò )吞吐量和連接性的提高為客戶(hù)提供了實(shí)施新 E/E  架構所需的性能和靈活性。

完善的AURIX? TC4x 生態(tài)體系

考慮到汽車(chē)復雜性的不斷增加以及人工智能技術(shù)的實(shí)現，AURIX? TC4x 生態(tài)系統受到了極大關(guān)注，以確保產(chǎn)品快速上市和易于使用。英飛凌正與 Synopsys 合作，加快  AURIX? TC4x 系列的軟件開(kāi)發(fā)。用于 TC4x 的 Synopsys Virtualizer? 開(kāi)發(fā)套件（VDK）可在設計周期的更早階段進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。用于 AURIX? TC4x 的  Synopsys DesignWare? ARC? MetaWare 工具包提供了為 PPU 開(kāi)發(fā)軟件所需的最佳編譯器、調試器和庫以及仿真器。

其他合作伙伴也將提供相應的產(chǎn)品，并支持 MATLAB 自動(dòng)代碼生成，以實(shí)現快速原型開(kāi)發(fā)。得益于跨代可擴展的兼容設計，已經(jīng)使用現有 AURIX? MCU 的客戶(hù)將縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，加快產(chǎn)品上市，并從中獲益。顯著(zhù)的硬件和軟件兼容性使客戶(hù)可以廣泛地重復使用現有的 TC3x 算法和生態(tài)系統。

AURIX? TC4x 系列的主要特點(diǎn)一覽

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TriCore? 和 AURIX? 加速套件提供高性能算力和經(jīng)濟的人工智能

●   多達 6 個(gè) TriCore? v1.8 同步運行，主頻高達 500 MHz

AURIX? 加速器套件：

●   并行處理單元 (PPU) - 實(shí)現高達 ASIL-D 的人工智能

●   數據路由引擎 (DRE) -用于高效通信和數據處理

●   CDSP – 對模擬采樣信號進(jìn)行數字信號處理

●   信號處理單元 (SPU) - 雷達信號處理加速器

●   信息安全模塊 (CSRM/CSS) - 硬件加密加速器

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內存升級

• 多達 25 MB 片上 NVM 存儲空間
  

• 通過(guò)優(yōu)化的 A/B 交換分區和外部存儲器接口支持零停機時(shí)間 SOTA

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高級時(shí)鐘模塊和 AD 轉換增加實(shí)時(shí)控制能力

• 新型 eGTM 定時(shí)器和高分辨率 PWM，專(zhuān)用低延遲互連 (LLI) 總線(xiàn)
  

• 用于電機控制和電源轉換的更快控制回路

• 與 AURIX? TC3x 兼容的 GTM

• 多種ADC 轉換器 ，時(shí)分復用 ADC(TMADC) /快速比較器 (FC)/DSADC

• CDSP/DSEX 加速器

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更強的功能安全和信息安全性能

●   包括CSRM和CSS在內的安全集群可提供更強的安全性能

●   符合 ISO 21434 標準

●   安全DMA

●   符合ASIL-D標準

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為所有E/E架構微控制器提供豐富的網(wǎng)絡(luò )通訊接口

●   可擴展的高速通信接口：

■    高達 5 Gbps 以太網(wǎng)

■   PCIe

■   10BASE T1S 以太網(wǎng)

■   CAN-XL

●   數據路由引擎 (DRE) - 通信加速器

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廣泛的生態(tài)系統

●   英飛凌 MCAL 驅動(dòng)程序

●   可重復使用現有 AURIX? TC3x 算法和生態(tài)系統

●   利用 Synopsys - Virtualizer Development Kit for AURIX? TC4x 虛擬原型支持快速原型開(kāi)發(fā)

●   軟件開(kāi)發(fā)工具包 (SDK)

●   使用 Synopsys - MetaWare Toolkit for AURIX? 簡(jiǎn)化 PPU 軟件開(kāi)發(fā)，其中包括 MATLAB 和 Simulink、DSP 和數學(xué)庫、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )軟件開(kāi)發(fā)工具包以及 AUTOSAR 復雜設備驅動(dòng)程序

供貨情況

第一批 AURIX? TC4x 樣品已用于主要客戶(hù)的設計中，各個(gè)型號將從2024年下半年逐步量產(chǎn)。

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未來(lái)的汽車(chē)需要什么樣的MCU？

●   有更多潛力讓汽車(chē)變得更加智能

●   由人工智能提供更高效的處理能力

●   適應新的電子電氣架構

●   有更廣泛更安全的的網(wǎng)絡(luò )連接

●   適應更快速的技術(shù)迭代

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AURIX? TC4x 應運而生，為汽車(chē)工業(yè)提供最具吸引力的升級路徑。

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AURIX? TC4x 助力開(kāi)啟汽車(chē)工業(yè)新紀元。

支持新的電子電氣架構

●   具有更高的ASIL-D算力

●   安全網(wǎng)絡(luò )連接大大增強

●   適應新的軟件開(kāi)發(fā)模式

電氣化加速滲透

●   助力達成零排放目標

●   主機廠(chǎng)更專(zhuān)注于發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)

●   純電汽車(chē)比例不斷提升

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英飛凌一如既往地提供高可靠性 AURIX? 系列 MCU，以滿(mǎn)足汽車(chē)對高穩定性、高安全性、長(cháng)期供應保障等多方面的要求。

●   AURIX? 系列 MCU 全面的產(chǎn)品目錄和靈活的可擴展性為用戶(hù)升級和降本提供雙向選擇的平臺化開(kāi)發(fā)思路

●   英飛凌長(cháng)期發(fā)展與維護與可信賴(lài)合作伙伴的關(guān)系

●   安全一直是 AURIX? 系列 MCU 的核心競爭力

●   非常高的穩定性大大降低失效風(fēng)險

●   Tricore? 內核及相關(guān)外設提供極強的實(shí)時(shí)控制性能

●   有承諾的長(cháng)期供貨保證以及可靠的供應鏈管理

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AURIX? TC4x 采用28nm半導體制程工藝，并引入 RRAM 非易失存儲介質(zhì)（NVM）。該制程工藝，英飛凌與臺積電已經(jīng)合作長(cháng)達8年之久，將助力 TC4x 系列 MCU 實(shí)現高性?xún)r(jià)比，并為下一代 MCU 持續迭代升級鋪平道路。

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AURIX? TC4x 根據汽車(chē)發(fā)展的趨勢，重點(diǎn)拓展電動(dòng)汽車(chē)、域控制器/區域控制器、智能（輔助）駕駛、雷達、動(dòng)力底盤(pán)等應用場(chǎng)合。

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得益于 AURIX? 系列 MCU 跨代高兼容性設計，用戶(hù)在 TC3x 的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，將大大減少移植工作量，加速產(chǎn)品上市時(shí)間。

●   開(kāi)發(fā)工具非常豐富，并且延續性好

●   軟、硬件設計兼容性好

●   安全架構、理念一脈相承，并更加完善、強大

●   一如既往的高可靠性

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AURIX? TC4x 根據下一代控制器的需求，在多個(gè)方面性能得到很大提升

更高處理能力

●   更高的 Tricore? 內核主頻

●   并行處理單元

●   第三代高性能信號處理單元

●   模數轉換信號后處理 DSP

●   數據路由引擎

●   高精度PWM

更高安全性能

●   達到 ISO26262-2018 功能安全標準 ASIL-D 等級

●   符合 ISO21434 信息安全標準

●   更強的非對稱(chēng)加密能力

●   支持多路并發(fā)對稱(chēng)加解密

更完善的硬件虛擬化支持及隔離特性

●   支持內核、外設硬件虛擬化以及互相隔離

●   每個(gè)物理內核支持多達8個(gè)虛擬機

●   增強內存保護、DMA 保護

更豐富的網(wǎng)絡(luò )連接

●   高達 5G 以太網(wǎng)接口

●   多達4個(gè)百兆/十兆低速以太網(wǎng)，并支持 10based-T1S 標準

●   PICe 3.0 接口

●   支持 CAN XL

●   支持 MACsec 硬件加密

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AURIX? TC4x架構框圖

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得益于 AURIX? TC4x 的硬件虛擬化性能，在一片 TC4x 芯片上，通過(guò)部署虛擬機軟件，可以獨立運行多個(gè)不同的 ECU 功能，并實(shí)現互不干擾。AURIX? TC4x 虛擬化將在后續文章中進(jìn)行專(zhuān)題講解。

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英飛凌具有多年的信息安全開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，從第一代AURIX? 芯片就開(kāi)始部署硬件安全模塊（HSM）?，F在 AURIX? TC4x 的開(kāi)發(fā)完全按照 ISO21434 信息安全標準進(jìn)行開(kāi)發(fā)。同時(shí)，英飛凌已經(jīng)獲得權威第三方頒發(fā)的 ISO21434 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程認證證書(shū)。

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AURIX? TC4x 引入并行處理單元（PPU）將助力其拓展在嵌入式AI領(lǐng)域的應用場(chǎng)景。例如，PPU 可以在域控制器/區域控制器、ADAS 、新能源汽車(chē)等多個(gè)應用中發(fā)揮高安全性智能預測、智能控制的關(guān)鍵作用。關(guān)于 PPU 的進(jìn)一步介紹，敬請關(guān)注后續相關(guān)專(zhuān)題文章。

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英飛凌已經(jīng)為 AURIX? TC4x 構建了全方位的開(kāi)發(fā)工具鏈和軟件生態(tài)系統。開(kāi)發(fā)工具包括編譯器、調試器、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（e.g. ADS Limited）、虛擬原型（VDK）、模型仿真硬件支持包等。軟件生態(tài)系統包括硬件底層驅動(dòng)（MCAL）、AUTOSAR 協(xié)議棧、功能安全軟件庫（SafeTlib）、信息安全軟件、PPU軟件庫、CDSP 軟件庫等。

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與 AURIX? TC4x 最佳搭配的新一代電源管理芯片 TLF4 系列 PMIC 也將同步上市，助力汽車(chē)控制器的安全性能再提升一個(gè)層次。敬請期待。