【導讀】意法半導體（ST）深耕汽車(chē)市場(chǎng)已有30余年的歷史，其產(chǎn)品和解決方案覆蓋普通車(chē)輛的大多數應用系統。隨著(zhù)市場(chǎng)的發(fā)展，意法半導體的產(chǎn)品也在不斷升級改進(jìn)，其中的重要產(chǎn)品汽車(chē)微控制器（MCU）也不例外。
意法半導體（ST）深耕汽車(chē)市場(chǎng)已有30余年的歷史，其產(chǎn)品和解決方案覆蓋普通車(chē)輛的大多數應用系統。隨著(zhù)市場(chǎng)的發(fā)展，意法半導體的產(chǎn)品也在不斷升級改進(jìn)，其中的重要產(chǎn)品汽車(chē)微控制器（MCU）也不例外。
ST率先推出了嵌入式非易失性存儲器（eNVM），并通過(guò)ST10引領(lǐng)市場(chǎng)，隨后推出了基于PowerPC架構的SPC5系列汽車(chē)微控制器，在汽車(chē)領(lǐng)域出貨量超過(guò)十億個(gè)MCU。來(lái)自STM8系列的高性?xún)r(jià)比汽車(chē)控制器補充了這一產(chǎn)品線(xiàn)。
ST的Stellar產(chǎn)品家族
Stellar產(chǎn)品家族是意法半導體目前最新一代基于A(yíng)rm的汽車(chē)微控制器，是意法半導首個(gè)高低端產(chǎn)品全覆蓋的汽車(chē)MCU產(chǎn)品組合。這些先進(jìn)的微控制器降低了開(kāi)發(fā)復雜性，確保應用的安全性和可靠性，讓下一代車(chē)輛架構和功能具有更佳的性能和能效?？蛻?hù)可以受益于更短的開(kāi)發(fā)時(shí)間，并專(zhuān)注于為他們的軟件定義汽車(chē)（SDV）帶來(lái)創(chuàng )新和差異化，以應對激烈的市場(chǎng)競爭。因此，Stellar產(chǎn)品在亞洲和歐洲客戶(hù)中的關(guān)注度不斷提升。
Stellar是業(yè)內在eFlash之后推出的首個(gè)嵌入式非易失性存儲器技術(shù)，是市場(chǎng)上目前最成熟、最小的汽車(chē)級存儲單元解決方案的代表。Stellar產(chǎn)品家族適合汽車(chē)電動(dòng)化應用，包括X-in-1高集成度車(chē)輛電機控制計算機、新型車(chē)輛架構，以及用于A(yíng)DAS、區域控制和車(chē)身集成等安全關(guān)鍵子系統的安全MCU。
它通過(guò)將多種功能安全地集成到單一設備中，并允許在車(chē)輛中持續集成新功能，全面支持汽車(chē)轉型。這一切離不開(kāi)關(guān)鍵技術(shù)，包括正確選擇處理器核心技術(shù)、虛擬化、以太網(wǎng)支持以及嵌入在汽車(chē)MCU中的突破性?xún)却婕夹g(shù)。對于面臨應用存儲器大小挑戰的客戶(hù)來(lái)說(shuō)，該技術(shù)是一個(gè)顛覆性的改變。
Stellar MCU搭載Arm? Cortex?-R52+處理器技術(shù)。這款高性能處理器支持實(shí)時(shí)虛擬化，適用于實(shí)時(shí)控制的安全系統，能夠在互不干擾的情況下同時(shí)運行多個(gè)應用。該微控制器具有完全可編程的輔助核心，可以加快執行特定的功能，例如，路由、低功耗管理和數字濾波，同時(shí)減輕主核心的計算量。
“隨著(zhù)駕駛體驗在A(yíng)I和軟件定義汽車(chē)時(shí)代的不斷演變，提升汽車(chē)功能性安全、靈活性和實(shí)時(shí)性能至關(guān)重要，”Arm汽車(chē)業(yè)務(wù)線(xiàn)高級副總裁兼總經(jīng)理Dipti Vachani表示，“基于A(yíng)rm構建的Stellar微控制器系列利用Arm計算平臺的先進(jìn)安全性和實(shí)時(shí)功能，以及廣泛的Arm軟件生態(tài)系統，讓汽車(chē)制造商能夠在遵守嚴格安全法規的同時(shí)，實(shí)現創(chuàng )新功能，在汽車(chē)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位?！?/p>
Stellar微控制器讓汽車(chē)廠(chǎng)商能夠在車(chē)輛上引入以太網(wǎng)功能，是意法半導體首個(gè)嵌入以太網(wǎng)交換機的MCU。以太網(wǎng)技術(shù)可以提高數據交換的能效和靈活性，支持千兆吞吐量需求，并提供更高水平的安全性。通過(guò)支持各種車(chē)載通信拓撲結構，例如，以太網(wǎng)環(huán)，這款汽車(chē)微控制器實(shí)現了將整車(chē)布線(xiàn)電纜長(cháng)度和制造成本降低一半的承諾。
相變存儲器將重新定義車(chē)輛軟件的可能性
Stellar微控制器利用嵌入式相變存儲器（PCM）技術(shù)及其靈活性，徹底改變了軟件更新無(wú)線(xiàn)下載（OTA）體驗。在汽車(chē)行業(yè)中，OTA對于在不拆卸硬件的情況下添加新功能和安全補丁至關(guān)重要。然而，這種靈活性通常需要仔細考慮未來(lái)的存儲容量需求，因為無(wú)線(xiàn)更新可能導致成本增加和產(chǎn)品規劃復雜化。
意法半導體創(chuàng )新的PCM不是普通的存儲器。它不僅是業(yè)內目前最小的汽車(chē)MCU存儲單元，還是汽車(chē)領(lǐng)域首個(gè)開(kāi)創(chuàng )性的技術(shù)突破，重新定義了車(chē)輛軟件可以實(shí)現哪些功能。意法半導體的PCM創(chuàng )新技術(shù)將存儲器處理數據的能力提高了一個(gè)檔次，這不僅關(guān)乎存儲器的讀寫(xiě)性能，它更是一種具有前瞻性的解決方案，為汽車(chē)領(lǐng)域帶來(lái)了適應能力和持久價(jià)值，讓終端開(kāi)發(fā)者能夠不斷改進(jìn)和升級汽車(chē)功能。
隨著(zhù)車(chē)輛越來(lái)越具有軟件定義功能，引入新功能和改進(jìn)功能的能力變得至關(guān)重要。PCM的突破性技術(shù)支持向更具適應性、面向未來(lái)的汽車(chē)轉型，隨著(zhù)汽車(chē)功能不斷改進(jìn)，PCM為汽車(chē)廠(chǎng)商帶來(lái)新的方式來(lái)優(yōu)化體驗。
此外，PCM還提供了不間斷OTA更新的支持能力。PCM可以安全存儲軟件更新，不會(huì )影響車(chē)輛當前操作。得益于并行讀寫(xiě)能力，新軟件的下載不會(huì )干擾當前在MCU上運行的應用代碼，從而確保更新過(guò)程繼續使用汽車(chē)。
Stellar P系列用于集成多種功能，而Stellar G系列則用于實(shí)現軟件定義汽車(chē)（SDV）的區域控制器，這兩個(gè)系列都利用了意法半導體內部開(kāi)發(fā)的eNVM存儲器和28nm FD-SOI技術(shù)，可以在較低的功耗時(shí)實(shí)現更高的頻率，具有更強的耐輻射性。Stellar是首個(gè)獲得功能安全認證的28nm產(chǎn)品，將在年底前投入生產(chǎn)。
Stellar產(chǎn)品家族還支持日益增強的X-in-1高集成度趨勢，推進(jìn)汽車(chē)從油車(chē)到電動(dòng)車(chē)的決定性轉變，促進(jìn)更經(jīng)濟實(shí)惠的電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展。X-in-1動(dòng)力總成解決方案將多個(gè)組件集成到一個(gè)單一ECU中，使制造商能夠創(chuàng )造高能效、緊湊、高性?xún)r(jià)比的汽車(chē)。
Stellar提供可擴展的X-in-1高集成度解決方案，從低集成到高集成度ECU，該微控制器可以集成越來(lái)越多的ECU。該解決方案通過(guò)提供強化的核心、模擬組件和I/O端口，支持日益復雜的X-in-1系統開(kāi)發(fā)。
欣旺達創(chuàng )始人王明旺表示：“作為全球鋰離子電池的龍頭企業(yè)，欣旺達為全球汽車(chē)供應商提供穩定可靠的汽車(chē)電子系統解決方案。我們與意法半導體的新合作專(zhuān)注于利用ST的先進(jìn)Stellar微控制器和專(zhuān)有生產(chǎn)工藝開(kāi)發(fā)解決方案，主要包括電池管理系統以及VDC/區域和車(chē)身控制功能。我們共同的目標是提供智能解決方案，改進(jìn)中國及全球的下一代新能源汽車(chē)?！?/p>
Stellar MCU的基礎組件：
1. Arm? Cortex?-R52+技術(shù)：能夠在互不干擾的情況下同時(shí)實(shí)時(shí)運行多個(gè)應用程序。
2. FD-SOI技術(shù)：在較低的功耗下實(shí)現更高的頻率，并增強抗輻射性。
3. 新的，強大的無(wú)線(xiàn)下載方法和真正的EEPROM功能。
4. 一系列與以太網(wǎng)相關(guān)的知識產(chǎn)權（MAC、MACSec、交換機），能夠支持高容量數據傳輸，可實(shí)現不同的車(chē)載通信拓撲，降低車(chē)輛制造成本。
5. 完全可編程的輔助核心：加速特定功能，例如，路由、低功耗管理和數字濾波，同時(shí)減輕主核心的運算量。
STM32微控制器將進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)
作為汽車(chē)微控制器（MCU）戰略部署擴大版的一部分，意法半導體將把通用STM32微控制器平臺引入汽車(chē)行業(yè)。STM32平臺因成本優(yōu)勢、簡(jiǎn)便性和可靠性而廣受認可。在增加汽車(chē)級質(zhì)量和安全性后，STM32A將達到ASIL B標準。從非常簡(jiǎn)單的功能到更復雜的單一任務(wù)，該平臺可以處理各種邊緣執行器應用，而且成本實(shí)現了優(yōu)化，特別適合車(chē)輛系統中的電機控制應用，包括車(chē)窗、后視鏡和天窗等。
工業(yè)與汽車(chē)最佳結合：邁向融合的未來(lái)
隨著(zhù)時(shí)間的推移，工業(yè)軟硬件平臺和汽車(chē)軟硬件平臺的融合將結合兩者的優(yōu)勢。汽車(chē)行業(yè)帶來(lái)了強大的安全專(zhuān)業(yè)知識，而工業(yè)領(lǐng)域則建立在強大的物聯(lián)網(wǎng)和人工智能解決方案之上。未來(lái)融合將共享硬件技術(shù)、核心以及一個(gè)共同的工具和軟件支持生態(tài)系統。這種融合將使客戶(hù)能夠在解決方案之間無(wú)縫過(guò)渡，提供簡(jiǎn)化和完全的可擴展性，從而更快地進(jìn)行創(chuàng )新。
邊緣AI技術(shù)是ST看到的一個(gè)現有工業(yè)技術(shù)應用到未來(lái)汽車(chē)行業(yè)的例子。神經(jīng)加速器開(kāi)發(fā)工具讓開(kāi)發(fā)人員能夠在其應用中輕松實(shí)現AI，不受他們的數據學(xué)專(zhuān)業(yè)知識水平的限制，將來(lái)，神經(jīng)加速器技術(shù)及其相關(guān)工具將改進(jìn)汽車(chē)系統。安全性是ST看到的另一個(gè)工業(yè)與汽車(chē)技術(shù)融合帶來(lái)顯著(zhù)好處的應用領(lǐng)域。在過(guò)去約10年中，意法半導體投資開(kāi)發(fā)微控制器、智能傳感器和AI軟件工具，以滿(mǎn)足客戶(hù)的需求并利用好邊緣AI的優(yōu)勢。
在汽車(chē)行業(yè)，盡管人工智能應用，除自動(dòng)駕駛外，仍處于起步階段，但是，有望優(yōu)化系統、提升能源效率和解決問(wèn)題的應用正成為新興趨勢。例如，虛擬傳感器可以測量轉子溫度，預測性維護可以確保車(chē)輛的可靠性。隨著(zhù)車(chē)輛中傳感器數量的顯著(zhù)增加，把如此多的傳感器虛擬化，進(jìn)一步提升汽車(chē)性能，AI將在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用。安全性是ST看到另一個(gè)工業(yè)與汽車(chē)融合帶來(lái)顯著(zhù)好處的領(lǐng)域。
未來(lái)汽車(chē)微控制器將基于目前最先進(jìn)和高能效的18nm工藝技術(shù)。ST的先進(jìn)的汽車(chē)MCU技術(shù)組合涵蓋從40nm到28nm再到18nm的技術(shù)，旨在優(yōu)化產(chǎn)品性能和成本。
IDM模式為客戶(hù)帶來(lái)的好處
作為一家半導體垂直整合制造商（IDM），意法半導體開(kāi)發(fā)半導體基礎工藝技術(shù)和核心知識產(chǎn)權（IP），然后利用這些半導體技術(shù)和知識產(chǎn)權設計芯片，并在自營(yíng)工廠(chǎng)內或委托合作伙伴制造、測試和封裝芯片。這種IDM模式為客戶(hù)帶來(lái)了多項優(yōu)勢：
■ 為滿(mǎn)足客戶(hù)在各個(gè)市場(chǎng)中的應用需求而設計和優(yōu)化的流程。
■ ST自主開(kāi)發(fā)的針對特定功能和系統優(yōu)化的IP模塊。
■ ST的工藝、產(chǎn)品和運營(yíng)團隊能夠緊密合作，優(yōu)化制造工藝，改進(jìn)關(guān)鍵性能和良率。
■ 產(chǎn)能的控制能力，建立靈活、可靠的供應鏈。
這個(gè)模式對汽車(chē)客戶(hù)尤其重要。
在Stellar微控制器上整合FD-SOI與相變存儲器（PCM）技術(shù)，是證明垂直整合模式給客戶(hù)帶來(lái)的好處的一個(gè)范例。意法半導體是這兩項技術(shù)的關(guān)鍵開(kāi)發(fā)者之一，與合作伙伴一起將其推向市場(chǎng)。意法半導體掌握這兩項技術(shù)，并根據汽車(chē)應用需求優(yōu)化技術(shù)，這一技術(shù)實(shí)力和定制能力造就了具有獨特優(yōu)勢的產(chǎn)品。意法半導體的PCM技術(shù)創(chuàng )造了業(yè)內目前最小的物理存儲單元，存儲密度是其他產(chǎn)品的兩倍。
得益于這種存儲技術(shù)的高能效、高可靠性和抗輻射性，采用FD-SOI和嵌入式PCM設計的集成電路能夠滿(mǎn)足汽車(chē)應用目前最嚴格的要求。意法半導體的PCM技術(shù)滿(mǎn)足AEC-Q100零級汽車(chē)標準要求，工作溫度高達+165°C。該專(zhuān)利技術(shù)支持高溫數據保存，包括在焊接回流過(guò)程中保存數據，因此，固件可以在焊接前下載到芯片。
生態(tài)系統在轉型中發(fā)揮關(guān)鍵作用
這一市場(chǎng)先進(jìn)的技術(shù)配有一個(gè)巨大的合作伙伴生態(tài)系統，從開(kāi)發(fā)工具到具體的安全、保障和數據交換傳輸軟件庫，進(jìn)一步增強了ST的產(chǎn)品組合的實(shí)力。這也將簡(jiǎn)化設計，幫助客戶(hù)向軟件定義汽車(chē)的轉型。
Green Hills Software創(chuàng )始人兼首席執行Dan O’Dowd表示： “意法半導體與Green Hills Software緊密合作，為汽車(chē)原始設備制造商（OEM）和一級供應商（T1）提供創(chuàng )新的軟硬件一體化解決方案，以應對在開(kāi)發(fā)下一代車(chē)輛區域架構中面臨的越來(lái)越多的挑戰。Green Hills的實(shí)時(shí)操作系統（RTOS）經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗證和安全認證，該系統和開(kāi)發(fā)工具配合Stellar SR6獨有的通信IP，可以提供先進(jìn)的有容錯功能的區域網(wǎng)絡(luò )，能夠顯著(zhù)降低每輛車(chē)的成本，同時(shí)縮短上市時(shí)間?！?/p>
Vector嵌入式軟件和系統產(chǎn)品線(xiàn)總監Jochen Rein表示： “我們的MICROSAR Classic嵌入式軟件為客戶(hù)提供安全可靠的基本的 ECU（電子控制單元）軟件。得益于與意法半導體多年的緊密合作，新推出的Stellar MCU已經(jīng)支持我們的軟件。通過(guò)將Stellar的先進(jìn)硬件與Vector的強大軟件集成，客戶(hù)能夠獲得目前最高水平的安全性和可靠性，既適用于A(yíng)DAS（高級駕駛輔助系統）應用，也能成功處理向軟件定義汽車(chē)的轉型?！?/p>
普華基礎軟件副總裁Luo Tong表示：“普華基礎軟件是中國先進(jìn)的汽車(chē)操作系統開(kāi)發(fā)商，也是AUTOSAR在中國基礎軟件領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)合作伙伴。自2016年與意法半導體合作以來(lái)，普華基礎軟件已成為意法半導體在中國的MCAL代理。這個(gè)代理服務(wù)包括多個(gè)微控制器，例如，SPC58/SPC56/STM8A，雙方還將圍繞新推出的Stellar產(chǎn)品家族進(jìn)行更深入的戰略合作，未來(lái)，Stellar將支持EasyXMen開(kāi)源操作系統?！?/p>
東軟睿馳NeuSAR CP產(chǎn)品中心主任王繼鵬表示：“東軟睿馳的軟件平臺NeuSAR率先在國內量產(chǎn) ‘AUTOSAR+中間件’全棧軟件，廣泛應用于下一代ADAS（高級駕駛輔助系統）、底盤(pán)、電源和車(chē)身控制系統。東軟睿馳提供基于SPC5和Stellar E系列汽車(chē)微控制器的整體解決方案，包括應用程序/基本軟件、引導加載程序、刷新和仿真，未來(lái)將支持新一代Stellar P和G系列。雙方將共同努力，創(chuàng )造更高水平的汽車(chē)級軟硬件整體解決方案，幫助原始設備制造商（OEM）和一級供應商（Tier 1）提供高能效、個(gè)性化和差異化的功能，加速軟件定義汽車(chē)（SDV）的創(chuàng )新?！?/p>
結束語(yǔ)
通過(guò)在不同的產(chǎn)品維度之間構建共同的基礎，專(zhuān)注打造穩健的汽車(chē)級質(zhì)量，意法半導體為一個(gè)廣闊的市場(chǎng)提供一個(gè)廣而深的產(chǎn)品組合，“廣度”是指涵蓋從128KB到64MB的存儲器，從單核到多核處理器及虛擬化，“深度”是指每個(gè)系列都是為特定功能專(zhuān)門(mén)優(yōu)化設計：Stellar P和G系列專(zhuān)注于高集成度應用，而STM32A將是高性?xún)r(jià)比應用的理想選擇，瞄準那些看重能效和簡(jiǎn)單的單核應用。
意法半導體的汽車(chē)微控制器開(kāi)發(fā)戰略布局擴展版專(zhuān)注于幫助客戶(hù)降低設計復雜性，提高能效，同時(shí)確保下一代汽車(chē)達到更高的安全標準，涵蓋汽車(chē)電動(dòng)化、個(gè)性化、自動(dòng)化和通信連接。
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