40nm工艺MCU，开辟未来汽车新时代

时间： 2016-03-11 来源：Renesas

过去市场对汽车的要求为“环保”“安全”“舒适”。如今，随着车联网甚嚣尘上，“连接性”将是汽车的第四个要求。实现与智能手机的信息共享和操作配合，获取实时的路况信息，车载导航的高智能化，与周边车辆及道路进行信息互换的高端驾驶辅助功能，目前市场上的已有MCU将无法满足，高性能的未来车用MCU势在必行。

40nm工艺MCU的价值所在

为此，瑞萨推出采用了40nm工艺的战略性产品32位MCU“RH850”系列。“RH850”是融合了已被广泛使用的V850 MCU及SuperH MCU的优势后所开发出来的MCU，旨在提高车载应用的执行性能。

图1：40nm工艺MCU“RH850”的优势

“RH850”每个执行性能的功耗极低。在被称为电子控制单元（ECU）的嵌入式系统中搭载有MCU。因为ECU都是利用车身的空隙来设计的，所以要求体积尽可能越小越好。如果ECU的功耗较大，则另外需要空间排热，就无法将ECU做小。而ECU的功耗很大程度上取决于MCU的功耗，所以低功耗就成了一大优势。

另外在汽车用途方面，还要求MCU具有更大的工作温度范围。尤其必须保证在高温条件下的工作质量。“RH850”的工作温度范围可以保证在环境温度（*1）上最高达到125℃，结温上（*2）最高达到160℃，甚至还可以放置在汽车引擎室附近。

注释：

*1环境温度：MCU周围的温度

*2结温：半导体所能承受的最高温度

多核MCU实现“切实”的功能安全

最近的汽车规格中增加了“功能安全”这一要求。所谓功能安全是指自动检测系统故障以确保安全的结构，它必须符合国际汽车功能安全标准“IEC61508”和“ISO26262”。瑞萨电子从一开始就参与了IEC61508的标准制定，对功能安全有着深刻的理解。参与的功能安全相关活动也有长达十年的历史，其深厚的技术积累在业界可谓一枝独秀。

“RH850”通过将高性能CPU内核与低功耗技术相结合，开发出了同时可以实现功能安全、高速运算、输入输出处理的多核技术。只要根据实际用途和目的来选择功能安全内核、高速运算内核、输入输出处理内核，就可以从高性能与低功耗的矛盾中走出来从而实现两者的平衡。我们还预备在“RH850”上搭载320MHz时工作的内核。尤其是功能安全内核，通过双核锁步技术（*3），就可以在低功耗下迅速、准确地检测出故障。

注释：

*3双核锁步技术：两个CPU内核同时执行处理，并对比结果检测错误，双管齐下来迅速诊断故障的技术。

全面覆盖控制系的应用

“RH850”是该MCU产品系列的总称，主要面向汽车内部执行高度控制应用的ECU。“RH850”是为全面覆盖动力系、底盘、仪表盘、车身、安全、ADAS等所开发的产品。从市场方面来说覆盖从发达国家的市场到发展中国家的市场，从车型方面来说，覆盖从高端的豪华车型到低端的基本车型。因此，瑞萨电子正在考虑推出全面支持控制系应用群的MCU系列。

图2：RH850族产品系列应用广泛

统一平台减轻软件开发负担

只要一种MCU平台就可以覆盖所有控制系应用，这就意味着能减轻软件开发的负担。到目前为止，不同车型、不同应用的ECU上往往都采用不同架构的MCU。这就需要针对每一种架构的MCU都进行软件开发。像这种费时费力的软件开发方法已渐渐被市场所淘汰。瑞萨电子通过向客户提供广泛适用于所有控制系ECU的单一MCU，帮助客户减轻软件开发的负担。

另外对于被欧洲汽车行业迅速扩大采用的，可减轻软件开发负担的“汽车开放式系统架构AUTOSAR（Automotive Open System Architecture）”，瑞萨电子也给予了积极支持。2004年7月瑞萨电子作为干事成员加入了AUTOSAR协会，参与了软件平台及开发工艺的标准化建设。

在AUTOSAR的软件开发架构上，通过兼容硬件之间的差异，将应用软件元件化。通过将软件元件化，汽车生产厂家和电装产品生产厂家等企业开发的应用流通性及再利用性就会有所提高。从结果上来看，与以往相比软件的开发効率有望会有飞跃性的进步。

适用于AUTOSAR的具体解决方案称为 “微控制器抽象层MCAL（Microcontroller Abstraction Layer）”，是用来兼容依靠MCU部分的设备驱动器软件。瑞萨电子从2007年开始在向客户提供车用MCU的同时也提供MCAL。即使是RH850 MCU，也会同时提供支持最新AUTOSAR4.0的MCAL。世强将为客户提供瑞萨电子统一的MCU平台以及符合行业标准的软件平台，帮助客户减轻软件开发的负担。

摆脱内存容量的限制，催生新的构想

在车用MCU软件的开发上内置闪存的容量是关键。过去的车用MCU，很多时候内置闪存的容量成为了限制软件开发的主要原因。但是伴随着40nm工艺细微化生产技术的成熟，最大可以内置8M字节大容量闪存的“RH850”，软件开发受闪存容量限制的影响大大减轻。“RH850”的好处体现在可以将以前需要分散在多个MCU上的应用程序进行整合，并且能添加过往因受闪存容量限制而无法加入的功能。大容量的闪存一定会带来更加可靠的功能安全，并催生新的构想，开辟未来汽车的“新时代”。

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plhust Lv7. 资深专家 2020-08-05

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乐平 Lv7. 资深专家 2019-01-24

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幸福 Lv7. 资深专家 2019-01-19

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