瑞薩電子構建的汽車“芯”版圖

行業資訊|Industry News|

2023-03-03 09:26:36 949

電子發燒友網報道（文/黃晶晶）汽車產業正在機械化向新四化發展，即電動化、智能化、網聯化、共享化。傳統的汽車零部件發動機、變速箱等架構組成正在演變成新的汽車電子電氣架構，并從域控逐漸走向中央計算單元。

對于汽車電子行業趨勢的變化，瑞薩電子已經做出了前瞻判斷和廣泛部署。在2022慕尼黑華南電子展同期舉行的瑞薩電子媒體交流會上，瑞薩電子汽車電子解決方案事業本部副總裁趙明宇等高層和技術專家們進行了精彩的分享。

如何滿足新一代汽車E/E架構的演進

新四化帶來汽車電子變化非常多，在趙明宇看來，域控制器將以前由ECU分散的控制集中到一個大的控制單元，在遠端只留一些小的單片機控制執行器。這個電子架構也延伸出OTA升級的應用，通過云端對ECU軟件實時升級，對數據安全性有需求。此外，ADAS、自動駕駛帶來大數據傳輸的需求，汽車續航里程、車身輕量化等需求，也在刺激汽車電子電氣架構的快速發展。

面對新的汽車電子架構的快速發展，瑞薩電子能夠提供覆蓋不同等級新電子電氣架構需求的產品。包括在中央計算單元提供大算力SoC產品，域控方面瑞薩推出新一代28nm MCU，可謂為域而生。此外還有16位、8位MCU用于遠端控制器。

趙明宇表示，在新的電子電氣架構上，芯片硬件平臺將趨于一致化的同時帶來的挑戰是軟件或者IP高度的重用度，也就是軟件定義汽車。只有通過高度的軟件可重用性或者可擴展性，才能有效降低開發的成本，提高研發到量產的時間。

具體來看，此前芯片公司定義的開發環境都是針對于器件進行的，而不是針對系統。瑞薩為了更好地面對下一代汽車電子發展的需求，開發了高度集成化的軟件開發環境，因此無論是編譯器、模擬器、debuger都在一個集中環境里運行，不僅能夠支持單一器件的開發，也能夠支持多系統的產品開發和定義。

除了硬件工具之外，瑞薩還向客戶提供大量的軟件仿真工具。給開發工程師提供相對成本更低的軟件模擬環境，能夠將一個ECU所要開發的所有周邊器件都以虛擬的形式放到開發板上。通過內部的模擬信號或者PC連接外部信號，測試系統運營效果。

同時為了實現軟件或IP高度的重用化，也需要提供足夠多的軟件協議棧，例如瑞薩的R-Car，除了提供基本的驅動軟件之外，還提供大量的中間化來滿足客戶的開發需求。

現在無論是Tier 1還是主機廠將會越來越多的依賴Tier 2提供的高度集成化的開發環境。

對于不同的車型，由于底層軟件和中間層軟件相對保持統一和不變，只需針對配置和應用做細微的調整即可，因此它的重用度可以高達90%以上。

對于自動駕駛來說，如果基于瑞薩的R-Car產品，底層保持一致，重用度在50%-60%。而網關或整車控制單元的IP重用度可以達到60%-70%。

以智能座艙來看，如果將瑞薩R-Car的M3迭代到H3，即從中階到高階產品，那么軟件IP重用度可以達到70%-80%。

趙明宇談到，這種軟件定義汽車的理念讓客戶減少開發成本，加速開發進度。目前全球尤其是歐洲、日本等汽車電子較發達的*，他們的智能座艙迭代周期一般是4-5年，而在中國是2年或2.5年。因此，軟件重用度能夠滿足客戶日益加快的產品迭代周期。

瑞薩電子系統級的開發環境和IP高度可重用，順應了汽車電子電氣架構由分散走向統一的趨勢。而在自動駕駛層面，瑞薩也不斷擴充產品陣容，提供*解決方案。

自動駕駛包括感知、處理和執行，瑞薩具有完整的數字、模擬和功率產品線等進行對應。前不久，瑞薩電子收購4D成像雷達供應商Steradian公司，擴充毫米波雷達產品線，收購后它的產品融入到瑞薩產品的整個roadmap里面。

目前瑞薩主要提供基于視覺的解決方案，包括ADAS域控，加上基于攝像頭的整體組合。提供SoC、電源管理芯片、MCU、時鐘芯片等。未來還將有大量的雷達產品，能夠向客戶提供更好的方案組合。

新能源汽車的三電系統即電機、電控、電池將會是高度集中化的趨勢。趙明宇舉例說，主驅電機的三合一四合一甚至八合一（注：三合一：電動機、電力電子設備、傳動組件；四合一：電動機、電力電子設備、傳動組件、熱管理系統；八合一：驅動電機、電機控制器、減速器、車載充電器、直流變換器、配電箱、整車控制器、電池管理器），高度集成、精減體積和更大功率等。還有ESP、EPS逐漸集成到單獨的底盤系統上，電池與底盤融合等，未來一個底盤平臺之上，能夠開發不同的車型。

瑞薩的BMS電池管理系統能夠提供BMS模擬前端、MCU和邊緣管理等打包方案。同時還在進行無線BMS系統方案的開發，以及通過高精度模擬前端產品解決電池膨脹檢測等問題，提升電池BMS系統的安全性。此外還提供12路、14路、16路等不同通道的BMIC產品。

在主驅電機方面，瑞薩目前在中國市場做的比較成熟和成功，在中國各大主機廠里，都能看到基于瑞薩主驅電機控制器方案的一些產品正在量產或者正在開發。瑞薩能夠向客戶提供比較完善的硬件解決方案，包含MCU、IGBT、預驅和電源管理芯片等。

為了滿足新能源汽車對IGBT日益增長的需求，今年5月份瑞薩投資至少9億美元將日本甲府工廠從8寸線改造成12寸線，用于功率器件包括IGBT產品的生產。一直以來，瑞薩在全球市場向客戶提供IGBT的晶圓服務。

豐富的汽車電子解決方案

在此次2022年慕尼黑華南電子展上，瑞薩電子展示了豐富的汽車電子解決方案，許多都是*新的芯片產品和方案。

瑞薩電子提供“車載電腦VC4”，是一個用于開發網關、汽車服務器和域控制器等應用的理想平臺，有助于實現下一代E/E架構。

瑞薩電子中國汽車電子技術部*經理趙坤介紹，R-Car S4作為瑞薩第四代R-Car產品家族的首批產品之一，包含多顆Arm? Cortex? A55和Cortex? R52內核，并*集成RH850 MCU內核以用于控制域管理。R-Car S4 SoC提供大量車用接口，如16路CAN FD、16路LIN、8路SENT、1路FlexRay、4路PCIe V4.0，以及一個高帶寬3路 2.5Gbit以太網交換機，以便在車輛內外獲得豐富的通信與連接選項。結合為R-Car Gen4開發的PMIC（RAA271041+RAA271005），實現*功率控制和功能安全支持。

應用于ADAS和自動駕駛系統的解決方案，瑞薩電子*新推出的R-Car V4H產品。

R-Car V4H的深度學習性能高達34 TOPS（每秒萬億次運算），能夠通過汽車攝像頭、雷達和激光雷達（LiDAR）對周圍物體進行高速圖像識別與處理。適合Level 2+和Level 3等級的自動駕駛系統，包括完整的NCAP 2025功能。R-Car V4H軟件開發工具套件（SDK）也可助力更快、更輕松的啟動設備評估和軟件開發，包括深度學習算法移植。該SDK帶來機器學習開發的全部功能，并對嵌入式系統的性能、電源效率和功能安全進行優化。

汽車電池管理系統（BMS）參考設計可作為一個完整的汽車電池管理系統，監控多達70節串聯鋰電池。RH850 MCU與ISL78714多單元鋰離子電池管理設備通信，以監控電池電壓、電池組溫度和電流，記錄重大故障檢測及控制電池平衡。該參考設計基于ISL78714BMS5XBEKIT1Z汽車級多節鋰離子電池管理系統參考設計套件。

新能源汽車電機控制整體方案，內嵌旋變解碼器單片機RH850C1M-A2的整體電機控制解決方案。使用 RH850 / C1M-A2 MCU 上的嵌入式解析器到數字 (RDC) 接口，增強診斷功能，顯著減少電路板面積和 BOM 成本。瑞薩電子的 xEV 逆變器解決方案使用了微控制器、電源管理 IC、柵極驅動器 IC、絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 和快速恢復二極管 (FRD) 的組合，可*大限度地提升 HEV / EV 電機性能、電機參數校準工具和實用的逆變器硬件設計。

集成式智能駕駛座艙解決方案，集成了全液晶虛擬儀表，多媒體播放以及ADAS圖像識別等功能，同時驅動三個屏幕顯示。方案采用R-Car H3 / M3片上系統（SoC）、電源管理芯片（PMIC）和可編程時鐘發生器的組合，支持高圖像質量、多視頻顯示輸出以及各種內存接口。充分利用內置Arm? Cortex?-R7 CPU以及2D GPU、IMR等單元實現快速啟動。趙坤談到，獨立的儀表以及DMS的使用范圍還是比較廣的，瑞薩基于R-Car E3實現獨立儀表盤的方案。

此外，瑞薩還展示了車載無線充電、液晶屏局域背光驅動、人機界面的低功耗高清觸控驅動器方案。

在微控制器與傳感器成功產品組合方面，瑞薩提供12V小型電機解決方案，傳感器解決方案可實現車載壓力監測、位置傳感。傳感器解決方案使用傳感器信號調節器(SSC)、降壓控制器 (DC/DC) 和微控制器 (MCU) 提供靈活、高精度和*的系統解決方案。經AEC-Q100認證，能夠在惡劣環境和環境溫度下穩定運行。趙坤表示，目前傳感器是瑞薩非常重要的一個產品組合，例如位置傳感器主要應用在車上所有跟位置相關的，比如踏板、座椅、以及電機控制相關的EPS、主驅電機等等都可以使用位置傳感器來實現。

小結

從瑞薩電子汽車業務的營收來看，MCU和SoC的銷售額與模擬、功率器件幾乎是并駕齊驅。這得益于瑞薩在產品上的不斷開發和投入，以及過去對于模擬、功率器件公司的收購與整合。展望中國新能源汽車市場，趙明宇表示，在今年預計600萬輛的基礎上，明年預期將達到800萬輛。若是各類關鍵物料不再緊缺，整個出貨量將更高。因此，瑞薩也在不遺余力地投入到汽車芯片相關產品的研發和產能建設當中，以應對如此快速發展的汽車市場。

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