在汽車行業,“軟件定義汽車”(SDV)的概念早已深入人心。隨著汽車架構的變化,供應體系也正在不斷顛覆,芯片廠商在汽車領域的角色正在發生轉變。
ST(意法半導體)作為汽車MCU領域的領先者,很少系統性談及其MCU產品在汽車領域的整體戰略與布局。日前,在STM32媒體溝通會上,意法半導體中國區微控制器、數字 IC 與射頻產品部 (MDRF) 汽車微控制器產品營銷高級經理黃延球(Yanqiu HUANG)就系統性地分享了ST在汽車MCU方面的策略與產品。
ST正在加強對汽車MCU的專注
“ST現在決定采取全新的策略,重點提升汽車MCU的關注度,做到百分之百關注和注重汽車MCU。”黃延球在媒體會上強調,當前車載應用中,自動駕駛和行車電腦這兩個功能領域對高算力SoC需求極高,ST的汽車MCU聚焦的領域則是這兩個領域以外的領域,包括多合一電氣化、功能域和位置域的融合以及各種傳感器和執行器控制。
第三方數據顯示,預計2030年汽車MCU市場的整體規模將達到165億美元。因此,ST設定了一個宏偉目標,計劃到2030年汽車MCU銷售量比2024年提高一倍。這一目標的實現依賴于ST堅實的技術基礎和市場布局。
為什么ST要把目光集中在汽車MCU上?黃延球對此解釋道,當談到汽車整車電子電氣(E/E)架構時,常見關鍵詞可歸納為“電氣化”和“數字化”。隨著汽車E/E架構不斷演變過程中,可以看到越來越多的功能集成,當前三電系統(電機、電池和充電)就體現了這一點。除此之外,車聯網要求更多數據互聯,其中不僅會涉及軟件定義汽車(SDV)這樣的新概念,同時對數據聚合和分發提出了更高需求。
上述轉變,無疑對MCU或其他數字器件提出了更高的功能需求,但從另一個角度來看,這也是汽車MCU的一次新機遇。
從具體的產品規劃上,包括兩個方面——一是Stellar,另一個則是STM32A。
第一大支柱:Stellar面向集成化
Stellar是ST汽車MCU中非常重要的產品線,主要面向集成式應用,定位在最高安全等級ASIL-D。換句話說,就是原本需要獨立ECU進行控制的功能,現在可以通過Stellar MCU的多核功能進行集成,即在一片Stellar MCU上實現所有控制和操作。這種集成不僅提高了效率,也降低了系統復雜度。當然,要實現這一集成,還需要其他專業資源的配合,如編譯器和軟件支持等。
Stellar采用了高性能的Arm Cortex-R52內核,具備實時控制能力,支持多核處理,能夠完美支持多個實時應用的并行運行,確保各應用間互不干擾,同時能夠快速交換數據,并為數據傳輸和設備連接提供大量的I/O端口。常見應用包括車輛控制單元、電驅逆變系統、電池管理系統以及熱管理單元等。
Stellar MCU 目前主要包括兩個系列:Stellar P和Stellar G。
Stellar P系列主要針對電氣化應用進行優化,主要特點是高性能和實時控制,廣泛應用于電機控制、BMS 算法和 VCU 控制策略。目前,Stellar P系列已推出一些產品,包括 P3、P6、P7。
Stellar G系列的關鍵詞是“軟件定義汽車”,專為整車架構創新而設計,主要用于整車架構優化,可以處理大量數據I/O以及各種通信和管理任務。與P系列強調的以太網環網通信理念不同,Stellar P系列側重于基于以太網的車載網絡,這種網絡架構能顯著簡化整車架構,提高效率并優化成本。當前,Stellar G已有兩款產品面世,后面還有更多的產品在規劃和陸續推出。
Stellar在國內比較典型的客戶是欣旺達。黃延球強調,Stellar產品的性能和理念和欣旺達規劃非常匹配,將來會保持這方面合作。
Stellar MCU的關鍵在于嵌入式相變存儲器(PCM)技術,這是ST獨有的一項技術。
PCM技術并非一個新技術,早在 20 多年前,PCM就已經出現在工業領域,尤其是在光盤中得到了應用。直到最近,這項技術才逐步發展成適用于嵌入式系統的一項技術,ST將這種存儲技術嵌入到MCU中,并且滿足汽車級標準。
與RRAM、MRAM等存儲技術相比,ST的汽車級嵌入式PCM存儲單元在同類技術中具有顯著優勢。特別是在存儲每個數據位所需的單元尺寸上,ST存儲單元是最小的。也就是說,當同樣采用28nm或18nm工藝生產時,ST的存儲單元能夠更高效地存儲數據。
PCM的好處都有啥?第一,PCM單元尺寸相比其他嵌入式非易失性存儲技術要小得多。與其他架構相比,兩個物理單元并不需要將物理空間翻倍;第二,現有固件可以在OTA升級期間繼續執行,新軟件下載不會干擾 MCU 上已經運行的應用程序代碼,從而確保更新過程中的持續性能。同樣重要的是,升級過程中保留了現有固件,系統在出現錯誤時可以回滾固件。一旦 OTA 固件升級過程完成,PCM 會恢復到差分模式;第三,由于在寫入之前無需執行擦除操作,PCM 提供比NOR閃存更快的寫入操作;第四,PCM 還可以支持傳統的A/B交換/雙映像的實施,前提是在OTA升級過程之后也需要維護這兩個映像。
值得一提的是,PCM支持“不間斷OTA更新”這項功能非常關鍵。PCM存儲器的每個邏輯位有兩個物理單元,可以協同工作。在OTA固件升級時,第二個物理單元可以存儲新數據,而不需要存儲反向數據,這種配置稱為單端模式(single-ended mode)。這種設計使得PCM在升級過程中可以繼續執行現有固件,避免了停機時間,并且可以在出現錯誤時回滾固件。
在生態方面,Stellar也在與國內廠商積極合作,如東軟瑞馳、普華軟件;同時也與網絡安全相關的一些全棧式的軟件供應商建立了比較好的合作關系。
“Stellar MCU在OEM和Tier 1中的熱度越來越高,首批50萬顆芯片已發貨給主要客戶。接下來兩年,國內和全球市場Stellar的銷量會有快速增長。”
媒體會上,黃延球舉了幾個Stellar的實際案例:某中國電動汽車頭部廠商將Stellar應用在電氣化和動力總成控制中,雖然動力總成和電機控制等技術本身的基本功能差異不大,但得益于無縫的OTA升級,ST提供了更具特色的解決方案;某歐洲車企利用Stellar提升了用戶的整體體驗;某全球排名前列的歐洲車廠使用了Stellar集成優化了三電系統,尤其在能源管理方面取得了顯著成效;某歐洲商用車廠利用Stellar優化了其動力總成。
第二大支柱:STM32A面向小執行器
在前陣子,ST宣布正式推出汽車版的STM32,也就是STM32A。黃延球分享道,根據整車電子電氣架構的統計,一輛車內依然需要大量的執行器和傳感器系統,因此,除了前面提到的集成式MCU外,一輛車至少還需要15~20個小型的節點MCU。
ST的MCU產品線一直都缺少一個面向中低端市場的汽車MCU,為了填補中小型MCU產品空缺,ST決定在成功的STM32產品線基礎上,開發針對汽車應用的專用產品。
STM32A主要面向功能安全等級為ASIL-B級的目標應用。例如,常見的應用包括LED 大燈控制、座椅控制、車窗控制和門鑰匙控制等。這些應用MCU具有相對較低的功能性能要求,適合用于這些特定場景。
STM32A源自STM32,繼承了STM32強大的生態圈,其產品功能和性能完全能夠滿足汽車應用的需求。從功能上來看,STM32A可以滿足執行器和傳感器等控制要求。為了滿足汽車應用嚴格的可靠性標準,ST從一開始就嚴格按照汽車相關標準進行產品設計和開發,這一點是STM32A和STM32的主要區別。
值得一提的是,STM32A后續產品也會和STM32一樣,包括Cortex-M55內核的產品以及Cortex-M85內核的產品線。
融合統一,包羅萬象的解決方案
目前,大多數芯片廠商都會選擇為汽車廠商提供更為完整的一整套解決方案。通過ST在汽車上的布局,不難看出ST也在走解決方案這一路線。事實上,STM32A 和Stellar是兩個互補的產品線。Stellar面向中高端市場,已經是穩定出貨的產品,而STM32A主要面向低端市場。
更重要的是,ST的初衷是希望像其他產品領域一樣,將汽車與工業平臺進行融合。通過STM32和STM32A的結合,能夠整合意法半導體的汽車安全技術方案,以及工業物聯網、互聯網和人工智能等解決方案,將這些技術融合成一個統一的平臺。
“無論是產品還是生態系統,我們將為客戶提供一個互通互融的系統。無論客戶是希望從汽車應用轉向工業應用,還是從工業應用轉向汽車應用,都能獲得最便捷、最有利的產品和技術支持。”黃延球如是說。
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推薦閱讀最新更新時間:2025-04-16 12:15


