汽車(chē)電氣化與智能化的演進(jìn)，直接顛覆了傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)，以往“各自為政”的電子控制單元（ECU）被集成至一處，換句話(huà)說(shuō)，整車(chē)的電子電氣架構(gòu)（EEA，Electrical/Electronic Architecture），正以極快的速度朝集成化程度更高的架構(gòu)發(fā)展。

而在這一變革下，越來(lái)越多的半導(dǎo)體廠(chǎng)商正不遺余力參與其中。意法半導(dǎo)體（ST）便是其中一家。

ST推Stellar系列MCU，滿(mǎn)足汽車(chē)各應(yīng)用需求

早期的分布式架構(gòu)中，每個(gè)ECU通常只負(fù)責(zé)控制一個(gè)單一的功能單元，彼此獨(dú)立，物理地排布在執(zhí)行器附近，分別控制著發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車(chē)、車(chē)門(mén)等部件，而隨著車(chē)輛功能的不斷發(fā)展，ECU數(shù)量攀升，從曾經(jīng)的幾十個(gè)快速增加到100多個(gè)，這對(duì)線(xiàn)束、結(jié)構(gòu)、庫(kù)存和系統(tǒng)復(fù)雜性等多方面提出了更高要求和挑戰(zhàn)。

在剛過(guò)去不久的2023年慕尼黑上海電子展上，意法半導(dǎo)體新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新中心系統(tǒng)市場(chǎng)經(jīng)理胡力元面對(duì)記者采訪(fǎng)時(shí)也談到，“（目前）電子電氣架構(gòu)非常多，但是（傳統(tǒng)架構(gòu)）執(zhí)行效率會(huì)非常低，不僅硬件、結(jié)構(gòu)這些成本會(huì)很高，軟件的執(zhí)行效率、系統(tǒng)的執(zhí)行效率都很低。集中化可以帶來(lái)這些優(yōu)勢(shì)?！?/p>

ST新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新中心系統(tǒng)市場(chǎng)經(jīng)理胡力元

意法半導(dǎo)體也曾指出，軟件定義的電動(dòng)車(chē)，單車(chē)半導(dǎo)體器件價(jià)值量約在1500~2000美元，是傳統(tǒng)汽車(chē)單車(chē)價(jià)值量的3~4倍。而整個(gè)汽車(chē)電子以主控芯片（MCU/SoC）、功率芯片（IGBT和SiC）、圖像傳感器芯片（CIS）和負(fù)責(zé)邏輯控制與電力配送的智能功率集成電路等組成，其中，MCU作為運(yùn)動(dòng)控制的核心芯片，應(yīng)用范圍極為廣泛，是汽車(chē)電子不可或缺的核心元器件。新能源汽車(chē)滲透率的不斷提高，也讓全球車(chē)規(guī)級(jí)MCU迎來(lái)巨大的增量需求。

一邊要解決傳統(tǒng)架構(gòu)帶來(lái)的問(wèn)題，另一邊則要匹配汽車(chē)電動(dòng)化、智能化日益增長(zhǎng)的性能要求，如何將具備高性能和強(qiáng)大算力的MCU和SoC等核心器件更高效地集成到一個(gè)域控制器中，也成為半導(dǎo)體廠(chǎng)商當(dāng)前考量的關(guān)鍵。

為積極應(yīng)對(duì)新的電子電氣架構(gòu)的演變，位居全球前列數(shù)字平臺(tái)廠(chǎng)商的意法半導(dǎo)體，目前已經(jīng)推出了豐富的車(chē)規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品組合，以及完整的生態(tài)系統(tǒng)，滿(mǎn)足汽車(chē)應(yīng)用的各層面需求。

根據(jù)胡力元介紹，ST已推出的全新一代基于Arm?架構(gòu)的高性能MCU產(chǎn)品——Stellar系列，包括Stellar E、Stellar G和Stellar P三大類(lèi)別。

其中，Stellar G和P系列一樣，是適用于動(dòng)力總成域控制器和區(qū)域控制器等集成式應(yīng)用。不過(guò)，相對(duì)而言，P系列要更為高端。 

Stellar E則適用于單體電氣化應(yīng)用，如車(chē)載充電器和DC/DC轉(zhuǎn)換器（OBC-DC/DC）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、主驅(qū)逆變器、底盤(pán)和安全系統(tǒng)（ESC, One-box, Suspension）。

為了滿(mǎn)足客戶(hù)多樣化定制需求，ST新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新中心（ST NEV Competence Center）還圍繞Stellar系列構(gòu)建了多種系統(tǒng)解決方案。其中包括基于Stellar E的22kW OBC-DC/DC二合一解決方案，基于Stellar G的區(qū)域控制器單元（ZCU），以及在本次展會(huì)上首次亮相的基于Stellar P的多合一動(dòng)力總成域控制器。

ST多合一動(dòng)力域控制器

ST多合一動(dòng)力域控制器解決方案首亮相

事實(shí)上，作為全球汽車(chē)應(yīng)用的主要半導(dǎo)體供應(yīng)商之一，意法半導(dǎo)體此次所推出的這款多合一動(dòng)力域控制器解決方案，也是其對(duì)現(xiàn)階段傳統(tǒng)的機(jī)械集成動(dòng)力域架構(gòu)向多合一的電氣集成轉(zhuǎn)變的一種應(yīng)對(duì)。

“我們當(dāng)前發(fā)布的多合一域控制器方案是集成了三電幾個(gè)核心零部件功能，包括主驅(qū)逆變器、車(chē)輛控制單元（VCU）、電池管理單元主板（BMU）、車(chē)載充電器（OBC）和DC/DC轉(zhuǎn)換器的集成?？蛻?hù)在具體做產(chǎn)品的時(shí)候，可以根據(jù)我們的方案進(jìn)行一些裁剪或者拓展。”胡力元表示。

具體來(lái)看，該多合一動(dòng)力總成域控制器基于ST最新一代Stellar P系列汽車(chē)MCU，可滿(mǎn)足新能源汽車(chē)動(dòng)力域?qū)CU的性能要求。

Stellar P6基于Arm?架構(gòu)支持多達(dá)6個(gè)Cortex?-R52+內(nèi)核在400MHz的最大頻率下同時(shí)工作，可提供超過(guò)10K DMIPS算力，極大滿(mǎn)足算力需求。其中4個(gè)核是帶lock step，2個(gè)獨(dú)立核也可以配置成1個(gè)lock step核。而Arm? Cortex ?- R52+的內(nèi)核具備實(shí)時(shí)性，可以用作快速環(huán)路控制，并支持Hypervisor，可以實(shí)現(xiàn)虛擬化和軟件隔離。

同時(shí)，P6內(nèi)置15MB code flash，支持OTA功能，這意味著其能夠以真實(shí)和完全的存儲(chǔ)器大?。∣TAx2）有效地管理OTA功能，即在OTA模式下實(shí)現(xiàn)flash翻倍。并且得益于PCM（相變存儲(chǔ)器）工藝，在不擦除Flash的情況下可以直接刷寫(xiě)，不會(huì)限制影響產(chǎn)品的性能。

胡力元也進(jìn)一步補(bǔ)充，“我們這個(gè)多合一，除了高性能的MCU Stellar系列，還有一系列新一代極具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品去全方位滿(mǎn)足不同客戶(hù)的多合一動(dòng)力域控制器需求?！?/p>

他舉例表示，比如有為MCU供電的SBC SPSBxxx系列；智能開(kāi)關(guān)VIPower M07/M09產(chǎn)品系列；下一代BMS產(chǎn)品矩陣，L9965系列（包括高精度16/18通道的AFE/雙路的通信轉(zhuǎn)換芯片/電流檢測(cè)芯片/Pyro-fuse driver）；在OBC-DC/DC和inverter上的高性能柵極隔離驅(qū)動(dòng)器，以及第三代SiC功率產(chǎn)品。

值得一提的是，近年來(lái)，多合一技術(shù)逐漸成為一個(gè)熱門(mén)話(huà)題，越來(lái)越多企業(yè)都在進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品布局。

然而對(duì)比市面上大部分量產(chǎn)的多合一，胡力元直言，目前多數(shù)產(chǎn)品仍屬于物理集成，雖然是一個(gè)大盒子，但其實(shí)還是一塊一塊的功能塊板子放到一起。ST的這個(gè)方案已經(jīng)做到了電氣系統(tǒng)集成，不僅體積尺寸可以進(jìn)一步縮小，集成度更高，系統(tǒng)的BOM可以進(jìn)一步優(yōu)化。

“用一顆Stellar P系列MCU取代多個(gè)ECUs中各自的MCU，實(shí)現(xiàn)了算力中心化，用戶(hù)只需要用一套軟件工具鏈就可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)維護(hù)?！彼麖?qiáng)調(diào)。

ST參展現(xiàn)場(chǎng)

不過(guò)，站在整個(gè)行業(yè)發(fā)展的角度，當(dāng)前多合一域控制器開(kāi)發(fā)仍存在一些難點(diǎn)，從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中間存在很多問(wèn)題需要解決。

胡力元也坦言，過(guò)去那么多獨(dú)立的ECU集成為單個(gè)ECU，且各種功能由一個(gè)MCU實(shí)現(xiàn)，對(duì)開(kāi)發(fā)者的研發(fā)能力和資源帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。這需要對(duì)這些ECU各自的特性非常了解，才能很好的將這些性能融合到一個(gè)控制器中，而且保證集成后的產(chǎn)品性能跟單體ECU的一致。

ST新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新中心服務(wù)本土，ST強(qiáng)調(diào)“More than Silicon”

無(wú)論是站在當(dāng)前還是未來(lái)，可以預(yù)判的是，整車(chē)集成化的大趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)，不過(guò)，到底怎樣的方向才是未來(lái)的終點(diǎn)？

對(duì)此，胡力元表示，“汽車(chē)智能化在不停的發(fā)展，現(xiàn)在有幾個(gè)預(yù)研方向在看。因?yàn)槊總€(gè)客戶(hù)的電子電氣架構(gòu)的構(gòu)型不同，所以集成化的部件也會(huì)有差異?！?/p>

以動(dòng)力域?yàn)槔?，他認(rèn)為目前動(dòng)力域的集成沒(méi)有固定的趨勢(shì)，“我們有看到7in1，8in1，大而全的方案，我們目前正在做，同時(shí)還有動(dòng)力系統(tǒng)三合一，電池系統(tǒng)加DCDC、OBC做成電源多合一，也有VCU集成到車(chē)身域?！?/p>

盡管終點(diǎn)方向不定，但是為配合這種差異，意法半導(dǎo)體致力于推出能滿(mǎn)足大部分客戶(hù)不同構(gòu)型的需求，同時(shí)也具備裁剪和拓展特性的相關(guān)產(chǎn)品。

為推動(dòng)ST的技術(shù)更好覆蓋本地市場(chǎng)，并提供更好的客戶(hù)支持服務(wù)，ST中國(guó)早在2019年便在上海成立了新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新中心（NEV Competence Center）。目前，當(dāng)?shù)貓F(tuán)隊(duì)擁有眾多具備資深經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)專(zhuān)家，應(yīng)用、市場(chǎng)工程師等，全方位提供客戶(hù)支持服務(wù)。

ST多款產(chǎn)品與解決方案

據(jù)介紹，ST新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新中心從芯片級(jí)到系統(tǒng)級(jí)都有與之對(duì)應(yīng)的資深技術(shù)專(zhuān)家提供全方位支持，目的便是縮短客戶(hù)的開(kāi)發(fā)時(shí)間。在多合一域控制器上，ST新能源汽車(chē)創(chuàng)新中心可以提供一整套技術(shù)支持資源包：如硬件原理圖，系統(tǒng)架構(gòu)，參考設(shè)計(jì)，底層驅(qū)動(dòng)等；功能安全方面：芯片的功能安全相關(guān)文檔，也可以提供系統(tǒng)級(jí)的參考文檔如HARA分析，Safety goal, FSR, TSR,FTA等。

顯見(jiàn)，基于在汽車(chē)市場(chǎng)的長(zhǎng)期積累，傳統(tǒng)芯片廠(chǎng)商意法半導(dǎo)體正以車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片為“王牌”，同時(shí)又強(qiáng)調(diào)“More than Silicon（不止于芯片）”，在軟件定義汽車(chē)時(shí)代，進(jìn)一步為汽車(chē)行業(yè)OEM和Tier 1廠(chǎng)商提供全方位服務(wù)與支持。

“結(jié)合強(qiáng)有力的支持團(tuán)隊(duì)及資源協(xié)同，ST有信心和能力在面對(duì)未來(lái)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)中保持領(lǐng)先地位?！焙υ硎?。