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英家MCU之AURIX?

作为全球汽车半导体市场的领导者，英飞凌持续塑造未来移动的创新之路。

为扩展其领先的 AURIX? 微控制器系列，英飞凌推出了用于电动交通、ADAS 、汽车 E/E  架构和经济型人工智能 (AI) 应用的新一代AURIX? TC4x 系列28纳米微控制器 (MCU)。

第一批 AURIX? TC4x 样品已用于主要客户的设计中。

从本月起，英飞凌专家将在每个月推出1-2篇 AURIX? TC4x 技术文章，详细阐述其各个功能模块，以帮助大家快速学习了解  AURIX? TC4x 。

英飞凌AURIX?发展历程

TriCore? 内核架构自从1999年诞生，先后经历了4代单核版本的单片机，AURIX? 是基于 TriCore? 内核的多核架构单片机。

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2014年推出的第一代 AURIX? TC2x 集成了多达三个 TriCore? 内核。

TC2x 系列单片机内部集成了安全管理单元  SMU ，对单片机内部的各个模块进行安全管理，电源供电 PMIC 芯片 TLF35584 除了完成电源供电，还可以和单片机交互，搭配  SafeTlib? 软件可以实现自检并监控单片机运行是否正常，出现异常的情况下可以触发安全机制，使系统进入安全状态。

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2018年推出的第二代 AURIX? TC3x 集成了多达六个 TriCore? 内核，将单片机性能提升到了一个新高度。

AURIX? TC3x 系列单片机拥有卓越的实时性，全系型号可以达到功能安全最高等级 ASIL-D，集成了信息安全硬件加密模块，还有强大的互联接口，使其尤其适合众多汽车应用。

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2021年推出的新一代 AURIX? TC4x 系列为领先的 AURIX? TC3x 系列提供了向上升级的途径。

它采用下一代 TriCore? 1.8内核，以及可扩展的增强性能的加速器套件。其中包括新的并行处理单元 (PPU)，这是一种 SIMD 矢量数字信号处理器 (DSP)，可满足各种人工智能拓扑结构的需求，包括实时控制和雷达后处理等各种用例。产品系列的可扩展、高兼容性设计，使得用户可以采用通用的软件架构，从而大大节省了平台软件费用。

AURIX? TC4x应用领域及特性概览

AURIX? TC4x 面向广泛的汽车应用，包括基于域控和区控的 E/E 架构对功能集成的强烈需求，通过安全系统支持电动交通和自动驾驶的发展。英飞凌的 AURIX? TC4x 提供增强的连接性，包括先进的功能安全和信息安全，进一步夯实英飞凌在高可靠高安全汽车电子产品领域的领先地位。

此外，新的 SOTA（软件空中升级）功能有助于满足主机厂对快速、安全的车到云连接的需求，实现现场更新以及车辆使用过程中的诊断和分析。新的 AURIX? TC4x 系列 MCU 支持 5 Gbit 以太网和 PCI Express? 等高速通信接口，以及 CAN-XL 和 10BASE T1S 以太网等新的通讯接口。网络吞吐量和连接性的提高为客户提供了实施新 E/E  架构所需的性能和灵活性。

完善的AURIX? TC4x 生态体系

考虑到汽车复杂性的不断增加以及人工智能技术的实现，AURIX? TC4x 生态系统受到了极大关注，以确保产品快速上市和易于使用。英飞凌正与 Synopsys 合作，加快  AURIX? TC4x 系列的软件开发。用于 TC4x 的 Synopsys Virtualizer? 开发套件（VDK）可在设计周期的更早阶段进行软件开发。用于 AURIX? TC4x 的  Synopsys DesignWare? ARC? MetaWare 工具包提供了为 PPU 开发软件所需的最佳编译器、调试器和库以及仿真器。

其他合作伙伴也将提供相应的产品，并支持 MATLAB 自动代码生成，以实现快速原型开发。得益于跨代可扩展的兼容设计，已经使用现有 AURIX? MCU 的客户将缩短开发时间，加快产品上市，并从中获益。显著的硬件和软件兼容性使客户可以广泛地重复使用现有的 TC3x 算法和生态系统。

AURIX? TC4x 系列的主要特点一览

1 

TriCore? 和 AURIX? 加速套件提供高性能算力和经济的人工智能

●   多达 6 个 TriCore? v1.8 同步运行，主频高达 500 MHz

AURIX? 加速器套件：

●   并行处理单元 (PPU) - 实现高达 ASIL-D 的人工智能

●   数据路由引擎 (DRE) -用于高效通信和数据处理

●   CDSP – 对模拟采样信号进行数字信号处理

●   信号处理单元 (SPU) - 雷达信号处理加速器

●   信息安全模块 (CSRM/CSS) - 硬件加密加速器

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内存升级

• 多达 25 MB 片上 NVM 存储空间
  

• 通过优化的 A/B 交换分区和外部存储器接口支持零停机时间 SOTA

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高级时钟模块和 AD 转换增加实时控制能力

• 新型 eGTM 定时器和高分辨率 PWM，专用低延迟互连 (LLI) 总线
  

• 用于电机控制和电源转换的更快控制回路

• 与 AURIX? TC3x 兼容的 GTM

• 多种ADC 转换器 ，时分复用 ADC(TMADC) /快速比较器 (FC)/DSADC

• CDSP/DSEX 加速器

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更强的功能安全和信息安全性能

●   包括CSRM和CSS在内的安全集群可提供更强的安全性能

●   符合 ISO 21434 标准

●   安全DMA

●   符合ASIL-D标准

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为所有E/E架构微控制器提供丰富的网络通讯接口

●   可扩展的高速通信接口：

■    高达 5 Gbps 以太网

■   PCIe

■   10BASE T1S 以太网

■   CAN-XL

●   数据路由引擎 (DRE) - 通信加速器

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广泛的生态系统

●   英飞凌 MCAL 驱动程序

●   可重复使用现有 AURIX? TC3x 算法和生态系统

●   利用 Synopsys - Virtualizer Development Kit for AURIX? TC4x 虚拟原型支持快速原型开发

●   软件开发工具包 (SDK)

●   使用 Synopsys - MetaWare Toolkit for AURIX? 简化 PPU 软件开发，其中包括 MATLAB 和 Simulink、DSP 和数学库、神经网络软件开发工具包以及 AUTOSAR 复杂设备驱动程序

供货情况

第一批 AURIX? TC4x 样品已用于主要客户的设计中，各个型号将从2024年下半年逐步量产。

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未来的汽车需要什么样的MCU？

●   有更多潜力让汽车变得更加智能

●   由人工智能提供更高效的处理能力

●   适应新的电子电气架构

●   有更广泛更安全的的网络连接

●   适应更快速的技术迭代

2

AURIX? TC4x 应运而生，为汽车工业提供最具吸引力的升级路径。

3

AURIX? TC4x 助力开启汽车工业新纪元。

支持新的电子电气架构

●   具有更高的ASIL-D算力

●   安全网络连接大大增强

●   适应新的软件开发模式

电气化加速渗透

●   助力达成零排放目标

●   主机厂更专注于发展电动汽车

●   纯电汽车比例不断提升

4

英飞凌一如既往地提供高可靠性 AURIX? 系列 MCU，以满足汽车对高稳定性、高安全性、长期供应保障等多方面的要求。

●   AURIX? 系列 MCU 全面的产品目录和灵活的可扩展性为用户升级和降本提供双向选择的平台化开发思路

●   英飞凌长期发展与维护与可信赖合作伙伴的关系

●   安全一直是 AURIX? 系列 MCU 的核心竞争力

●   非常高的稳定性大大降低失效风险

●   Tricore? 内核及相关外设提供极强的实时控制性能

●   有承诺的长期供货保证以及可靠的供应链管理

5

AURIX? TC4x 采用28nm半导体制程工艺，并引入 RRAM 非易失存储介质（NVM）。该制程工艺，英飞凌与台积电已经合作长达8年之久，将助力 TC4x 系列 MCU 实现高性价比，并为下一代 MCU 持续迭代升级铺平道路。

6

AURIX? TC4x 根据汽车发展的趋势，重点拓展电动汽车、域控制器/区域控制器、智能（辅助）驾驶、雷达、动力底盘等应用场合。

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得益于 AURIX? 系列 MCU 跨代高兼容性设计，用户在 TC3x 的开发经验，将大大减少移植工作量，加速产品上市时间。

●   开发工具非常丰富，并且延续性好

●   软、硬件设计兼容性好

●   安全架构、理念一脉相承，并更加完善、强大

●   一如既往的高可靠性

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AURIX? TC4x 根据下一代控制器的需求，在多个方面性能得到很大提升

更高处理能力

●   更高的 Tricore? 内核主频

●   并行处理单元

●   第三代高性能信号处理单元

●   模数转换信号后处理 DSP

●   数据路由引擎

●   高精度PWM

更高安全性能

●   达到 ISO26262-2018 功能安全标准 ASIL-D 等级

●   符合 ISO21434 信息安全标准

●   更强的非对称加密能力

●   支持多路并发对称加解密

更完善的硬件虚拟化支持及隔离特性

●   支持内核、外设硬件虚拟化以及互相隔离

●   每个物理内核支持多达8个虚拟机

●   增强内存保护、DMA 保护

更丰富的网络连接

●   高达 5G 以太网接口

●   多达4个百兆/十兆低速以太网，并支持 10based-T1S 标准

●   PICe 3.0 接口

●   支持 CAN XL

●   支持 MACsec 硬件加密

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AURIX? TC4x架构框图

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得益于 AURIX? TC4x 的硬件虚拟化性能，在一片 TC4x 芯片上，通过部署虚拟机软件，可以独立运行多个不同的 ECU 功能，并实现互不干扰。AURIX? TC4x 虚拟化将在后续文章中进行专题讲解。

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英飞凌具有多年的信息安全开发经验，从第一代AURIX? 芯片就开始部署硬件安全模块（HSM）。现在 AURIX? TC4x 的开发完全按照 ISO21434 信息安全标准进行开发。同时，英飞凌已经获得权威第三方颁发的 ISO21434 产品开发流程认证证书。

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AURIX? TC4x 引入并行处理单元（PPU）将助力其拓展在嵌入式AI领域的应用场景。例如，PPU 可以在域控制器/区域控制器、ADAS 、新能源汽车等多个应用中发挥高安全性智能预测、智能控制的关键作用。关于 PPU 的进一步介绍，敬请关注后续相关专题文章。

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英飞凌已经为 AURIX? TC4x 构建了全方位的开发工具链和软件生态系统。开发工具包括编译器、调试器、集成开发环境（e.g. ADS Limited）、虚拟原型（VDK）、模型仿真硬件支持包等。软件生态系统包括硬件底层驱动（MCAL）、AUTOSAR 协议栈、功能安全软件库（SafeTlib）、信息安全软件、PPU软件库、CDSP 软件库等。

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与 AURIX? TC4x 最佳搭配的新一代电源管理芯片 TLF4 系列 PMIC 也将同步上市，助力汽车控制器的安全性能再提升一个层次。敬请期待。