英飛凌新一代MCU AURIX™ TC4x 即將量產

Feb . 2024

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英家MCU之AURIX™

作為全球汽車半導體市場的領導者，英飛凌持續塑造未來移動的創新之路。

為擴展其領先的AURIX™ 微控制器系列，英飛凌推出了用於電動交通、ADAS 、汽車E/E 架構和經濟型人工智能(AI) 應用的新一代AURIX™ TC4x 系列28奈米微控制器 (MCU)。

第一批 AURIX™ TC4x 樣品已用於主要客戶的設計。

從本月起，英飛凌專家將在每個月推出1-2篇 AURIX™ TC4x 技術文章，詳細說明其各個功能模組，以幫助大家快速學習了解 AURIX™ TC4x 。

英飛凌AURIX™發展歷程

TriCore™ 核心架構自1999年誕生，先後經歷了4代單核心版本的單晶片，AURIX™ 是基於 TriCore™ 核心的多核心架構單晶片。

2014年推出的第一代 AURIX™ TC2x 整合了多達三個 TriCore™ 核心
TC2x 系列單晶片內部集成了安全管理單元SMU ，對單晶片內部的各個模組進行安全管理，電源供電PMIC 晶片TLF35584 除了完成電源供電，還可以和單晶片交互，搭配SafeTlib™ 軟體可以實現自檢並監控單晶片運作是否正常，出現異常的情況下可以觸發安全機制，使系統進入安全狀態。
2018年推出的第二代 AURIX™ TC3x 集成了多達六個 TriCore™ 內核，將單晶片性能提升到了一個新高度。
AURIX™ TC3x 系列單晶片具有卓越的即時性，全系型號可達到功能安全最高等級 ASIL-D，集成了訊息安全硬體加密模組，還有強大的互聯接口，使其尤其適合眾多汽車應用。
2021年推出的新一代 AURIX™ TC4x 系列為領先的 AURIX™ TC3x 系列提供了向上升級的途徑。

它採用下一代 TriCore™ 1.8內核，以及可擴展的增強性能的加速器套件。其中包括新的平行處理單元 (PPU)，這是一種 SIMD 向量數字訊號處理器 (DSP)，可滿足各種人工智能拓撲結構的需求，包括即時控制和雷達後處理等各種用例。產品系列的可擴展、高相容性設計，使得用戶可以採用通用的軟體架構，從而大大節省了平台軟體費用。

AURIX™ TC4x應用領域及特性概覽

AURIX™ TC4x 面向廣泛的汽車應用，包括基於域控和區控的 E/E 架構對功能集成的強烈需求，通過安全系統支援電動交通和自動駕駛的發展。英飛凌的 AURIX™ TC4x 提供增強的連接性，包括先進的功能安全和訊息安全，進一步夯實英飛凌在高可靠高安全汽車電子產品領域的領先地位。

此外，新的 SOTA（軟體空中升級）功能有助於滿足主機廠對快速、安全的車到雲端連接的需求，實現現場更新以及車輛使用過程中的診斷和分析。新的 AURIX™ TC4x 系列 MCU 支援 5 Gbit 乙太網路和 PCI Express® 等高速通訊接口，以及 CAN-XL 和 10BASE T1S 乙太網路等新的通訊接口。網路吞吐量和連接性的提高為客戶提供了實施新 E/E 架構所需的效能和靈活性。

完善的AURIX™ TC4x 生態體系

考慮到汽車複雜性的不斷增加以及人工智能技術的實現，AURIX™ TC4x 生態系統受到了極大關注，以確保產品快速上市和易於使用。英飛凌正與 Synopsys 合作，加速 AURIX™ TC4x 系列的軟體開發。用於 TC4x 的 Synopsys Virtualizer™ 開發套件（VDK）可在設計週期的更早階段進行軟體開發。用於 AURIX™ TC4x 的 Synopsys DesignWare® ARC® MetaWare 工具包提供了為 PPU 開發軟體所需的最佳編譯器、偵錯器和程式庫以及模擬器。

其他合作夥伴也將提供相應的產品，並支援 MATLAB 自動程式碼生成，以實現快速原型開發。由於採用跨世代可擴展的兼容設計，已經使用現有 AURIX™ MCU 的客戶將縮短開發時間，並加快產品上市，並從中獲益。顯著的硬體和軟體相容性使客戶可以廣泛地重複使用現有的 TC3x 演算法和生態系統。

AURIX™ TC4x 系列的主要特色一覽

1. TriCore™ 和 AURIX™ 加速套件提供高性能算力和經濟的人工智能

多達 6 個 TriCore™ v1.8 同步運行，主頻高達 500 MHz
AURIX™ 加速器套件：
平行處理單元 (PPU) - 實現高達 ASIL-D 的人工智能
數據路由引擎 (DRE) -用於高效通訊和數據處理
CDSP – 對模擬採樣訊號進行數字訊號處理
訊號處理單元 (SPU) - 雷達訊號處理加速器
資訊安全模組 (CSRM/CSS) - 硬體加密加速器

2. 記憶體升級

多達 25 MB 片上 NVM 儲存空間
通過優化的 A/B 交換分區和外部記憶體接口支援零停機時間 SOTA

3. 高階時脈模組和 AD 轉換增加即時控制能力

新型 eGTM 定時器和高解析度 PWM，專用低延遲互連 (LLI) 匯流排
用於電機控制和電源轉換的更快控制迴路
與 AURIX™ TC3x 相容的 GTM
多種ADC 轉換器，時分複用 ADC(TMADC) /快速比較器 (FC)/DSADC
CDSP/DSEX 加速器

4. 更強的功能安全和訊息安全性能

包括 CSRM 和 CSS 在內的安全叢集可提供更強的安全效能
符合 ISO 21434 標準
安全 DMA
符合 ASIL-D 標準

5.為所有E/E架構微控制器提供豐富的網絡通訊接口

可擴展的高速通訊接口：
高達 5 Gbps 乙太網
PCIe
10BASE T1S 乙太網
CAN-XL
數據路由引擎 (DRE) - 通訊加速器

6. 廣泛的生態系統

英飛凌 MCAL 驅動程式
可重複使用現有 AURIX™ TC3x 演算法和生態系統
利用 Synopsys - Virtualizer Development Kit for AURIX™ TC4x 虛擬原型支援快速原型開發
軟體開發工具包 (SDK)
使用 Synopsys - MetaWare Toolkit for AURIX™ 簡化 PPU 軟體開發，其中包括 MATLAB 和 Simulink、DSP 和數學庫、神經網路軟體開發工具包以及 AUTOSAR 複雜設備驅動程式

供貨情況

第一批 AURIX™ TC4x 樣品已用於主要客戶的設計中，各型號將從2024年下半年逐步量產。

AURIX™ TC4x 內部資料搶先看

未來的汽車需要什麼樣的 MCU？

有更多潛力讓汽車變得更智能
由人工智能提供更高效的處理能力
適應新的電子電氣架構
有更廣泛更安全的網路連接
適應更快速的技術迭代

AURIX™ TC4x 應運而生，為汽車工業提供最具吸引力的升級路徑。

AURIX™ TC4x 協助開啟汽車工業新紀元。

支援新的電子電氣架構

具有更高的 ASIL-D 算力
安全網路連大大增強
適應新的軟體開發模式

電氣化加速滲透

協助達成零排放目標
主機工廠更專注於發展電動車
純電汽車比例不斷提升

英飛凌一如既往地提供高可靠性 AURIX™ 系列 MCU，以滿足汽車對高穩定性、高安全性、長期供應保障等多方面的要求。

AURIX™ 系列 MCU 全面的產品目錄和靈活的可擴展性為用戶升級和降本提供雙向選擇的平台化開發思路
英飛凌長期發展與維繫與可信賴合作夥伴的關係
安全性一直是 AURIX™ 系列 MCU 的核心競爭力
非常高的穩定性大大降低失效風險
Tricore™ 核心及相關外設提供極強的即時控制效能
有承諾的長期供貨保證以及可靠的供應鏈管理

AURIX™ TC4x 採用28nm半導體製程工藝，並引入 RRAM 非易失存儲介質（NVM）。該製程工藝，英飛凌與台積電已合作長達8年之久，將助力 TC4x 系列 MCU 實現高性價比，並為下一代 MCU 持續迭代升級鋪平道路。

AURIX™ TC4x 根據汽車發展的趨勢，重點是拓展電動車、網域控制器/區域控制器、智能（輔助）駕駛、雷達、動力底盤等應用場合。

由於採用 AURIX™ 系列 MCU 跨代高相容性設計，用戶在 TC3x 的開發經驗，將大大減少移植工作量，加速產品上市時間。

開發工具非常豐富，並且延續性好
軟、硬體設計相容性好
安全架構、理念一脈相承，並且更完善、強大
一如既往的高可靠性

AURIX™ TC4x 根據下一代控制器的需求，在多個方面性能得到很大提升

更高處理能力

更高的 Tricore™ 核心主頻
平行處理單元
第三代高性能訊號處理單元
模數轉換訊號後處理 DSP
數據路由引擎
高精度 PWM

高安全性能

達到 ISO26262-2018 功能安全標準 ASIL-D 等級
符合 ISO21434 訊息安全標準
更強的非對稱加密能力
支援多路並發對稱加解密

更完善的硬體虛擬化支援及隔離特性

支援核心、外設硬體虛擬化以及互相隔離
每個實體核心支援多達8個虛擬機
增強記憶體保護、DMA 保護

更豐富的網路連接

高達 5G 乙太網路介面
多達4個百兆/十兆低速以太網，並支援 10based-T1S 標準
PICe 3.0 接口
支援 CAN XL
支援 MACsec 硬體加密

AURIX™ TC4x 架構框圖

由於採用 AURIX™ TC4x 的硬體虛擬化效能，在一片 TC4x 晶片上，通過部署虛擬機器軟體，可以獨立運行多個不同的 ECU 功能，並實現互不干擾。 AURIX™ TC4x 虛擬化將在後續文章中進行專題講解。

英飛凌具有多年的訊息安全開發經驗，從第一代AURIX™ 晶片就開始部署硬體安全模組（HSM）。現在 AURIX™ TC4x 的開發完全按照 ISO21434 訊息安全標準進行開發。同時，英飛凌已經獲得權威第三方所頒發的 ISO21434 產品開發流程認證證書。

AURIX™ TC4x 引進平行處理單元（PPU）將協助其拓展在嵌入式AI領域的應用場景。例如，PPU 可以在域控制器/區域控制器、ADAS 、新能源汽車等多個應用中發揮高安全性智能預測、智能控制的關鍵作用。關於 PPU 的進一步介紹，敬請關注後續相關專題文章。

英飛凌已經為 AURIX™ TC4x 構建了全方位的開發工具鏈和軟體生態系統。開發工具包括編譯器、調試器、集成開發環境（e.g. ADS Limited）、虛擬原型（VDK）、模型模擬硬體支援包等。軟體生態系統包括硬體底層驅動（MCAL）、AUTOSAR 協定堆疊、功能安全軟體庫（SafeTlib）、訊息安全軟體、PPU軟體庫、CDSP 軟體庫等。