Geleneksel bir yakıtlı araç için yaklaşık 500 ila 600 çip, yaklaşık 1.000 adet hafif karma otomobil, plug-in hibrit ve saf elektrikli araç için ise en az 2.000 çip gerekiyor.
Bu, akıllı elektrikli araçların hızlı gelişim sürecinde, yalnızca gelişmiş işlem yongalarına olan talebin artmaya devam etmekle kalmayıp, geleneksel yongalara olan talebin de artmaya devam edeceği anlamına geliyor. İşte bu MCU'dur. Bisiklet sayısındaki artışa ek olarak, etki alanı denetleyicisi de yüksek güvenlik, yüksek güvenilirlik ve yüksek işlem gücüne sahip MCU'lara olan talebi artırıyor.
Tek çipli mikrobilgisayar/mikrodenetleyici/tek çipli mikrobilgisayar olarak bilinen MCU (Mikrodenetleyici Birimi), CPU, bellek ve çevre birimlerini tek bir çip üzerinde birleştirerek kontrol fonksiyonlu çip düzeyinde bir bilgisayar oluşturur. Esas olarak sinyal işleme ve kontrol sağlamak için kullanılır. Akıllı kontrol sisteminin çekirdeğini oluşturur.
Mikroişlemciler ve otomotiv elektroniği, endüstri, bilgisayarlar ve ağlar, tüketici elektroniği, ev aletleri ve Nesnelerin İnterneti hayatımızla yakından ilişkilidir. Otomotiv elektroniği, otomotiv elektroniğindeki en büyük pazar olup, küresel olarak otomobil elektroniği pazarının %33'ünü oluşturmaktadır.
MCU yapısı
MCU temel olarak merkezi işlemci CPU, bellek (ROM ve RAM), giriş ve çıkış G/Ç arayüzü, seri port, sayaç vb. bileşenlerden oluşur.
İşlemci: Merkezi İşlem Birimi (CPU), merkezi bir işlemci olup, MCU'nun temel bileşenidir. Bu bileşenler, veri aritmetiği, mantık işlemleri, bit değişkeni işleme ve veri iletim işlemlerini tamamlayabilir. Kontrol parçaları, talimatları analiz etmek ve yürütmek için belirli bir zamana göre sıralı olarak işleri koordine eder.
ROM: Salt Okunur Bellek, üreticiler tarafından yazılan programları depolamak için kullanılan bir program belleğidir. Bilgiler, tahribatsız bir şekilde okunur. Öz
Veri deposu: Rastgele Erişimli Bellek, CPU ile doğrudan veri alışverişi yapan ve elektrik kesintisi sonrasında verilerin saklanamadığı bir veri belleğidir. Program çalışırken herhangi bir zamanda yazılabilir ve okunabilir. Genellikle işletim sistemleri veya diğer çalışan programlar için geçici bir veri depolama ortamı olarak kullanılır.
CPU ve MCU arasındaki ilişki:
CPU, operasyonel kontrolün çekirdeğidir. CPU'ya ek olarak, MCU ayrıca çip düzeyinde bir çip olan ROM veya RAM de içerir. Bunlardan en yaygın olanları, sistem düzeyinde kodları depolayıp çalıştırabilen, QNX, Linux ve çoklu işlemci birimleri (CPU + GPU + DSP + NPU + depolama + arayüz birimi) de dahil olmak üzere diğer işletim sistemlerini çalıştırabilen sistem düzeyinde çipler olan SOC'lerdir (Sistem Üzerinde Çip).
MCU rakamları
Sayı, her MCU'nun veri işleme kapasitesini ifade eder. Basamak sayısı ne kadar yüksekse, MCU'nun veri işleme kapasitesi o kadar güçlüdür. Şu anda en önemlileri 8, 16 ve 32 basamaktır; bunların en büyüğü 32 bittir ve hızla artmaktadır.
Otomotiv elektroniği uygulamalarında 8 bit MCU'nun maliyeti düşük ve geliştirilmesi kolaydır. Şu anda çoğunlukla aydınlatma, yağmur suyu, camlar, koltuklar ve kapılar gibi nispeten basit kontroller için kullanılmaktadır. Ancak, gösterge paneli, araç eğlence bilgi sistemleri, güç kontrol sistemleri, şasi, sürüş destek sistemleri vb. gibi daha karmaşık alanlarda, özellikle 32 bit ve otomotiv elektrifikasyonu, zekası ve ağlarının yinelemeli evrimi için MCU'nun işlem gücü gereksinimleri de giderek artmaktadır.
MCU araç kimlik doğrulaması
MCU tedarikçisi OEM tedarik zinciri sistemine girmeden önce genellikle üç ana sertifikasyonu tamamlamak gerekir: tasarım aşaması fonksiyonel güvenlik standardı ISO 26262'yi takip etmelidir, akış ve paketleme aşaması AEC-Q001 ~ 004 ve IATF16949'u takip etmelidir ve sertifikasyon test aşamasında AEC-Q100/Q104'ü takip etmelidir.
Bunlar arasında ISO 26262, ASIL'in dört güvenlik seviyesini, düşükten yükseğe, A, B, C ve D olarak tanımlar; AEC-Q100, düşükten yükseğe, sırasıyla 3, 2, 1 ve 0, 3, 2, 1 ve 0 olmak üzere dört güvenilirlik seviyesine ayrılır. Öz AEC-Q100 serisi sertifikasyonu genellikle 1-2 yıl sürerken, ISO 26262 sertifikasyonu daha zordur ve döngü daha uzundur.
Akıllı elektrikli araç endüstrisinde MCU'nun uygulaması
Otomotiv endüstrisinde MCU'nun uygulama alanı oldukça geniştir. Örneğin, ön konsol, gövde aksesuarları, güç sistemleri, şasi, araç bilgi eğlence sistemleri ve akıllı sürüş gibi alanlarda uygulama alanı bulmaktadır. Akıllı elektrikli araçlar çağının gelişiyle birlikte, insanların MCU ürünlerine olan talebi daha da artacaktır.
Elektriklendirme:
1. Pil yönetim sistemi BMS: BMS'nin şarj ve deşarjı, sıcaklığı ve akü dengesini kontrol etmesi gerekir. Ana kontrol kartı bir MCU gerektirir ve her bir yardımcı konsol da bir MCU gerektirir;
2.Araç kontrolörü VCU: Elektrikli araç enerji yönetimi, araç kontrolcüsünün artırılmasını gerektirir ve aynı zamanda her fabrikanın planlarına göre farklılık gösteren 32 bitlik üst düzey MCU'larla donatılmıştır;
3.Motor kontrolörü/şanzıman kontrolörü: Stok değişimi, elektrikli araç invertör kontrolü MCU alternatif yağ araç motoru kontrolörü. Yüksek motor hızı nedeniyle redüktörün yavaşlatılması gerekiyor. Şanzıman kontrolörü.
İstihbarat:
1. Yerli otomobil pazarı şu anda hâlâ L2 yüksek hızlı penetrasyon aşamasındadır. Kapsamlı maliyet ve performans değerlendirmeleri göz önüne alındığında, OEM, ADAS işlevinin hala dağıtık bir mimari benimsemesini sağlar. Yükleme hızındaki artışla birlikte, sensör bilgi işleme MCU'su da buna bağlı olarak artar.
2. Kokpit fonksiyonlarının sayısının artması nedeniyle, daha yüksek enerjili yeni çiplerin rolü giderek daha da önem kazanmakta ve buna bağlı olarak MCU statüsü düşmektedir.
Zanaat
MCU'nun kendisi, işlem gücü açısından öncelikli gereksinimlere sahip olup, gelişmiş süreçler için yüksek gereksinimlere sahip değildir. Aynı zamanda, yerleşik gömülü depolama birimi de MCU sürecinin gelişimini sınırlamaktadır. MCU ürünleriyle 28 nm sürecini kullanın. Araç yönetmeliklerinin teknik özellikleri çoğunlukla 8 inçlik yongalardır. Bazı üreticiler, özellikle IDM, 12 inçlik bir platforma taşınmaya başlamıştır.
Şu anda pazarın ana akımını 28nm ve 40nm prosesleri oluşturuyor.
Yurt içi ve yurt dışındaki tipik işletmeler
Tüketim ve endüstriyel sınıf MCU'larla karşılaştırıldığında, otomobil sınıfı MCU'lar, çalışma ortamı, güvenilirlik ve tedarik döngüsü açısından daha yüksek gereksinimlere sahiptir. Ayrıca, pazara girişi zor olduğundan, MCU'ların pazar yapısı genel olarak nispeten yoğunlaşmıştır. 2021 yılında, dünyanın en büyük beş MCU şirketi pazar payının %82'sini oluşturmuştur.
Ülkemizin otomobil seviyesindeki MCU'su henüz tanıtım aşamasında olup, tedarik zincirinde kara ve yerli alternatifleşme açısından büyük potansiyel bulunmaktadır.
Gönderi zamanı: 08 Temmuz 2023
