電動化和智能化引爆了汽車行業的新一輪變革,車從傳統代步工具逐漸發展成為移動的智能終端,所需的軟件算法愈加復雜,單車半導體需求量也在不斷增長。
例如,在20世紀70年代末,一輛汽車可能只有1個電子控制單元,其中包含了8個半導體元件。到現在,一輛豪華電動SUV可以有90個ECU,包含8000多個電子元器件。
再具體一點,若通過分列式解決方案驅動一個12V的電機,大概需要50~60個電子元器件;而如今的車,車燈、車窗、車載空調、水泵、動力轉向、信息娛樂以及導航系統等廣泛應用12V直流無刷和有刷電機,所需電子元器件的數量可能是幾百個,甚至達上千個。
因此越來越多的車企開始將小型ECU的功能集成到域
控制器中,而上述由12V低壓電架構驅動的電機,亦對系統的體積、重量、BOM成本以及轉換效率提出了更高要求。
從近幾年的趨勢來看,包括恩智浦、瑞薩電子、ST、Microchip、英飛凌和TI等主要MCU供應商都在積極推進產品的集成化與小型化。 近日,恩智浦也推出了專為電機控制而設計的新品S32M2,在進一步擴展S32系列汽車計算平臺的同時,瞄準了軟件定義汽車的未來需求。
自此恩智浦S32產品系列將能夠全面覆蓋從高性能計算到邊緣節點的車載控制需求。
據了解,基于S32M2的電機控制方案,是將汽車通用的S32K MCU和一個專用的高壓模擬硅片封裝在一個系統里,只需要傳統方案一半左右的元器件,整體上能夠降低成本,并滿足小型化的設計需求。
“與使用分列式的解決方案相比,S32M2的平均成本能夠降低10%~20%左右。”恩智浦汽車處理器事業部集成解決方案資深總監Thomas Ensergueix如此強調。
在滿足車企降本的要求下,應用S32M2還可以降低供應鏈的復雜度,精簡元器件的供貨源。
毋庸置疑,高度集成化是電機控制器的重要發展方向之一,將MCU、預驅、電源管理LDO和總線收發器集成到單芯片上已成為行業目前的主流方案。恩智浦方面也透露,其未來計劃把MCU和高壓模擬芯片進行系統級封裝(SiP),屆時系統成本將會更低。
對于新車換代周期不斷縮短的市場現況,S32M2的另一個優勢在于平臺可擴展,軟件的復用率較高。例如,使用恩智浦的MCU S32K,在軟件層面可以1:1遷移至S32M2平臺。
這也是恩智浦不斷投入軟件研發,堅持做好平臺的重要原因。
不過,就如恩智浦所考慮的,中央計算架構也好,軟件定義汽車也罷,要真正規模落地尚沒有一個確切日期,作為供應商,既不能盲目跟從市場預判,又不能原地待命,唯有靈活應變才能抓住機會。
比如,在S32M2的設計上,恩智浦可以提供不同的算力選擇和閃存容量。
“包括算法是否會變化,是否需要增加安全檢查相關內容,以及OTA會變得多么復雜等等,都不確定。所以我們需要為這些功能預留更大的內存和更高的性能。”Thomas Ensergueix稱。
另外,對OEM而言,也需要確定電機控制到底需要有多少智能,到底要采用什么樣的架構,在邊緣節點上是增加更多的智能功能,還是進行削減,以及計算方面的智能程度等。
而無論選擇哪一種配置,無疑都能夠加快市場部署更高效的無刷直流(BLDC)和永磁同步(PMSM)電機。
截至目前,全球大約有15~20家Tier1 已經開始進行S32M2的檢測驗證工作,預計2025年將實現規模上車。
在此之前,不容忽視的是,電機控制MCU市場主要以海外供應商為主,近年來國內廠商雖然也在積極布局,但份額仍有待提高。還有一點,整車領域48V低壓系統逐漸普及,尤其自特斯拉宣稱全面轉向48V架構后,電控MCU的市場競爭預計將更加激烈。
無論是抓緊自研,還是加強上下游的合作關系,車企的目的從來只有一個——在智能汽車這場關鍵賽事中爭取多一分的勝算。而作為供應商,誰能提供更多可能,誰就有機會先拿下一城。