集成豐富模擬資源和信息安全功能的RISC-V車規(guī)級(jí)MCU——上海琪埔維于第四屆滴水湖論壇展示最新XL6500R系列

作為首個(gè)國(guó)內(nèi)自主品牌車規(guī)通用MCU上車的芯片公司，上海琪埔維半導(dǎo)體一直專注于車規(guī)MCU領(lǐng)域，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和心得。回顧2017年首款車規(guī)MCU應(yīng)用于小鵬汽車的經(jīng)歷，上海琪埔維半導(dǎo)體有限公司CEO秦嶺表示這個(gè)過程耗費(fèi)了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，才逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

而在隨著小鵬上的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)積累，琪埔維也開始逐漸發(fā)現(xiàn)了Arm Core上的一些局限所在。透過了近十年間在Arm上的使用，琪埔維在MCU開發(fā)過程中，結(jié)合實(shí)際的上車場(chǎng)景，積累了一系列的特殊需求。這些需求不僅是迎合市場(chǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)所在，也是在當(dāng)下半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)頗具挑戰(zhàn)的局面下，琪埔維能夠搏出局的差異競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。而這就需要高度靈活可拓展的RISC-V內(nèi)核來(lái)幫助其實(shí)現(xiàn)這樣的車規(guī)級(jí)MCU設(shè)計(jì)。在第四屆滴水湖論壇上，琪埔維受邀出席并展示了其最新的車規(guī)級(jí)MCU——XL6500R系列。

集成豐富模擬資源和信息安全功能的車規(guī)級(jí)MCU——XL6500R系列

琪埔維此次展示的基于RISC-V架構(gòu)的XL6500R芯片，已于今年4月量產(chǎn)，現(xiàn)處于進(jìn)一步測(cè)試階段。這款車規(guī)級(jí)的MCU基于32位RISC-V架構(gòu)的，選擇了芯來(lái)N203內(nèi)核，主頻為48MHz。芯片配備1KB ICache和256B DCache，并支持調(diào)試（SWD）。

該芯片通過特殊的擴(kuò)展指令和安全處理，達(dá)到了ASIL-B，集成了MCAL以滿足汽車應(yīng)用的嚴(yán)格要求。芯片內(nèi)部集成了專用于加密和解密的硬件模塊——SHE（Secure Hardware Extension），支持AES-128和SM4加密算法。SHE模塊可以實(shí)現(xiàn)安全啟動(dòng)和密鑰的安全存儲(chǔ)，同時(shí)還內(nèi)置了一個(gè)高質(zhì)量的真隨機(jī)數(shù)生成器，用于產(chǎn)生高質(zhì)量的隨機(jī)數(shù)。這些功能為信息的加密、解密以及驗(yàn)證提供了強(qiáng)有力的安全保障。

XL6500R的定位是在底盤、座艙和車身控制域，應(yīng)用領(lǐng)域包括電子換擋器、車前燈、車尾燈、車尾門、HVAC、車窗、后視鏡、EPB電子駐車等，旨在逐步替代ARM系列產(chǎn)品。通過與芯來(lái)科技的合作，Chipways彌補(bǔ)了在ARM架構(gòu)上的不足，并完善了相關(guān)生態(tài)鏈。

Chipways還開發(fā)了一個(gè)自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)，目前已覆蓋約50萬(wàn)個(gè)測(cè)試用例，并持續(xù)增加。秦嶺表示，Chipways的目標(biāo)是在客戶交付前解決所有潛在問題，確保產(chǎn)品的高質(zhì)量和客戶滿意度。

車規(guī)級(jí)高集成單芯片電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器——XL6510R

電機(jī)控制芯片對(duì)單片控制器（MCU）的需求非常高，特別是在集成度、面積和成本方面。為了滿足這些要求，高度集成的單芯片設(shè)計(jì)是必要的。這不僅可以減少了芯片的體積和成本，還避免了多芯片設(shè)計(jì)帶來(lái)的EMR問題，從而提高了電機(jī)控制的精度和性能。

此外，在電機(jī)控制中FOC算法要求極低的噪音水平，而使用多個(gè)芯片很難達(dá)到預(yù)期效果。單芯片設(shè)計(jì)不僅在硬件集成度上占優(yōu)勢(shì)，還能通過優(yōu)化設(shè)計(jì)降低熱量產(chǎn)生和噪音，確保最終產(chǎn)品的客戶滿意度。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要解決一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，如BCD高壓工藝和嵌入式閃存（eFlash）的集成。在這方面，經(jīng)過多年的積累和研發(fā)，Chipways芯片在耐壓、功耗和精度方面取得了顯著突破，尤其是在-45度到125度的寬溫范圍內(nèi)，芯片能夠保持極高的測(cè)試精度，避免漏電問題。

此外，單片控制器的設(shè)計(jì)不僅僅是硬件的集成，還涉及到整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化。例如，將SBC（系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片）、MCU和Pre-Driver集成在同一芯片上，并進(jìn)一步集成MOSFET，以實(shí)現(xiàn)更小的面積和更好的熱管理。這些設(shè)計(jì)極大地提高了電機(jī)控制芯片的整體性能，滿足了高效、低成本和高精度的應(yīng)用需求。

“電、漏電和精度是整個(gè)模擬芯片核心中的核心?！鼻貛X說(shuō)到，“把SBC、MCU、Pre-Driver放在一起，MOSFET也集成進(jìn)來(lái)結(jié)果‘熱’的問題。這樣面積會(huì)做的更小，噪音等各方面能夠在內(nèi)部進(jìn)行很好的控制?！?

XLR6510R就是這樣的一款車規(guī)級(jí)高集成單芯片電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器，集成了SBC（系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片）、MCU（微控制單元）、Pre-Driver（前級(jí)驅(qū)動(dòng)）以及MOSFET驅(qū)動(dòng)器。這樣的設(shè)計(jì)有助于減小芯片面積，并且提升整體系統(tǒng)的集成度和效率。

相比Chipways另一款基于M3內(nèi)核的XL6608A，XL6510R實(shí)現(xiàn)了同樣的CPU主頻和Flash容量，但集成了更多路的模擬資源——26路的10位高精度ADC，同時(shí)也將MOSFET集成了進(jìn)去，具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

更強(qiáng)的電機(jī)控制能力：XL6510R集成了4相半橋MOSFET驅(qū)動(dòng)器，而XL6608A僅為3相半橋。這意味著XL6510R能夠支持更復(fù)雜的電機(jī)控制應(yīng)用，提供更高的精度和效率，尤其適合對(duì)電機(jī)控制要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

更高的ADC通道數(shù)：XL6510R配備了26通道的10位ADC，而XL6608A僅有8通道的10位ADC和10通道的8位ADC。這使得XL6510R在模擬信號(hào)采集上具有更高的能力，能夠同時(shí)監(jiān)控更多的輸入信號(hào)，提高系統(tǒng)的監(jiān)控和控制精度。

RISC-V內(nèi)核的靈活性與定制化：XL6510R基于RISC-V內(nèi)核，這一開源架構(gòu)相比ARM Cortex M3提供了更多的定制化可能性。chipways可以根據(jù)具體需求優(yōu)化指令集和架構(gòu)，進(jìn)一步提升性能和效率，并且更容易實(shí)現(xiàn)面向特定應(yīng)用的優(yōu)化。

LIN PHY接口的自動(dòng)地址配置：XL6510R的LIN PHY接口支持自動(dòng)地址配置功能，而XL6608A則沒有。這一功能簡(jiǎn)化了車輛通信總線的設(shè)置和管理，提升了系統(tǒng)的易用性和配置效率。

總體來(lái)說(shuō)，XL6510R通過更高的集成度、更強(qiáng)的電機(jī)控制能力、更多的ADC通道以及RISC-V內(nèi)核的靈活性，提升了電機(jī)控制芯片的性能和適應(yīng)性，尤其在需要高精度和高可靠性的汽車應(yīng)用中表現(xiàn)更為突出。

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秦嶺表示，當(dāng)下是半導(dǎo)體寒冬中的寒冬，而未來(lái)如何去突破？尤其當(dāng)下還有高度內(nèi)卷的局面下，如何才能生存下去？“實(shí)際上對(duì)于每個(gè)公司的CEO也好、對(duì)于每一個(gè)創(chuàng)業(yè)者來(lái)說(shuō)，都需要深刻的知道影響我們的出路在哪里。需要一個(gè)生態(tài)鏈，構(gòu)建出大家的生態(tài)壁壘、技術(shù)壁壘、產(chǎn)品壁壘。只有這樣我們可能才有機(jī)會(huì)突圍，能夠走向更好的明天?！?