TI可以為客戶提供更多樣的選擇。2022年12月9日，由蓋世汽車主辦的2022第三屆混動技術發展論壇中，德州儀器中國區MCU產品技術經理盧璟介紹，為應對高壓化、集成化、高安全性等電控領域的行業需求，TI推出的第3代C2000?DSP和基于ARM內核的AM263X實時MCU產品, 提供多種引腳數量、存儲器和封裝選項，滿足集成通信、功能安全和信息安全等多種功能需求，旨在實現更高性能和更經濟實用的實時控制效果。

盧 璟 | 德州儀器中國區MCU產品技術經理

以下為演講內容整理：   

德州儀器是一家半導體芯片公司，我們的業務涵蓋了芯片的研發、制造、測試、銷售等各個環節。TI旗下有8000多種模擬和數字產品，在全球也有近10萬家客戶分布在工業汽車、消費類電子、企業市場和通信市場。今天將著重介紹TI在汽車電氣化領域的MCU產品。

TI在1986年就已經進入到中國，36年來我們在中國不斷增加本土的服務體系。目前TI在國內有成都的一體化制造基地，在北京、上海、深圳三地有研發團隊。我們在上海和深圳還有產品分撥中心，并有近20個銷售和技術支持分公司，全方位為中國客戶提供支持。

德州儀器汽車電氣化MCU解決方案

近年來，電氣化、智能化和網聯化等汽車產業的發展趨勢也帶來了很多技術挑戰。在電氣化領域，市場趨勢要求汽車電驅轉速越來越快，純電續航里程越來越長，充電的時間也需要變得更快，電源轉換效率需變得更高，且要支持像SiC等功率器件，PWM頻率控制的開關速度也會變得更快，同時還要確保動力系統的功能安全。

智能化領域對芯片則提出了更強的算力、支持多傳感器的融合的要求。網聯化需要汽車在互聯互通的同時確保數據安全、網絡安全。基于這些技術趨勢，MCU產品會有幾個共同特點：

首先是高性能，其次信息安全和功能安全也變得越來越重要，這就要求MCU產品不僅需要考慮主頻，還需要考慮整個系統的功能安全問題。

今天很多嘉賓都提到了汽車行業很卷，卷的另外一個表現就是整個產品的開發周期越來越短。作為半導體供應商，我們需要提供更好的軟件開發環境、知識庫，讓客戶快速進行產品開發，還需更好地實現產品復用。

圖片來源：TI

首先看一下整個車身的MCU布局，我們挑了幾個大家可能感興趣的MCU應用。針對自動駕駛的雷達處理，TI推出AM27系列產品，含一對R5鎖步核和一個C6000 DSP核。TI的DSP有二三十年的歷史，因此我們在數字信號運算過程中的性能非常優越，可以很好地進行雷達信號的處理。同時，TI AM27也非常適合用于語音信號的處理，可支持個性化產品的開發。

另外，汽車正朝著域控制器的方向發展，未來車身每個模塊之間的數據傳輸流量將會越來越高，當前的LIN和CAN將難以滿足需求。長遠來看，車載以太網或許即將實現落地，因此TI推出了AM24系列產品，可用于車身網關或域控制器。

今天的主角是C2000?和AM26，它們會更多地用于電控、電驅等電氣化領域。TI所有的產品都基于統一的架構，基于統一架構的整個開發過程將更加快速。

我們把電氣化的過程分成兩大部分，第一部分是電驅，包括混動系統、電驅部分、車身的空調等。

另外就是電控的部分，例如插電式混動的充電OBC、車身內高低壓轉化的DC/DC變換器等。這類應用的共同特點就是實時控制，即能夠快速對板上的信號進行采集，通過一系列運算快速實現實時控制。

圖片來源：TI

針對這類實時性應用，TI推出了兩個系列的產品，第一是左邊的C2000?系列，這款產品在市面上已廣泛應用于許多廠商；右邊是我們在去年推出的AM26x系列產品，這款產品將于這個月量產。

兩款產品的共同特點是都具備TI高性能的實時控制單元，包括高吞吐率的ADC模塊、高精度的PWM模塊以及高速的比較器模塊。

針對功能安全和AUTOSAR的趨勢，在AM26x產品上已經集成了HSM硬件的加密模塊，最高支持ASIL-D等級的認證。

再看一下電控領域的趨勢。汽車需要更長的續航里程，因此需要支持更高的功率。根據市場信息和預測數據，2030年11kW或22kW的OBC模塊市場占有率將會越來越高。要實現這類產品，就需要有更快的開關頻率，因此我們將使用SiC等新型功率器件，控制頻率將從現在的一兩百K上升到大幾百K，甚至是兆級的控制，此時CPU就需要更高的算力，外設的性能也要進一步提高。

TI的產品優勢較為顯著，從ADC的采樣到電控的算法，再到PWM的輸出，在一個微秒之內就可以實現整個環路的控制，在業界屬于十分優異的性能。針對電控類產品復雜的拓撲結構，我們也提供最高64路的高精度PWM，幫助客戶實現非常靈活的設計。

加之AUTOSAR、ASIL-D的支持，客戶可以很容易地使用TI的芯片設計。

圖片來源：TI

具體再細化到OBC、DC/DC落地到PCB板上的架構，左邊是一個充電的裝置，OBC通常前端是AC/DC的功率因素校正電路，可以讓產品更高、更好地利用電網效率，在后面將通過DC/DC把電壓上升到400V甚至800V的高壓為動力電池充電，而動力電池將在進一步運行的過程中驅動電機。

由于車身中含有許多音箱、座椅、車燈等其他設備，因此存在12V或48V的電路，此時就需要一個從高壓向低壓轉換的過程，且這一過程需要在汽車的行駛過程中實現，因此功能安全是重中之重。

圖片來源：TI

市面上各家廠商對功能的實現方式可謂是百花齊放，我們對此進行了總結，總結為四種應用場景。一種是目前市面上較為常見的，即單獨用一顆芯片做PFC，這是一個非隔離的電路，再用第二顆芯片做OBC的DC/DC，由于這一模塊需要對汽車上的其他零部件進行通訊，因此通常還需要第三顆MCU去跑AUTOSAR、信息安全或功能安全。

第二種方式，我們會選用一顆更強的MCU，可以把OBC的DC/DC部分和主控MCU部分進行結合，形成雙片方案。

第三種方式，部分客戶會把OBC PFC和DC/DC放到一顆芯片上，使用一個主控MCU。

第四種方式是大集成，這四部分功能都可以放在一顆芯片上。

TI提供所有設計的靈活性，既有高性能的產品，例如四核400兆產品AM2634，也有雙核產品AM2632，C2000?同樣既有四核產品，也有單核的產品。對于TI而言，我們更多是提供可選擇性，客戶可以根據自身情況去選擇方案。

針對DC/DC從高壓到低壓的轉化，我們也有雙片方案和單片方案。集成化也是當前的一個趨勢，我們也非常期待看到更多創新性架構的出現。

TI C2000?& AM263x芯片特性介紹

TI的C2000?已有20多年歷史，一直用于實時控制領域。在汽車領域，C2000?在電驅和電控中的比例都相當高。評價一顆芯片可以從四個方面入手，首先，是否有足夠的能力和好的性能去對信號進行采樣，包括通路數量、吞吐率、精度等方面的性能。

第二部分是處理部分，即運算能力。

第三部分就是控制，包括對板上器件的控制能力是否靈活、控制的延時長短等。

第四部分是接口，接口的數量、種類、吞吐率是否足夠豐富，以滿足廣大客戶的需求。從以上四個方面基本能評價一顆MCU能否滿足基本要求。

那么C2000?的優勢在哪里？這里我想引用一下比亞迪陸總說的話，他談到比亞迪在做DM-i的創新時，更多是從用戶的角度出發去設計零部件。其實TI也一樣，我們做芯片也需要從用戶的角度出發，思考客戶在做電驅或電控時會希望怎樣使用這些硬件模塊，我們需要提供什么樣的功能，讓他們的使用更加簡潔、方便。C2000?基于以上角度去做了芯片的設計。

在算力部分，它會針對實時控制領域的算法進行分析，打造針對特定運算的特定硬件指令，提高運算速度。我們也會放置一個專門的內核，使其快速響應ADC信號的中斷，從而減少信號延時。

在采樣部分，我們會考慮針對不同模塊的同步要求應如何設計ADC，實現多路同步。另外，針對采樣可能出現的誤差，我們會加入硬件的后處理模塊自動進行校正。PWM也一樣，可靈活調整時區、各路信號的相移，用戶能通過它實現各種復雜的拓撲。這些都是TI設計芯片的初衷。

除了性能部分和實時控制的特性，C2000?也針對信息安全和功能安全做了很多工作，例如為了對代碼進行保護，我們有防鎖措施、加密啟動等相應的保護措施。針對信息傳輸過程中的加密需求，我們也有相應的硬件加速器。

在功能部分，目前C2000?已達到ASIL-B等級的功能安全認證，未來也會做ASIL-D等級認證的芯片。TI還提供功能安全診斷庫、功能安全手冊等材料，幫助客戶通過系統級認證。

圖片來源：TI

TI的AM26x系列更多是面向ARM生態的客戶。AM26x與C2000?的不同之處僅在于內核不同，使用ARM R系列的內核，最高為四核，主頻將達到400MHZ，部分產品能達到800MHZ主頻，所有的配置都面向電驅和電控的應用。

圖片來源：TI

其中的內核可以進行靈活配置，用戶可根據自身的軟件的架構進行選擇。以中間的架構為例，它用一對鎖步核去跑功能安全和AUTOSAR的監控，再用另外兩個核單獨去跑電機的控制或電量處理。如果部分客戶沒有功能安全的要求，就可以使用四個核，實現算力的提升。

TI AM26x系列的所有產品都能做到硬件的兼容，客戶在進行一系列產品開發時硬件設計基本是一致的，可以靈活地通過軟件配置去選定內核。

在功能安全方面，AM26x支持ASIL-D等級的認證，其功能安全特性相比C2000?會更加豐富。不僅有內核層面和memory訪問方面的功能安全機制，它在總線上也會加入非常多的功能安全機制，保障系統安全。其信息安全基本能夠滿足汽車行業的需求，支持不同算法，客戶也可以在這顆芯片上加入自己的密鑰，實現自定義化的產品。

參考設計介紹

未來，市面上22kW的產品會越來越多。此外，汽車也正成為一個大型的儲能設備，因此在電源設計上也會越來越多地出現雙向充電的需求。

圖片來源：TI

這里羅列了不同電源拓撲的參考設計，通過在TI官網輸入參考設計號，就可以拿到硬件板的設計材料和相應的技術文檔。

前面講了很多電控的內容，其實電驅也會有一些電驅和DC/DC的功能要求，包括反向制動，如何提高電驅的系統效率等。針對這類應用，TI也推出了參考設計TIDM-02009。

TI的使命就是希望通過不斷的技術創新，使電子設備讓人們的生活變得更加美好。也希望TI通過MCU的持續創新，能為我們的行業提供更高性能、更具性價比的方案，幫助整個行業的電氣化進程走得越來越穩。

（以上內容來自德州儀器中國區MCU產品技術經理盧璟于2022年12月9日，由蓋世汽車主辦的2022第三屆混動技術發展論壇發表的《TI 賦能汽車電氣化MCU解決方案》主題演講。）

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