对付半导体办理方案来说，用到的半导体芯片按照功能可以分为几个部分，首先是传感部分，便是要把各种物理旗子暗记转变成电旗子暗记，比如温度、压力、雷达、图像。掌握要通过实行机构实现，像IGBT、碳化硅等产品属于实行部分。除此之外，英飞凌还有电源管理、电源供电、SBC系统基本芯片。
本文为励展博览集团及NE时期于8月28-29日联合主理的 \"大众第二届AWC2019新能源汽车关键元器件技能大会\"大众 演讲高朋的现场实录。
演讲高朋：张立红 英飞凌BMS市场经理
演讲主题：英飞凌BMS办理方案
张立红：我来自英飞凌汽车电子奇迹部。
英飞凌是一家总部位于德国慕尼黑的半导体公司。业务分成四块，汽车电子是最大的奇迹部，发卖占比43%。其余三个奇迹部分别是IPC工业功率掌握奇迹部、PMM能源管理以及多市场奇迹部、DSS数字安全办理方案奇迹部。这四个奇迹部还有IP的分享，像汽车行业，最新的发展趋势便是我们知道，行业里面软件在线更新是OEM希望达到的办理方案，当然有些OEM已经实现了，数据信息安全是非常关键的一个方面。后面我们先容产品里面有一个加密模块来自于DSS奇迹部，DSS做的产品是面向银行卡、电子护照、干系哀求更高的运用。这个IP也用到汽车里面，安全性是非常高的。英飞凌公司环球有超过4万名员工，我们上个财年发卖额是76亿欧元，所有汽车电子产品我们排名第二，不包括赛普拉斯的收购，功率半导体器件排名第一，DSS智能卡部门排第一位。
对付汽车电子奇迹部来说，我们产品紧张面向未来移动科技，为汽车供应半导体办理方案，使汽车更清洁、更安全、更智能。对付清洁来说，包括更清洁的发动机管理系统、更高效的能源管理、还有汽车的电气化。对付半导体办理方案来说，用到的半导体芯片按照功能可以分为几个部分，首先是传感部分，便是要把各种物理旗子暗记转变成电旗子暗记，比如温度、压力、雷达、图像。每个掌握系统都要用到单片机，我们有不同的产品可以知足高低真个需求，AURIX™32位单片机是为汽车专门开拓的单片机产品。掌握要通过实行机构实现，像IGBT、碳化硅等产品属于实行部分。我们也可以供应包括电源管理、电源供电、SBC系统基本芯片，英飞凌是少数能够给汽车电子供应完全方案的半导体公司。
接下来看一下英飞凌BMS办理方案。这是一个比较范例的BMS框图，最右边的是电芯，电芯过来之后橙色的是采样板。采集和均衡的属于从板模块，通过隔离之后和绿色的主控板进行通信，所有和安全干系的SOC、SOH都在BMU上实现。在BMS最核心的产品首先是单片机，再有便是均衡芯片，还有电源供电。针对这三个不同的功能，现在我们主推的单片机产品是TC3系列，属于第二代AURIX™单片机产品，跟它合营的利用的是TLF35584。还有采样和均衡的芯片，TLE9012。TLE9015是通信的芯片。
汽车行业目前面临非常大的变革，紧张表示在电气化。还有自动驾驶，也是目前非常热的话题。由于这两个成分的推动，汽车行业会从之前的分布式方案，所谓分布式方案便是一个别系须要一个掌握器，向层级式的方案转化。橙色的框是TBOX，通过TBOX，全体车就和互联网连起来，可以和表面实现通信，可以和云端交互，我们更新的软件包也可以通过这个模块发送到这个别系。TBOX会和网关做一个连接，通过以太网。下面一层便是域掌握器，未来汽车上会有几个大的域掌握器，比如动力驱动车往提高或者退却撤退，安全，数据领悟，ADAS，信息娱乐系统，对付运算能力哀求都是非常高的。
域掌握器下面是小的模块，我们称为智能实行器或者智能传感单元，这些模块是实行的浸染。它们吸收域掌握器指令，究竟做什么驱动，做什么事情完备吸收域掌握器的命令做实行，不会做太多运算的事情。智能实行和智能传感单元单片机需求是低落的，运算能力是低落的，可以说未来汽车电子这样的电子架构对付单片机的需求是往两头走的，域掌握往高端走，智能实行部分往低端走。针对这样的架构，最空想的单片机产品是一个系列产品可以涵盖不同层，包括TBOX。如果软件能重用是最好的，包括开拓工具，AURX™能够能够知足这样的需求。功能安全这个观点，在汽车上也是越来越热的话题。还有Security，车辆域之间的通信还有域和智能实行单元通信都是须要加密的，如果不加密很随意马虎受到黑客的攻击。
TriCore™是英飞凌在1999年开拓的架构，集成数字旗子暗记处理、RISC精简指令集单片机、和微掌握器三个不同功能到一个模块里面。TriCore™每隔两三年就会做功能改进，推出一款新的单片机，2014年推出的多核产品AURIX™实在是第五代。从2005-2019年第一季度，包括TriCore™和AURIX™，我们的出货量超过5亿。已经有5亿个产品装到车上在跑，这个架构充分得到汽车市场的认可。环球有超过50个汽车品牌在用我们这个系列的单片机，我们的目标是零毛病，目前还没有达到零，总的PPM大概0.5，靠近0。0也是我们一贯追求的目标。
这是我们的AUDOMAX，它是第四代，TC2是第五代，TC3是第六代。TC4观点阶段已经在做了，研发事情已经开始了，我们会在2023年推向市场。每代单片机产品都有不同的面向汽车的需求，像TC2紧张面向汽车上电子电气架构。新能源涌现之后，有VCU或者更高功能的需求，我们走了多核的路线。TC3系列是向域掌握架构，我们推出了最多达到6核的单片机，知足域掌握这一层级的运算能力哀求。还有TC4系列，面向的是自动驾驶，由于从2023年开始，自动驾驶需求会更加强烈。
这是TC3系列单片机的不同封装形式。左侧这一列是Flash的大小，从1M到16M，封装有不同的形式。单片机的可扩展性、功能安全、信息安全、车上的网络都做了非常完善的方案。同样封装的产品比如BG292封装，可以看到每个系列都有相应的产品。这个好处是在设计封装的时候，IO是兼容的，也便是说虽然Flash大小不一样，内核数量不一样，但是封装是一样的，我们IO完备兼容，理论来说可以设计一个硬件，可以涵盖不同的运算能力和不同等级需求。
这是TC3产品的上风。运算能力最高端达到6个单片机内核，同时功耗是低落的。关于扩展性方面，由于内核都是TriCore™系列，指令级相互兼容。客户之前开拓的软件，在新的系列里面可以连续被利用。关于安全的话，我们便是按照ISO26262开拓的，达到ASIL-D等级。关于信息安全，完备支持Evita标准，汽车上须要的网络我们可以实现千兆以太网，包括CANFD、Flexray, SENT等常用的所有接口都集成在里面。末了是供货安全，无论是前道还是后道都有两个工厂担保供货安全性，由于自然磨难或者某些缘故原由，如果某个工厂不能供货，其余一个工厂可以担保供货的安全性。
针对现在比较热的软件在线更新问题，有不同的办理方案，第一种不才载软件的同时进行刷写，好处是本钱低，缺陷是速率慢，随意马虎出问题，万一断线数据没刷完可能要重新刷。第二种是掌握器上又放了一个小的存储器，这个存储器是从Gateway或者中心存储单元发过来的数据包先存过来，用户接管了，可以刷新这个软件了，通过本地的存储单元进行刷写，好处是速率快，很快就可以刷完，缺陷是本钱高。第三种方案，我们在Flash上做硬件的设计，把Flash分成两个区，在系统下线的时候，电子模块做好了，把程序刷到A区，在后面软件创造有BUG或者须要升级，再刷到B区，下次启动的时候直接可以从B区启动，不用A区的软件了。这对付OEM来说是非常适宜的，基本用户感想熏染不到程序已经更新了，而且有一个非常大的上风便是转回到原来老的软件，如果说新的软件有其他问题，我可以回到老的软件去，前面两种方案是实现不了的。
针对AB SWAP我们已经做了方案，TC39系列6核16M单片机可以实现7M的AB SWAP，TC38系列可以实现4M的AB SWAP，TC37系列可以实现3M的AB SWAP，TC36系列和TC35可以实现2M的AB SWAP，33系列以下没有AB SWAP功能。
这是单片机，针对电源方面，我们要实现功能安全，功能安全是一个非常繁芜的话题，我们开拓了电源芯片。封装有两种一种是48Pin，一种是64Pin，有不同封装也有不同电压等级来和单片机进行匹配。
内部功能集成了升压和降压的模块，有单片机供电，给待机模块供电，给ADC供电，包括两个传感器供电，给通信模块的供电。内部集成了电压监控，欠压、过压、缺点监控，集成了看门狗，有两个部分，一个是韶光窗，TLF35584和单片机之间可以实现数据的交互，交互的办法便是单片机可以启动一个安全的看门狗的问答，有16个不同的问题，也有针对16个不同的答案，每次回答这个问题我都要在特定的韶光窗，而且要回答特定的问题才能够使TLF35584处于正常的事情模式，否则内部有一个安全状态掌握器。可以启动安全通道，安全通道便是可以通过独立的一个模块使系统进入安全状态，比如把负载关掉，把负载驱动断开。按照功能来说有能源管理，还有功能安全部分，这是两个最大的模块。从右边的框图里面，在最下面当中部分有一个小的框，这便是安全通道，这个安全通道是经由分外设计的模块，完备物理隔离，虽然是同一个晶圆，但这部分电路完备独立，耐压60V以上，如果其他部分由于高压打碎了，这部分不会受影响，可以把安全通道旗子暗记送出去，使系统进入安全状态。这是单片机内部的不同模块，每个模块都做了安全的设计，包括锁步，其他模块都是带了安全监控的功能。刚才提到的单片机和TLF35584通过SPI进行问答，如果单片机内部自检讨的时候创造某个功能模块有问题，也可以见告电源芯片，我系统已经不正常了，单片机跑飞SPI旗子暗记可能给错了，如果时钟有问题，回答答案也会超出韶光窗，基本所有潜在的故障都可以通过这种形式进行监控，启动安全通道。我们有一个底层驱动的软件包SafeTlib，大幅减少客户在开拓时候的事情量。
接下来先容一下均衡芯片，可能很多公司不一定知道英飞凌也有电源监控芯片。相对付单片机，电源监控芯片出来比较晚。它是一个12通道监控和均衡芯片，12个监控通道中每个通道都有一个16位高分辨率ADC，是用90V汽车电子半导体工艺开拓的，内部集成数字滤波器，支持广播模式，比如96串有8个芯片，通过菊花链通信连接起来之后可以在BMU发一个广播旗子暗记，96串芯片可以同时采样，采完之后做数字滤波，70Hz低通滤波，在软件里面不须要额外再去做滤波了。
针对全寿命范围还有全温度范围精度是正负3毫伏，可以外接5个传感器，内部集成被动均衡驱动电路，可以达到150毫安。通信是通过电容，可能很多均衡芯片须要变压器隔离，我们是通过电容隔离的，用变压器旗子暗记比较好，但本钱高，采取电容隔离可以降落本钱。通信速率是2Mbps，封装是48P的封装。这是TLE9015，从板通过IBCB总线把旗子暗记送给9015，然后再送给单片机，封装也是48。这是9012的上风，我们内部集成压力传感器，采样和均衡芯片对付表面的应力非常敏感，比如把芯片焊到PCB或者PCB有些形变，都会对精度有影响，我们集成压力传感器，可以自动检测应力然后进行补偿，可以担保全温度、全生命范围正负3毫伏精度。我们采取的技能是90V半导体技能，这个工艺在其他产品已经运用了很永劫光，以是这个技能非常成熟。支持内部自诊断，便是所谓的周期性自诊断，过段韶光可以做一个自我检讨，如果涌现缺点可以通过总线发给BMU。12个ADC通道，集成了数字滤波器，由于这个缘故原由，外部的电容可以用更小容值的电容，相对其他大电容可以减少一些本钱。NTC有5个通道，内部是用电流源，4个电流源可以自动匹配，选一个最优的电流元供应电流做采样。然后是内部集成了均衡的功能。关于通信部分，我们是用电容隔离，同时通信，可以节省变压器，进一步减少系统方面的本钱。
针对通信，速率是2M，我们做了很多实验，实验也解释了我们电容隔离是可以达到系统的EMC的安全性，通过电容隔离节省变压器，一个变压器能省几块公民币。
这是产品的roadmap，我们本身定位属于QM产品，在系统级可以做到ASIL-C，到明年年底会推出ASIL-D级产品，和QM产品完备兼容，只是增加了一些诊断的安全机制。16通道产品由于我们在市场上有一个趋势是高压，很多OEM在研究高压系统，最高达到700、800V，多通道芯片也是一个趋势。
末了以我们的框图做一个结尾，英飞凌针对BMS系统，可以供应包括单片机、电源芯片、均衡芯片，CANFD通信，还有各种高低边驱动，英飞凌这些产品是很强的，英飞凌是比较少数能够给BMS供应完全办理方案的半导体公司。
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