Halbleiter im Fahrzeug 40-nm-MCU für den Einsatz im Kombiinstrument

40-nm-Node eine Kosteneffiziente Lösung für Hybrid-Kombiinstrumente.
40-nm-Node eine Kosteneffiziente Lösung für Hybrid-Kombiinstrumente.

Attraktive Kombiinstrumente waren bisher der Premiumklasse vorbehalten. Denn ein modernes Grafik-Display fordert ein großes TFT-LC-Display und einen Chipsatz. Hier kommt die Traveo-MCU-Familie von Cypress ins Spiel, die dank 40-nm-Node eine kosteneffiziente Lösung für Hybrid-Kombiinstrumente ist.

Anspruchsvoll gestaltete Grafik-Displays im Kombiinstrument sind ein bewährtes Mittel, mit dem die Hersteller von Fahrzeugen der Premiumklasse ihre Produkte für die Käufer attraktiver machen. So hat Audi beispielsweise für sein Virtual-Cockpit-Kombiinstrument im 2016er TT Roadster begeisterte Kritiken.

Dieser neue Typ der Anzeigeeinheit ist optisch ansprechend, intuitiv und informativ sowie dynamisch konfigurierbar, um verschiedene Arten von Daten oder Bildern in geeigneter Weise anzuzeigen. Aus der nichttechnischen Sicht des Verbrauchers wird diese Kombiinstrument einfach als „cool“ empfunden. Der Kontrast zu herkömmlichen elektromechanischen Anzeigen ist frappierend. Und dank der Innovationen bei den Bedienerschnittstellen von Smartphones und Tablets ist der Eindruck, den heutige Autokäufer von der Leistung und dem Aussehen der Anzeigen im Fahrgastraum haben, besonders wichtig. Das Kombiinstrument ist mit anderen Worten in Premiumfahrzeugen zu einem wichtigen Alleinstellungsmerkmal geworden.

Das ausgefeilte Kombiinstrument mit Grafik-Displays hat jedoch noch nicht seinen Weg in den Neuwagenmarkt für Kleinwagen und Mittelklassefahrzeuge gefunden – jedenfalls noch nicht. Der Grund dafür ist einfach: die Kosten. Ein Grafik-Display wie das im 2016er Audi TT, das keine mechanischen Anzeigen mehr enthält, erfordert ein großes TFT-LC-Display und einen teuren Chipsatz aus einem High-End-Mikrocontroller mit einem getrennten Hochleistungsgrafikprozessor (GPU). Die Materialkosten für ein solches System betragen ein Vielfaches der Kosten herkömmlicher elektromechanischer Kombiinstrumente.

Wenn ein Hersteller von Mittelklassefahrzeugen nun eine erschwinglichere Variante des High-End-Grafik-Displays im Kombiinstrument produzieren könnte, hätte er wahrscheinlich weltweit einen erheblichen Wettbewerbsvorteil. Daher entwickeln die Automobilhersteller und die Tier-One-Zulieferer Variationen zum Hybrid-Kombiinstrument mit einem Hochleistungsgrafik-Display, jedoch mit Blick auf die Kosten.

Eine solche Einheit ist gewöhnlich eine Kombination aus konventionellen elektromechanischen Instrumenten und einem in der Mitte angeordneten TFT-LC-Display (Bild 1).

Display-Größe reduzieren

Vorteil dieser Konfiguration ist, dass das LC-Display in Größe und Auflösung im Vergleich zum vollelektronischen Display eines High-End-Fahrzeugs wesentlich reduziert werden kann. Das spart einen erheblichen Teil der Kosten und erlaubt immer noch die Darstellung anspruchsvoller 2D- oder 3D-Grafik. Informationen wie Landkarten oder Einparkhilfen können auf einem Display mit einer Diagonale von etwa 3,5 Zoll immer noch ansprechend in 2D oder 3D dargestellt werden.

Es bleibt jedoch die zweite große Komponente der Materialkosten eines vollelektronischen Grafik-Display: der Chipsatz. Um die Kostenvorgaben bei einem Mittelklassefahrzeug einzuhalten, ist eine Ein-Chip-Lösung für das gesamte Kombiinstrument erforderlich. Und hier hat der Übergang zum 40-nm-Node einen Durchbruch bewirkt. Der 40-nm-Node hat sich für die Halbleiterindustrie als großer Erfolg erwiesen. Er liefert eine gute Ausbeute, ist kosteneffizient und bietet außerordentliche Möglichkeiten, in einer gegebenen Die-Größe mehr oder bessere Features unterzubringen.

Für ein Ein-Chip-Kombiinstrument ist ein hohes Maß an Integration erforderlich. Dazu gehören in der Regel eine Hochleistungs-CPU, ein LCD-Controller, schnelle Kommunikationsschnittstellen und eine Reihe von Peripheriegeräten. Vor allem wird ein großer und schneller RAM-Speicher benötigt, weil die Speicherkapazität die Display-Größe und die Display-Auflösung, die das System unterstützen kann, bestimmt.