Mikrocontroller
40-nm-Flash-Technologie für Automotive
Fortsetzung des Artikels von Teil 5
Einsatz in Body, Chassis, Safety, Audio oder ADAS
Basierend auf ihrer eigenen 40‑nm-Flash-Technologie entwickelt die Renesas Electronics Corporation zur Zeit mehrere RH850-Produktfamilien für Automobilelektronik, die insbesondere auf Applikationssegmente wie Body (F), Chassis (P), Safety (R), Dashboard (D), Audio (S) und Advanced Driver Assistance (V) zugeschnitten sind (Bild 4). Wie bereits in der Vergangenheit bei den V850-Produkten, kennzeichnen die Buchstaben in Klammern die jeweilige RH850-Produktserie; beispielsweise steht RH850/F1x für die erste Generation Body-Mikrocontroller. Muster dieser Serie stehen im zweiten Quartal dieses Jahres zur Verfügung. Einsatzbereich ist das Segment Body-Elektronik, also Klimasteuerung, Sitzverstellung, Fensterheber oder Zentralsteuergeräte.
Die RH850/F1x-Serie besteht aus drei Gruppen und umfasst insgesamt mehr als 50 Produkte vom Low-End- bis zum High-End-Bereich. Sie verfügt über integrierten Flash-Speicher von 256 kB bis 8 MB. Diverse Gehäusevarianten von 48-Pin-QFP bis 357-Pin-BGA (Bild 5) stehen bereit. Die RH850/F1x-Serie ist so konzipiert, dass neben dem gleichen CPU-Kern immer auch die gleichen Peripheriefunktionen verbaut sind, was innerhalb der Produktfamilie Software-Kompatibilität gewährleistet. Darüber hinaus enthalten sämtliche Derivate Schaltungstechnik zur Abschaltung der Versorgungsspannung, womit sich der Stromverbrauch senken lässt.
Der RH850/F1L (Bild 5) arbeitet bei einer Taktfrequenz von 80 MHz und weist eine Rechenleistung von mehr als 2 DMIPS/MHz bei einem Stromverbrauch von 0,5 mA/MHz auf. Der CPU-Core ist in einem 48‑Pin‑QFP-Gehäuse untergebracht. Der Baustein eignet sich für Anwendungen wie die Steuerung von Klimaanlagen oder LED-Scheinwerfern.
Der RH850/F1M verbindet hohe Leistung mit Leistungseffizienz. Sein CPU-Kern arbeitet bei 120 MHz und enthält zusätzlich eine Floating Point Unit. Verfügbare Gehäuseformate reichen von 100 bis 208 Pins und der Flash-Speicher lässt sich von 1,5 MB bis 4 MB wählen. RH850/F1M eignet sich für den Einsatz in Zentralsteuergeräten, die eine große Anzahl von I/O-Pins benötigen.
Die Untergruppe RH850/F1H ist als Dual-Core-Konfiguration ausgelegt und verfügt über die höchste Rechenleistung der RH850/F1x-Familie bei einer maximalen Taktfrequenz von 160 MHz. Zur Vernetzung von Steuergeräten stehen Schnittstellen wie LIN, CAN, FlexRay sowie Ethernet zur Verfügung. Für Gateway-Anwendungen sind zusätzliche Kommunikationsschnittstellen wie USB und MLB geplant.
Der integrierte skalierbare MONOS Flash-Speicher von 256 kB bis 8 MB gibt dem Anwender die Wahl über die Speichergröße – angefangen von kostengünstigen Lösungen bis hin zu Steuergeräten mit großem Funktionsumfang. Eine zusätzliches Areal zur Datenspeicherung lässt sich bis zu 125.000 Mal pro Datenblock mit 64 Bytes umprogrammieren und macht ein externes EEPROM überflüssig.
Für die Sicherheitsstandards Secure Hardware Extension (SHE) und EVITA sind die Produkte der RH850/F1x Familie vorbereitet und verfügen über die nötige Hardware-Unterstützung in Form einer Intelligent Cryptographic Unit (ICU) zur Datenverschlüsselung. Darüber hinaus wurden Diagnosefunktionen in die Peripheriefunktionen integriert, um den Standard ISO 26262 zu unterstützen.
Auch in Zukunft steigt die Rechenleistung bei gleichen oder sogar niedrigeren Obergrenzen der Leistungsaufnahme weiter an. Durch eine verbesserte Architektur der CPU-Prozessorkerne lassen sich beispielsweise durch Out-of-Order-Befehlsausführung weitere moderate Beschleunigungen erzielen. Ein großer Durchbruch scheint allerdings nicht in Sicht. Weil der Taktfrequenz bei gegebener Leistungsaufnahme Grenzen gesetzt sind, werden die zukünftigen Prozessorgenerationen zur Steigerung der Rechenleistung auf weitergehend parallele Architekturen aufbauen müssen. So werden also zwangsläufig immer mehr Dual-, Quad- und Many-Core-Prozessoren auf dem Markt auftauchen, die eigentlich weder der Anwender noch der Prozessor- oder Tool-Hersteller wirklich will. Von Spezialanwendungen wie der Grafikverarbeitung abgesehen, scheint die Mehrzahl der Probleme, die heute mit Mikroprozessoren gelöst werden sollen, nicht-paralleler Natur zu sein.
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