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R-Car-S4-SoCs und PMICs

Automotive-Gateway-Lösung für Fahrzeugcomputer

6. Oktober 2021, 10:13 Uhr | Irina Hübner

Renesas stellt eine Automotive-Gateway-Lösung auf Basis seiner R-Car-S4-SoCs und PMICs vor. Diese adressiert Fahrzeugcomputer, Kommunikations-Gateways, Domain-Server und Anwendungsserver.

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Die neue Lösung von Renesas punktet mit hoher Rechenleistung, Unterstützung für High-Speed-Netzwerke, umfassender Security und hoher funktionaler Sicherheit. Eigenschaften, die erforderlich sind für die Entwicklung der E/E-Architektur in Richtung Domänen- und Zonenkonzept. Die Lösung ermöglicht darüber hinaus eine erhebliche Verbesserung der Entwicklungseffizienz durch die Wiederverwendbarkeit von Software sowie durch die neuen PMICs, die voll kompatibel zum R-Car S4 entwickelt wurden.

»Mit der Weiterentwicklung der Fahrzeugarchitekturen stellen eine sichere Anbindung an Cloud-Dienste sowie die sichere Kontrolle der fahrzeuginternen Steuerungssysteme große Herausforderungen dar«, erklärt Takeshi Kataoka, Senior Vice President und General Manager der Automotive Solution Business Unit bei Renesas. »Als einer der Marktführer im Automotive-Halbleiterbereich haben wir diese Herausforderungen dank unserer neuen R-Car-S4-Produkte addressiert. Führende OEMs haben bereits damit begonnen, Systeme der nächsten Generation mit dieser Lösung zu entwickeln.«

Renesas R-Car S4 ist eines der ersten Produkte der R-Car-Familie der 4. Generation. Es umfasst mehrere Arm Cortex A55 sowie Cortex-R52-CPUs und ist das erste SoC mit einer implementierten RH850-MCU für das Management der Control-Domain. Um umfangreiche Kommunikations- und Konnektivitätsoptionen sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs zu ermöglichen, enthalten R-Car-S4-SoCs eine große Anzahl von Automotive-Schnittstellen wie 16x CAN FD, 16x LIN, 8x SENT, 1x FlexRay, 4x PCIe V4.0 sowie einen 3 x 2,5 Gbit Ethernet Switch mit hoher Bandbreite.

Mit der R-Car-S4-Lösung können Entwickler bis zu 88 Prozent des Softwarecodes wiederverwenden, der für Anwendungen mit R-Car-SoCs der 3. Generation und RH850-MCUs entwickelt wurde. Das Softwarepaket unterstützt die Anwendungsentwicklung mit R-Car S4 einschließlich Echtzeit-Kernen durch verschiedene Treiber und Basissoftware wie Linux BSP und Hypervisor. Darüber hinaus ist eine virtuelle Plattform (VPF) von einem Partnerunternehmen verfügbar. Somit wird ein unmittelbarer Beginn der Softwareentwicklung und -evaluierung ermöglicht, um Entwicklungszeit und -kosten zu reduzieren.

Die neuen PMICs für R-Car verfügen über erweiterte Leistungsmodi für einen besonders stromsparenden Betrieb. Der RAA271041 PMIC verwendet die 12-V-Versorgung des Fahrzeugs und unterstützt Load Dump und Cold Cranking Pulse in einem weiten Arbeitsbereich, bei gleichzeitiger First-Stage-Regulierung. Der RAA271005 ist ein Functional-Safety-konformer 11-Kanal-PMIC. Er reguliert den Output des RAA271041 weiter auf die verschiedenen Versorgungsspannungen herunter, die von R-Car S4 und seinen Peripheriegeräten, wie beispielsweise dem LPDDR4x-Speicher, benötigt werden. Die PMICs RAA271041 und RAA271005 bieten eine komplette Stromversorgungslösung von der Fahrzeugbatterie bis hin zu den Systemspannungen.

Renesas stellt Evaluierungsboards zur Verfügung, die aus dem R-Car-S4-Device, den PMICs RAA271041 und RAA271005 sowie einem Timing-IC von Renesas (Autoclock RC2121x) bestehen. Diese vorgetestete Lösung soll das Designrisiko reduzieren und den Entwicklungszyklus verkürzen.

Die Features der R-Car-S4-SoCs

Acht 1,2 GHz Cortex-A55-Kerne, ein 1,0 GHz Cortex-R52-Dual-Core (Lock-Step) und zwei 400 MHz RH850 G4MH-Dual-Core (Lock-Step) bieten bis zu 27 KDMIPS Applikations-Performance sowie Echtzeit-Performance von mehr als 5,3 KDMIPS.
Automotive-Schnittstellen wie 16x CAN FD, 16x LIN, 8x SENT, 1x FlexRay und 4x PCIe V4.0 ermöglichen Konnektivität im Fahrzeug.
Der integrierte Ethernet-TSN-Switch hat eine Bandbreite von 3 x 2,5 Gbit/s für eine schnelle und latenzarme Kommunikation im Fahrzeug-Backbone sowie nach außen.
Der Switch ist vollständig durch die TSN-Konformitätstests der C1-Automotive-Testsysteme von Spirent validiert.
8 MB integriertes SRAM zur latenzarmen Ausführung von Code auf den RH850 G4MH-Kernen
Mehrere Hardware-Security-Module (HSMs) sorgen für optimierten Schutz vor Cyberangriffen.
Der R-Car S4 ist ISO-26262-konform und unterstützt funktionale Sicherheit gemäß ASIL B und ASIL D.
Der R-Car S4 ist in einem 23 mm x 23 mm und der R-Car S4N in einem 19 mm x 19 mm FCBGA-Gehäuse verfügbar.

Die Hauptmerkmale der PMICs für R-Car

Programmierbarkeit ermöglicht eine einfache Anpassung an den R-Car S4 und zukünftige R-Car-SoCs.
RAA271041 und RAA271005 erlauben eine erweiterte Leistungssteuerung, um besonders stromsparende Betriebs-Modi für Always-On-, DeepSTOP, Cyclic-Run- und Suspend-to-Ram zu unterstützen.
RAA271041 ist ein Vorregler, der zwei 42-V-Synchronregler, Buck und Boost, implementiert. Die Boost-Stufe des Produkts unterstützt die Buck-Stufe, wenn die Batteriespannung bei Cranking-Transienten auf bis zu 2,5 V abfällt.
RAA271041 und RAA271005 wurden nach ISO-26262 entwickelt und decken Safety-Systemanforderungen bis ASIL D ab.
Integrierter 12-Bit-SAR-ADC überwacht externe Signale und ersetzt einen externen ADC.
Dynamische Spannungs/Frequenz-Skalierung gestattet die Änderung der Ausgangsspannung, um den Strombedarf weiter zu verbessern.
Optionale Spread-Spectrum-Clock vermindert EMI.
Integrierte Unterstützung für die Start-up-Phase des R-Car S4 vereinfacht die Ausführung der SoC-Selbsttests.