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STMicroelectronics

Sichere Echtzeit-MCUs für Domain-Architekturen

21. Februar 2019, 16:26 Uhr | Iris Stroh

Erste Cortex-R52 Automotive-Mikrocontroller mit chipintegriertem nichtflüchtigem Speicher für Echtzeit-Multicore-Performance.

Die neuen Automotive-MCUs der Stellar-Familie von STMicroelectronics zielen auf die kommenden Generationen von Fahrzeugarchitekturen mit Domain-Controllern für Bereiche wie Antriebsstrang, Chassis und Fahrassistenzsysteme (ADAS).

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Die Stellar-Familie von STMicroelectronics basieren auf einer 28-nm-FD-SOI-Technologie, und sind mit bis zu 40 MB Phasenwechselspeicher (Phase Change Memory, PCM) ausgestattet für eine schnelle, deterministische Echtzeit-Rechenfähigkeit, ohne die Verzögerungen, die mit nicht-integrierten Speichern einhergehen. Die Familie umfasst Bausteine mit mehreren Cortex-R52-Cores, die mit Frequenzen bis zu 600 MHz arbeiten. Wichtige Anwendungsgebiete für Stellar-Mikrocontroller sind intelligente Steuerungen für Hybrid-Antriebsstränge, die weiträumige Elektrifizierung von Fahrzeugsystemen mit Bord-Ladegeräten, Batteriemanagement-Systeme und Gleichspannungswandler, aber auch Smart Gateways, Fahrassistenzsysteme und elektronische Stabilitätsregelungen für Fahrzeuge.

Die ersten Stellar-MCUs sind mit sechs Cortex-R52-Cores mit 400 MHz Taktfrequenz ausgestattet, verfügen über 16 MB PCM und 8 MB RAM im BGA516-Gehäuse. Sie werden jetzt bemustert. Steuergeräte auf Stellar-Basis befinden sich derzeit bei Leitkunden im Fahrversuch.

»Stellar-MCUs bieten die funktional sichere Echtzeit-Performance, die von neuen Domain Controllern für datenbasierte Dienste verlangt wird – einer Branche, die bis 2030 auf ein Volumen von 1,4 Billionen Dollar wachsen wird«, sagt Marco Monti, President der Automotive and Discrete Group von STMicroelectronics. »Die Stellar-MCUs sind für die Unterstützung der neuen softwarezentrierten Architekturen konzipiert, die diese neue Einnahmequelle ermöglichen. Dabei werden die Funktionen mehrerer Steuergeräte in größere Domains integriert, mit denen es möglich ist, aus der Ferne neue Features zu installieren, ohne die Safety- und Security-Eigenschaften der Automobile zu beeinträchtigen.«

Technische Eigenschaften der jetzt bemusterten Stellar-MCUs:

Die Stellar-Bausteine ergänzen die SPC58-Serie für das Management der nächsten Generation elektronischer Systeme. Die neuen MCUs stehen für Echtzeit-Performance und funktionale Sicherheit im Verbund mit dem niedrigen Stromverbrauch.

Die Stellar-Bausteine erfüllen die Safety-Qualifikation der Automobilindustrie gemäß ISO 26262 ASIL D, indem die Cortex-R52-Cores durch Lockstep-Fähigkeiten ergänzt werden. Um die funktionale Sicherheit und Zuverlässigkeit weiter zu steigern, sind die Stellar-MCUs außerdem mit einem Hypervisor ausgestattet, der für die Software-Separierung und den Speicherschutz sorgt.

Um die Multicore-Cortex-R52-Performance weiter zu steigern, enthalten die Stellar-MCUs zusätzlich drei Arm Cortex-M4-Cores mit einer Gleitkommaeinheit und DSP-Ergänzungen, um eine applikationsspezifische Beschleunigung zu erzielen.

Die Stellar-Familie nutzt überdies den fortschrittlichen, eingebetteten Phasenwechselspeicher von ST, der die Automotive-Spezifikation AEC-Q100 Grade 0 erfüllt. Der sichere und robuste PCM-Speicher mit einer Kapazität von 16 MB bietet hohe Performance und Datenerhalt bis 165 °C und unterstützt Software-Over-The-Air für das Management mehrerer Firmware-Images. Die zweckmäßigen eMMC- und HyperBus-Schnittstellen ermöglichen außerdem die Verwendung von zusätzlichem externem Speicher.

Die Stellar-MCUs verfügen über ein Hardware Security Module (HSM) nach dem neuesten Stand der Technik mit EVITA FULL-Support. Dank der Eignung für Taktfrequenzen von mehr als 200 MHz ist die Stellar-Familie außerdem für einen maximalen Datendurchsatz ausgelegt.

Die Kombination der HSMs mit dem Multi-Bus Routing über die von der Stellar-Familie gebotene, breite Palette von Automotive-Schnittstellen (z. B. Ethernet, CAN-FD und LIN) bietet eine Lösung für die zunehmenden Forderungen der Automobilhersteller nach Security und Konnektivität in den zeitsensiblen Bordnetzwerken ihrer Fahrzeuge.

Die Stellar-Familie wird von ST-Partnern unterstützt, die bereits Mitglied des ST Partner Program sind oder die Mitgliedschaft beantragt haben. Von diesen Partnern gibt es Entwicklungs-Tools (Arm, Green Hills, HighTec, Wind River), Debugging-Werkzeuge (iSYSTEM, Lauterbach, PLS) und Software (Elektrobit, ETAS, Vector).