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在软件定义汽车、智能化、电动化趋势下,智能车控领域对于高性能、高可靠车规MCU芯片有了更高的需求。芯驰科技E3系列是面向最新一代电子电气架构打造的智能车控产品,以完善的产品布局,覆盖区域控制、车身控制、电驱、BMS电池管理、智能底盘、ADAS智能驾驶等核心应用领域,目前出货量达数百万片,已在近40款主流车型上量产。
• 在2024年4月北京国际汽车展览会上,芯驰发布了面向新一代区域控制器(Zonal Controller Unit)的全系列协同解决方案。该系列产品家族全面覆盖I/O丰富型ZCU芯片、控制融合型ZCU芯片和计算密集型ZCU芯片,分别面向车身控制、车身+底盘+动力跨域融合,以及超级动力域控等区域E/E架构中的核心应用场景。
01.
新一代区域控制器协同解决方案产品价值
1.1 区域控制器产品价值
近年来,随着整车电子电气架构的变革不断展开,区域控制器作为架构演进的核心组件,具备多重产品价值:
• 架构优化和成本降低
集中化管理:将传统分散的ECU(电子控制单元)功能集成到少数区域控制器中,大幅减少整车线束长度(如特斯拉Model 3线束缩短至1.5公里,比传统车型减少80%),降低物料成本和装配复杂度。
轻量化与空间优化:减少线束和ECU数量可降低车身重量(对电动车续航提升显著),同时释放车内空间,提升设计灵活性。
• 模块化的可扩展性
跨车型平台复用:支持模块化设计,不同车型共享同一区域控制器架构,缩短研发周期,降低开发成本。
接口标准化:提供统一接口支持传感器、执行器的即插即用,便于未来功能扩展(如新增自动驾驶传感器或5G模块)
• 智能化与OTA升级
软件定义汽车(SDV)基础:集中式数据处理能力支持复杂算法(如自动驾驶决策),并为OTA升级提供统一入口,用户可远程获取新功能(如特斯拉通过OTA提升续航)。
数据整合与AI应用:集中采集车辆数据,赋能智能诊断、预测性维护及用户行为分析,挖掘数据增值潜力。
• 可靠性提升与功能安全
减少通信延迟:区域控制器作为本地枢纽,缩短与执行器/传感器的通信距离,提升响应实时性(如刹车系统响应速度)。
冗余设计:支持电源和通信冗余(如以太网环网架构),符合ISO 26262功能安全要求,降低单点故障风险。
• 能源管理优化
智能配电:集成智能熔断和电源管理功能,动态分配电能(如电动车在低温环境下优先为电池加热供电),提升能效。
低功耗模式:支持休眠唤醒策略,降低静态功耗(如特斯拉“深睡模式”可将待机功耗控制在极低水平)。
1.2 新一代 ZCU 产品协同解决方案
芯驰科技紧紧围绕EEA变革,面向区域控制器的核心应用,从“功能堆砌”转向“系统融合”,为主机厂提供降本增效、快速迭代的技术底座。2024年,芯驰推出新一代ZCU协同化解决方案,覆盖不同车厂在不同阶段的融合需求。以CPU/NVM 和可用GPIO作为横纵轴,芯驰将产品分为以下四个档位:
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• 第一档为 E3119/E3118/E3119-IOE:
主打产品:IO型及IO丰富型产品,能够支撑传统网关+车身+防夹等入门级区域控制器的开发。
产品特点:封装小型化,支持SMP和 FOTA,具备10xCANFD和1xGbit,IO最多可达326个,还能与第二档/第三档产品进行搭配组合。
• 第二档是 E3620B:
主打产品:控制型ZCU,主要用于进阶性融合区域控制器,可进一步融合动力/底盘域,也能和第一档/第三档产品搭配组合。
产品特点:硬件级别通信引擎SSDPE以及多路Gbit。
• 第三档为 E3650:
主打产品:控制融合性ZCU巅峰之作,兼顾算力/存储/高功能/低功耗/通信低延迟/环网能力,是48V域控制器平台的首选,同样能和第一档产品搭配组合。
产品特点:具备多核高算力集群、市面上可选最多的GPIO产品、虚拟化领先量产经验、硬件级别通信引擎SSDPE以及多路 Gbit。
• 第四档是 E3800:
主打产品:超级动力域融合。
产品特点:拥有更多的场景专用加速协处理器和更领先的高速接口。
芯驰将陆续推出以上面向区域控制器应用的芯片产品和方案解读,本篇内容重点围绕E3119/3118展开介绍。
02.
产品 Overview
2.1芯驰E3119/3118产品总览
该系列产品包含E3118、E3119两款高性能高可靠的MCU,同时还推出可直接地址映射访问的IOE(IO Expander)产品-E3010,该系列MCU和IOE产品主要面向区域控制、ADAS、激光雷达、座舱协处理器等领域,本文重点介绍该系列在区域控制器产品中的关键技术。
2.2 芯驰E3119/3118功能概述
针对上述场景,E3119/3118从信息安全、A\B分区OTA、低功耗、多核通信等方面做了进一步提升,整体芯片框图如下:

与芯驰前一代产品(E31xx\E32xx)相比,芯片参数和资源展示如下:

同时E3119/3118也在如下方面做了强化升级:
A. 信息安全
• 独立的可编程HSM核;
• 支持硬件SecureIP,可满足EvitaFull, ISO21434,国密SM2\3\4\9认证;
• 成熟的信息安全解决方案,目前已和ETAS、云驰未来等合作伙伴厂商完成方案适配。
B. NVM升级
• E3118支持4M Flash大小存储,E3119升级到8M Flash存储;
• 支持RWW(read-while-write)功能,支持无感OTA方案。
C. 新增CRAM
• CRAM全称Cluster RAM,这是在E3119/3118产品上新增的RAM空间;
• E3119/3118内部有两片CRAM,每片CRAM为128KB,可在低功耗RAM保持、多核数据共享等场景下使用。
D. 新增Delta-Sigma ADC
• 新增Delta-SigmaADC模块,采样精度为16bit,共有2组。
03.
关键技术解读
3.1 NVM
3.1.1 NVM说明
• E3119内置一个4Bank的8线Flash, 一个Bank为2M,支持RWW。
• E3118内置了两个4线2M的Flash, 支持拼深度(两个4线2M的Flash)和拼宽度(一个8线4M的Flash)两种模式。采用拼深度的使用方式可以支持RWW。
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3.2 FOTA
3.2.1 A\B分区OTA
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3.2.2 A\B分区FEE
• SF0\SF1都有保存data数据的场景,实际并发下使用mailbox semaphore机制来进行互斥访问,避免数据被破坏的异常情况:

3.3 信息安全
3.3.1 信息安全方案说明
• 信息安全全场景覆盖视角下,E3MCU安全目标通常分为三个类别:安全启动、安全运行和安全存储,如下:
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
• 相关信息安全组件,详细功能描述如下:

3.3.2 HSM固件说明
• 如下红色框图虚线所绘制,HSM固件部署运行在SE core上,SE core有专用的CRAM 128KB,使用内置的flash做NVM加密存储,SF0和SF1主core上运行MCAL,通过mailbox进行跨核调用:

• 需要注意,芯驰HSM固件代码开源,仅提供secureboot现成功能,如有更多信息安全功能需求,可以联系芯驰合作的信息安全厂商ETAS或者云驰未来,也可以根据芯驰提供的HSM移植开发指南文档来自主开发。
3.4 低功耗
• E3119/3118可以支持4种低功耗模式RTC模式、Sleep模式、Hibernate模式和LPP模式。
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• 为了配合客户的应用场景支持模拟唤醒和极低的功耗要求,在LPP(Low Power Run Mode)低功耗模式下可以进入到Hibernate模式来进一步降低功耗,Hibernate被动唤醒有唤醒源触发后是进入到LPP后会进一步做唤醒源确认:
E3119/3118的低功耗流程框图

3.5 调试系统
3.5.1 多核调试说明
3.5.1.1 方案一:IAR + JLINK
• IAR需要9.50以上版本,JLINK需要V11以上版本;
• 支持多核同时启动、同时停止。
3.5.1.2 方案二:IAR + I-Jet
• IAR需要9.30以上版本;
• 支持多核同时启动、同时停止。
3.5.2 安全调试说明
3.5.2.1 原理
• Debugger发出请求 ---> 将key用Debugger回复给芯片 ---> 芯片匹配key成功后开启debug接口。
3.5.2.2 构建环境
1)继续使用上文用到的efuse烧写环境。
2)烧写DebugKey。使用SDFuseTool,将debugkey烧写至fuse “e3/SEC_DBG_CFG/0-63bit”(见图P-7)(fuse烧写完成后,请烧写对应控制位关闭fuse的读写权限)
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3)开启SecureDebug。使用SDFuseTool,烧写,fuse“e3/MISC_CFG/MISC_CFG3/SDBG_MODE”(见图P-8)。

3.6 工具链及 AutoSAR 生态解读
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04.
结语
随着汽车向“软件驱动”和“可持续升级”方向发展,区域控制器将成为未来智能汽车的核心枢纽,同时为用户带来更智能、安全的出行体验。
接下来,芯驰将继续推出区域控制器旗舰MCU产品E3650的深度技术解读,敬请期待!
关于芯驰
芯驰科技是全场景智能车芯引领者,专注于提供高性能、高可靠的车规芯片,覆盖智能座舱和智能车控领域,涵盖了未来汽车电子电气架构最核心的芯片类别。
芯驰全系列芯片均已量产,出货量超700万片。芯驰目前拥有超200个定点项目,服务超过260家客户,覆盖国内90%以上主机厂及部分国际主流车企,包括上汽、奇瑞、长安、东风、一汽、日产、本田、大众、理想等。
五大认证 放芯驰骋
·德国莱茵TÜV ISO 26262 ASIL D功能安全管理体系认证
·AEC-Q100 Grade 1/Grade 2可靠性认证
·德国莱茵TÜV ISO 26262 ASIL B/D 功能安全产品认证
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