瑞萨电子，瑞萨电子构建的汽车“芯”版图

电子爱好者网报道(文/黄晶晶)汽车工业正从机械化向新四化发展，即电动化、智能化、网联化、共享化。传统的汽车零部件，如发动机和变速箱，正在演变成一种新的汽车电子和电气架构，并逐渐从领域控制走向中央计算单元。

瑞萨电子对汽车电子行业趋势的变化做出了前瞻性的判断和广泛的部署。在慕尼黑2022华南电子展同期举办的瑞萨电子媒体交流会上，瑞萨电子汽车电子解决方案事业部副总裁赵明宇等资深和技术专家进行了精彩的分享。

如何迎接新一代汽车E/E架构的演进

在赵明宇看来，域控制器把以前由ECU分散的控制集中到一个大的控制单元中，只留下远端的几个小单片机来控制执行器。这种电子架构还延伸了OTA升级的应用，ECU软件通过云端实时升级，需要数据安全。此外，ADAS和自动驾驶带来了大数据传输的需求，汽车续航里程和车身轻量化的需求也在刺激着汽车电子电气架构的快速发展。

面对新型汽车电子架构的快速发展，瑞萨电子可以提供覆盖不同层次新型电子电气架构要求的产品。包括在中央计算单元提供高计算能力SoC产品，瑞萨在域控方面推出新一代28nm MCU，可以说是为域而生。此外，遥控器还有16位和8位MCU。

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赵明宇表示，在新的电子电气架构中，芯片硬件平台将趋于统一，而挑战是软件或ip的高度复用，即软件定义汽车。只有通过高度的软件复用性或可扩展性，才能有效降低开发成本，增加从R&D到量产的时间。

具体来说，以前芯片公司定义的开发环境都是针对设备，而不是系统。瑞萨开发了一个高度集成的软件开发环境，以便更好地满足下一代汽车电子发展的需要。因此，所有的编译器、模拟器和调试器都运行在一个集中的环境中，既可以支持单个设备的开发，也可以支持多系统产品的开发和定义。

除了硬件工具，瑞萨还为客户提供大量的软件仿真工具。为开发工程师提供一个相对低成本的软件仿真环境，可以将一个ECU要开发的所有外围设备以虚拟的形式放在开发板上。将内部模拟信号或PC与外部信号连接，测试系统的运行效果。

同时，为了实现软件或IP的高度复用，还需要提供足够多的软件协议栈，比如瑞萨R-Car，不仅提供基本的驱动软件，还提供大量的中间体来满足客户的开发需求。

现在，第1层和原始设备制造商将越来越依赖第2层提供的高度集成的开发环境。

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对于不同的车型，由于底层软件和中间软件相对统一不变，只需要对配置和应用做微小的调整，所以其复用性可以达到90%以上。

对于自动驾驶，如果使用基于瑞萨的R-Car产品，底层是一致的，可重用性是50%-60%。网关或整车控制单元的IP复用度可以达到60%-70%。

从智能座舱的角度来说，如果瑞萨R-Car的M3迭代到H3，也就是从中级到高级的产品，软件IP复用率可以达到70%-80%。

赵明宇表示，这种软件定义汽车的概念可以让客户降低开发成本，加快开发进度。目前，尤其是欧洲、日本等发达国家，其智能驾驶舱的迭代周期一般为4-5年，而我国为2年或2.5年。因此，软件可重用性可以满足客户日益加快的产品迭代周期。

瑞萨电子系统级开发环境和IP复用性高，符合汽车电子电气架构从分散到统一的趋势。在自动驾驶层面，瑞萨也不断扩大产品阵容，提供全面的解决方案。

自动驾驶包括感知、处理和执行，瑞萨拥有完整的数字、模拟和动力产品线。不久前，瑞萨电子收购4D成像雷达供应商Steradian，扩大毫米波雷达产品线。收购后，其产品被整合到瑞萨产品的整个路线图中。

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目前瑞萨主要提供基于视觉的解决方案，包括ADAS域控制和基于摄像头的整体组合。提供SoC、电源管理芯片、MCU、时钟芯片等。未来会有大量的雷达产品，可以为客户提供更好的方案组合。

新能源汽车的电机、电控、电池三大电气系统将高度集中。赵明宇举例说，主驱动电机的三合一四合一甚至八合一(注:三合一:电机、电力电子设备、传动部件；四合一:电机、电力电子设备、传动元件、热管理系统；八位一体:驱动电机、电机控制器、减速器、车载充电器、DC转换器、配电箱、车载控制器、电池管理器)，集成度高，体积更小，功率更高。此外，ESP和EPS逐渐集成到单独的底盘系统中，电池和底盘是一体的。未来可以在一个底盘平台上开发不同的车型。

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瑞萨BMS电池管理系统可以提供BMS模拟前端、MCU、边缘管理等封装解决方案。同时正在研发无线BMS系统方案，通过高精度模拟前端产品解决电池膨胀检测等问题，提高电池BMS系统的安全性。此外，还有12通道、14通道和16通道的BMIC产品。

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在主驱动电机方面，瑞萨目前在中国市场做得比较成熟和成功。基于瑞萨主驱动电机控制器方案的部分产品正在中国各大主机厂量产或开发。瑞萨可以为客户提供完整的硬件解决方案，包括MCU、IGBT、预驱动和电源管理芯片。

为满足IGBT日益增长的新能源汽车需求，瑞萨今年5月投资至少9亿美元，将日本嘉福工厂从8英寸生产线改造为12英寸生产线，用于生产包括IGBT产品在内的动力设备。瑞萨一直为全球市场的客户提供IGBT晶圆服务。

丰富的汽车电子解决方案

在慕尼黑2022华南电子展上，瑞萨电子展示了丰富的汽车电子解决方案，其中很多都是最新的芯片产品和解决方案。

瑞萨电子提供“车载电脑VC4”，是开发网关、汽车服务器、域控制器等应用的理想平台，有助于实现下一代E/E架构。

瑞萨电子中国汽车电子技术部高级经理赵坤介绍，R-Car S4作为瑞萨第四代R-Car产品家族的首批产品之一，包含多个Arm Cortex A55和Cortex R52内核，并首次集成了用于控制域管理的RH850 MCU内核。R-Car S4 SoC提供了大量的车辆接口，如16路CAN FD、16路LIN、8路SENT、1路FlexRay、4路PCIe V4.0和一个高带宽3路2.5Gbit以太网交换机，以获得丰富的车内外通信和连接选项。结合为R-Car Gen4开发的PMIC(RAA271041+RAA271005 ),实现卓越的功率控制和功能安全支持。

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该解决方案应用于ADAS和自动驾驶系统，这是瑞萨电子的最新R-Car V4H产品。

R-Car V4H的深度学习性能高达34 TOPS(每秒万亿次运算)，可以通过车载摄像头、雷达和激光雷达识别和处理周围物体的高速图像。适用于2+级和3级的自动驾驶系统，包括完整的NCAP 2025功能。R-Car V4H软件开发工具包(SDK)还可以帮助更快更容易地启动设备评估和软件开发，包括深度学习算法移植。这个SDK带来了机器学习和开发的所有功能，优化了嵌入式系统的性能、电源效率和功能安全性。

汽车电池管理系统(BMS)参考设计可以作为一个完整的汽车电池管理系统来监控多达70个系列的锂电池。Rh850mu与ISL78714多单元锂离子电池管理设备通信，以监控电池电压、电池组温度和电流，记录主要故障检测并控制电池平衡。参考设计基于ISL78714BMS5XBEKIT1Z汽车级多段锂离子电池管理系统参考设计套件。

新能源汽车电机控制整体方案，嵌入式旋变解码器单片机RH850C1M-A2的电机控制整体解决方案。RH850/C1M-A2 MCU上的嵌入式解析器转数字(RDC)接口用于增强诊断功能，并显著降低电路板面积和BOM成本。瑞萨电子的xEV逆变器解决方案使用微控制器、电源管理IC、栅极驱动器IC、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和快速恢复二极管(FRD)的组合，可以最大限度地提高HEV/EV电机性能、电机参数校准工具和实用的逆变器硬件设计。

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集成智能座舱解决方案，集成全液晶虚拟仪表、多媒体回放、ADAS图像识别等功能，同时驱动三个屏幕显示。该方案采用R-Car H3/M3片上系统(SoC)、电源管理芯片(PMIC)和可编程时钟发生器相结合，支持高画质、多视频显示输出、多种存储接口。充分利用内置的Arm Cortex -R7 CPU、2D GPU、IMR等单元实现快速启动。赵坤表示，独立仪表和DMS应用广泛，瑞萨基于R-Car E3实现了独立仪表板方案。

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此外，瑞萨还展示了无线车载充电、LCD本地背光驱动、人机界面的低功耗高清触摸驱动方案。

在微控制器和传感器的成功产品组合方面，瑞萨提供了12V小电机解决方案，可以实现车载压力监测和位置感应。传感器解决方案使用传感器信号调节器(SSC)、降压控制器(DC/DC)和微控制器(MCU)来提供灵活、高精度和全面的系统解决方案。经AEC-Q100认证，可在恶劣环境和常温下稳定运行。赵坤表示，目前传感器是瑞萨非常重要的产品组合。例如，位置传感器主要用于车辆中。所有与位置相关的产品，如踏板、座椅、与电机控制相关的EPS、主驱动电机等。可以通过使用位置传感器来实现。

总结

从瑞萨电子汽车业务的营收来看，MCU和SoC的销量几乎与模拟和功率器件相当。这得益于瑞萨对产品的不断开发和投资，以及过去对模拟和功率器件公司的收购和整合。展望中国新能源汽车市场，赵明宇表示，在今年预计600万辆的基础上，明年有望达到800万辆。如果各种关键物料不再短缺，整个出货量会更高。因此，瑞萨也在不遗余力地投入汽车芯片相关产品的研发和能力建设，以应对这样一个快速发展的汽车市场。