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IMS2024中国智能制造发展论坛

加速基础芯片国产替代:从CAN/LIN收发器开始

  2023年01月04日  

的数据收集与传递都需通过车载网络来实现。CAN收发器是车载与工业底层通讯关键元器件,国内市场此前长期被国外芯片厂商所占据。

有人筑墙,就有人破壁。芯力特基于自主核心知识产权,通过单芯片集成TVS器件、共模辐射抑制电路、低功耗设计等关键技术,率先推出自主研发高品质CAN系列芯片,打破欧美等发达国家的技术垄断。

2022915日的2022第五届自动驾驶与人机共驾论坛中,湖南芯力特电子科技有限公司汽车电子业务总监王闰星坦言,“在自动驾驶和车联网领域的大算力高端芯片上,我们跟国外的品牌相比目前仍需进一步努力;但在CAN/LIN收发器基础芯片上,我们有信心把它做好。”目前在比亚迪、东风、广汽、长城、上汽等主机厂中,芯力特的产品已投入批量应用,得到了市场的充分验证。


主流车载网络技术:CANLIN总线

车联网作为智能网联时代的技术支撑,近年来其重要性愈发显著。车载通信网络包括CAN总线、LIN总线、FlexRay总钱、MOST总线、以太网等,随着汽车电子技术的发展,CANLIN总线在汽车网络中得到越来越广泛的应用,可用于智能座舱、辅助驾驶、汽车照明、汽车电源与电机、底盘与动力系统、车身控制等领域。同时,实现不同性质、不同速率之间的网络通信也成为必须要解决的问题。

控制器局域网CANController Area Network)最初由德国Bosch公司设计,应用于汽车的监测和控制。作为一种可靠性高、功能完善的远程网络通讯控制方式,CAN逐步被广泛用于各种控制领域,成为车载与工业底层通讯关键元器件。

本地互连网LINLocal Interconnect Network)是面向汽车地段分布式应用的低成本串行通讯网络,用于实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN作为一种辅助性的总线网络,旨在为现有汽车网络(例如CAN总线)提供辅助功能,通常用于门开关、后视镜、灯光控制、天窗等处。

图片来源:芯力特

近年来,在芯片领域,尤其是CAN收发器领域,国外知名厂商的芯片价格不断攀升,且处于严重缺货状态,急需寻求国产芯片替代。

对此,芯力特针对CANLIN应用推出多款收发器芯片,旨在加速实现“缺芯”和涨价背景下的国产化替代。


CAN芯片迎来国产替代机遇

CAN网络在汽车中的作用就如同人体中的神经网络,车端各零部件和ECU之间的通信都离不开CAN-BusCAN收发器在车载网络中的重要性不言而喻。

CAN收发器芯片作为接口芯片,设计时需考虑耐压能力、ESD等特性。因其较高的设计门槛,相关技术和市场此前为国外厂商所垄断。关键技术不能受制于人,近年来,在“缺芯”潮下,相关技术不断攻关突破,以芯力特为代表的本土厂商逐渐崛起,推出一系列CAN收发器芯片。

芯力特的CAN收发器已经过多次迭代,2018年就成功量产国内首款可用于汽车领域的CAN总线收发器SIT1040SIT0502020年推出的支持CAN FDSIT1044SIT1042SIT1051等为第二代产品,2022年又推出了支持低功耗应用、功能更复杂的第三代SIT1043SIT1145等型号,2023年还计划推出集成电源和看门狗等功能的CAN SBC系列芯片。

目前,芯力特CAN收发器系列芯片已广泛应用于汽车BMS系统、车载ECU、仪表控制盘、车身控制、智能驾驶、车载诊断仪、工业PLC、电梯控制器、电力保护装置等诸多领域。

随着汽车步入智能网联时代,经典CAN总线已难以满足车载网络日益提高的带宽和数据速率灵活性的要求,更高速率的CAN芯片需求呼之欲出,CAN FDCAN with Flexible Data rate)应运而生。


可整板休眠、远程唤醒的CAN FD芯片

CAN FD是一种基于传统CAN总线标准而构建的通信协议,其作用与CAN的物理层作用相同,都是将3.3V5V的逻辑信号转换成差分信号。与传统CAN相比,CAN FD数据传输率从1Mbps提升至5Mbps;数据有效负荷增加8倍,达到最高支持64字节的有效负荷。此外,CAN FD还改善了错误帧漏检率,因其更优的性能被视作下一代主流汽车总线系统。

2020年,芯力特量产了国内首款CAN FD系列芯片SIT1042,它的推出进一步填补了国内CAN FD芯片领域空白。此后又继续推出SIT1044SIT1051SIT1057等系列产品。下图是芯力特四代车规级CAN收发器芯片的开发路线。

图片来源:芯力特

2022年,芯力特持续发力推出支持低功耗应用的CAN FD产品,其中就包括支持整板休眠的SIT1043系列。

图片来源:芯力特

SIT1043是第三代CAN FD产品,是一款应用于CAN协议控制器和物理总线之间的接口芯片,支持5Mbps灵活数据速率,具有在总线与CAN协议控制器之间进行差分信号传输的能力。SIT1043总线端口耐压可达-58V+58V,接收器共模输入电压达到-30V+30V,适用于12V24V应用系统。

SIT1043采用多电源供电,拥有多种系统保护和诊断功能以提高器件和CAN的稳定性。另外,SIT1043拥有正常工作模式、静音模式、待机模式、睡眠等待模式和睡眠模式等五种工作模式,在低功耗模式下支持本地唤醒与远程功能,这一模式能极大节省CAN总线应用系统的电力。

SIT1043INH引脚功能,能够控制给系统供电的LDO,使系统在休眠模式下关闭LDO输出,达到最低功耗,以满足低功耗需求。

图片来源:芯力特

目前SIT1043主要应用于汽车通信领域,如车身控制系统、汽车网关、高级辅助驾驶系统(ADAS)、信息和娱乐系统、BMS等,未来将广泛应用于各个ECU模块,为 节省功耗,增加续航能力起到重要作用。


低功耗、高性能LIN收发器芯片

芯力特自主研发的LIN收发器芯片SIT1021QLIN网络主/从协议控制器和LIN物理总线间接口器件,可应用于车载和工业控制等领域,适用于1kbps20kbps传输速率的车载网络。兼容“LIN 2.x/ISO 17987-4:2016 (12V)/SAE J2602”标准,输入电平和3.3V5V器件兼容。

据了解,该芯片总线端口耐压达到±42V以上, 具有高耐压、低漏电、高电磁兼容能力、超低功耗的休眠模式等特点。

SIT1021Q具有超低功耗休眠模式,芯片在休眠模式下,流过VBAT脚电流典型值仅为3uA

目前SIT1021Q对标的国外厂商同类产品主要为恩智浦TJA1021SIT1021QPIN TO PIN与之兼容,引脚分布图如下:

图片来源:芯力特官网

图片来源:恩智浦官网

两款收发器都具有低功耗休眠模式、TXD显性超时功能、支持3.3V5V MCU系统通信、本地唤醒与远程唤醒、总线限流保护功能、使用INH引脚控制外部稳压器、电池欠压保护功能、过温保护功能、总线限流保护功能。另外,SIT1021QTJA1021工作模式之间的切换方式、典型应用电路都一致,同时SIT1021Q已通过与LIN协议的一致性测试。

基于以上原因,两款LIN收发器可以PIN TO PIN兼容,在LIN网络中可以兼容可靠通讯,因而更容易实现国产替代。

目前,SIT1021Q成为芯力特广泛应用的基础LIN型号。除了SIT1021Q2022年芯力特还持续推出双路的SIT1022Q、四路的SIT1024Q系列,以及集成LDOMini LIN SBC芯片SIT1028Q等多款产品,期望以兼具低功耗与高性能特性的LIN芯片实现国产替代的最优解。


芯力特:从通信接口芯片开始

芯力特电子科技有限公司是一家由留学归国人员创办,专注于汽车与工业类芯片的国家高新技术企业。该公司面向国家需求,以尽心尽力做特殊芯片为己任,围绕汽车电子以及工业物联网领域进行相关技术攻关。

近年来芯力特在汽车电子领域不断耕耘,坚持自主创新,成为国内第一家同时拥有车载CANLIN收发器芯片的模拟IC厂商。自2018年成功量产国内第一款自主研发CAN总线芯片SIT1040以来,芯力特陆续发布了40余款CANCAN FDLIN收发器芯片,有效填补国内缺失。

在通信类接口芯片这一细分领域,芯力特目前是国内产品系列最全,出货量最大,产品最成熟的IC设计公司。当前,芯力特的CAN/CAN FD/LIN系列产品已广泛应用于多家主机厂和三百余家Tier1企业。

此前,国内主机厂对于国产芯片品牌仍普遍处于观望状态,然而近年来本土厂商的技术进步让“中国芯”有了越来越多的用武之地。正如王闰星所言,CAN/LIN收发器等基础芯片或将成为国产芯片赢得话语权的一大突破口。在芯片受到不确定因素影响,极易出现供应缺口的今天,主机厂在给国产芯片更多机会的同时,也能规避供应商过于集中带来的供应链风险。

可以预见的是,在未来的智能电动车时代,芯力特等中国本土芯片厂商必将占据一席之地。

标签: 芯片 我要反馈
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