Neue Halbleiterarchitektur soll die Leistung und Reichweite von EV- und HEV-Fahrzeugen deutlich erhöhen

von: Khaled Douzane

Eine Einführung in die revolutionäre und branchenweit erste FPCU (Field Programmable Control Unit)

Wie Sie wahrscheinlich wissen, befindet sich die Automobilindustrie inmitten einer digitalen und elektrischen Revolution. Ähnlich wie bei der Entwicklung von Klapphandys zu Smartphones werden Fahrzeuge elektrifiziert, autonom und vernetzt und verändern die Mobilität, wie wir sie kennen, für immer. Was Sie vielleicht nicht wissen, ist, dass die Halbleiter in diesen Fahrzeugen immer wertvoller werden, da sie der Schlüssel dazu sind, dass Elektro- und Hybridfahrzeuge Energie sparen, schneller laden und neue Reichweiten erzielen können. Die weltweit führenden Automobilhersteller werden nach diesen Schlüsselfaktoren beurteilt und befinden sich in einem Wettlauf um die besten Technologien, um die größte Reichweite bei geringstem Stromverbrauch und kürzester Ladezeit zu erzielen.

Suche nach neuen Technologien

Die Antwort auf diese Herausforderung ist äußerst komplex, da sie mehrere Elemente innerhalb eines elektrifizierten Antriebssystems umfasst. Von der Batterietechnologie über die Konstruktion des Elektromotors bis hin zur Motorpositionierung gibt es unzählige Kombinationen von Technologien, die in elektrischen Antriebssträngen eingesetzt werden können. Der Schlüssel zu dieser Diskussion ist die Fähigkeit, diese neuen Systeme effizient und in Harmonie miteinander zu steuern, um eine maximale Leistung mit einem neuen Halbleiter zu erzielen, der speziell für elektrische und hybride Antriebssysteme entwickelt wurde.

Erstaunlicherweise haben die traditionellen Halbleiterhersteller bis heute keine adäquate Lösung für die effiziente Steuerung dieser neuen Systeme angeboten. Daher sind Tier-1-Hersteller und OEMs im Wesentlichen gezwungen, einschränkende Technologien wie Multicores und Mikrocontroller zu verwenden, die für gasbetriebene Motoren entwickelt wurden. Aus diesem Grund hat Silicon Mobility einen neuen Halbleiter mit der Bezeichnung Field Programmable Control Unit (FPCU) entwickelt, mit dem bestehende Elektro- und Hybridfahrzeugtechnologien ihr wahres Potenzial entfalten können.

Ein Halbleiter, der die Grenzen sprengt

Diese neue, bahnbrechende FPCU-Halbleitertechnologie kombiniert eine flexible und parallele Hardwarearchitektur, die Echtzeitverarbeitung und -steuerung von Sensoren und Aktoren bietet, mit einer Standard-CPU. Diese ist von einer integrierten Sicherheitsarchitektur (ASIL-D) auf höchstem Niveau umgeben und wird durch diese zu einem einzigen Halbleiter ergänzt. Das Ergebnis ist eine weitaus leistungsfähigere, flexiblere und sicherere Architektur für die Steuerung und Leistung von elektrischen und hybriden Antriebssträngen.

Die FPCU beseitigt Software-Engpässe und beschleunigt die Datenverarbeitung um das 40-fache gegenüber herkömmlichen Halbleitern. Die FPCU ermöglicht auch eine bis zu 20-mal schnellere harte Echtzeit-Regelschleife, die die Ausdauer des Motors gewährleistet und Signalverzögerungen eliminiert, die zu Motorausfällen oder -schäden führen können. Darüber hinaus wird durch die Ausführung komplexer Algorithmen in der FPCU-Hardware anstelle von Software der Stromverbrauch erheblich gesenkt, und zwar um über 180 bis 200 Prozent. Dieser geringere Stromverbrauch führt zu einer größeren Reichweite von Elektro- und Hybridfahrzeugen. Es wurde gemessen, dass die FPCU die Reichweite von Elektro- und Hybridfahrzeugen um über 32 % erhöht!

Ermöglichung der Elektro- und Hybridrevolution

Mit der Einführung des FPCU-Halbleiters unterstützt Silicon Mobility Automobilhersteller und OEMs dabei, effizientere und maßgeschneiderte Elektro- und Hybridfahrzeuge auf den Markt zu bringen. Vor allem im Hinblick auf die steigende Nachfrage nach einer größeren Reichweite der Fahrzeuge und einer verbesserten Datenverarbeitung für das autonome Fahren sind Halbleiter wie der FPCU der Schlüssel, um dies zu erreichen, ohne dass die Antriebssysteme der Fahrzeuge, wie die Batterie oder der Motor, überdacht oder neu gestaltet werden müssen. Jeder führende Automobilhersteller der Welt wird in den nächsten zwei Jahren mindestens ein neues Elektro- oder Hybridmodell auf den Markt bringen, und die Nachfrage nach Halbleiterlösungen wird extrem hoch sein. Mit der Möglichkeit, die Reichweite von Fahrzeugen und die Datenverarbeitung exponentiell zu erhöhen und gleichzeitig den Stromverbrauch zu senken, wird die Halbleiterarchitektur den Weg für die Leistung und Reichweite von Elektro- und Hybridfahrzeugen ebnen. Der Grund dafür ist, dass es wesentlich kostengünstiger ist, neue Halbleiterarchitekturen in bestehende Antriebsstränge zu integrieren, als das Design von Antriebssystemen und die Lieferketten erheblich zu verändern.

Wenn Sie mehr über die FPCU von Silicon Mobility, genannt OLEA, erfahren möchten, besuchen Sie bitte unsere Website und erfahren Sie, wie diese branchenweit erste Halbleiterarchitektur Ihre Elektro- und Hybridrevolution ermöglichen kann.

Letztes Jahr haben GLOBALFOUNDRIES und Silicon Mobility erfolgreich die branchenweit erste FPCU-Lösung für Fahrzeuge entwickelt. Vor kurzem hat Silicon Mobility seinen T222-Chip auf der Embedded World 2018 erfolgreich vorgestellt. Diese FPCU-Lösung nutzt die 55nm Low Power Extended (55LPx) Automotive-qualifizierte Technologieplattform von GF, um mehrere Funktionen auf einem einzigen Chip zu integrieren und die Leistung für Hybrid- und Elektrofahrzeuge zu steigern.

Sehen Sie sich eine Live-Demo der elektrischen Motorsteuerung von Silicon Mobility an, die durch die 55-nm-eFlash-Technologie von GF ermöglicht wird.