Infineon Technologies hat eine neue Familie von 32-Bit-Multicore-Mikrocontrollern für Automobilanwendungen vorgestellt, die sowohl auf künftige Anforderungen des Antriebsstrangs als auch für Safety-Anwendungen (Safety: Funktionale Sicherheit) m Automobil zugeschnitten ist. Die Architektur der Familie Aurix enthält bis zu drei unabhängig voneinander arbeitende 32-Bit-Prozessorkerne des Typs TriCore. Damit lassen sich Infineon zufolge die höchsten Sicherheitsstandards für Automobilanwendungen erfüllen. Außerdem betont der Halbleiterhersteller, dass bei Aurix „die Verarbeitungsleistung gegenüber den heute leistungsfähigsten Bausteinen verdoppelt“ wurde.

„Mit hoher Echtzeitfähigkeit und den Safety- und Security-Features bildet die Aurix-Familie die ideale Plattform für eine Vielzahl von Automobilanwendungen – Motorsteuergeräte, Getriebesteuerungen und Steuerungen von Elektro- und Hybridfahrzeugen gehören ebenso dazu wie Fahrwerksysteme, Bremssysteme, elektrische Servolenkungen, Airbags und Fahrerassistenzsysteme“, erklärt Ulrich Heintzenberg, Produkt Marketing Manager Mikrocontroller bei Infineon Technolgies.

Die 32-Bit Automotive-Multicore-Mikrocontrollerfamilie AURIX verbindet gestiegene Anforderungen an Funktionale Sicherheit mit deutlich höherer Leistung

Die 32-Bit Automotive-Multicore-Mikrocontrollerfamilie AURIX verbindet gestiegene Anforderungen an Funktionale Sicherheit mit deutlich höherer LeistungInfineon Technologies

Die Architektur der Aurix-Familie ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des Entwicklungsaufwands von Safety-Systemen gemäß dem derzeit höchsten Sicherheits-Level ASIL-D (Automotive Safety Integrity Level). „Verglichen mit klassischen Lockstep-Architekturen lässt sich der Entwicklungsaufwand für Safety-Systeme um 30 Prozent senken“, führt Ulrich Heintzenberg weiter aus. „Dank der Leistungsverdoppelung kann auf einem Steuergerät mehr Funktionalität integriert werden und es stehen außerdem noch Ressourcen für zukünftige Anforderungen zur Verfügung.“ Für einen besseren Schutz vor Diebstahl und Manipulation verfügen Bausteine der Aurix-Familie zudem über ein eingebautes Hardware Security Module (HSM).

Safety

Die Aurix-Multicore-Architektur wurde auf Basis eines auditierten ISO26262-konformen Prozesses entwickelt und ist so konzipiert, dass sich ASIL D für Steuergeräte mit Funktionalen Sicherheitsanforderungen „auf sehr effiziente Weise“ umsetzen lässt. Die Multicore-Architektur verwendet bis zu zwei TriCore-CPUs in Lockstep-Architektur, kombiniert mit neuartigen Sicherheitstechniken wie sicheren internen Kommunikationsbussen und einem verteilten Speicherschutzsystem. Ausgefeilte Kapselungstechniken gestatten die Integration von Software aus verschiedenen Anwendungsbereichen mit unterschiedlichen ASIL-Einstufungen, so dass gleichzeitig mehrere Anwendungen und Betriebssysteme auf der Aurix-Plattform ablaufen können.

Leistungsfähigkeit

Ulrich Heintzenberg (Infineon): „Verglichen mit klassischen Lockstep-Architekturen lässt sich der Entwicklungsaufwand für Safety-Systeme um 30 Prozent senken.“

Ulrich Heintzenberg (Infineon): „Verglichen mit klassischen Lockstep-Architekturen lässt sich der Entwicklungsaufwand für Safety-Systeme um 30 Prozent senken.“Infineon Technologies

„Die Aurix-Multicore-Architektur bietet höchste Echtzeit-Leistungsfähigkeit bei niedriger Leistungsaufnahme“, erläutert Ulrich Heintzenberg. Zu diesem Zweck kombinierte Infineon drei parallel arbeitende, mit bis zu 300 MHz getaktete TriCore-CPUs mit einem GTM (Generic Timer Module. „Im Vergleich zum TC1798 in 90-nm-Technologie, der derzeit leistungsstärkste Automotive-Mikrocontroller auf dem Markt, bringt es der Aurix-Mikrocontroller auf bis zu 100 Prozent zusätzliche Verarbeitungsleistung.“ Dieser Performance-Schub wird mit einer Verlustleistungsaufnahme erzielt, die auf dem Niveau der aktuellen Mikrocontroller-Familie AUDO MAX von Infineon liegt.

Manipulationsschutz

Im Vorgriff auf kommende erhöhte Anforderungen an Manipulationsschutz hat Infineon in die Aurix-Familie ein Hardware Security Module (HSM) integriert. Dabei kommt neueste hardwarebasierte Verschlüsselungstechnologie zum Einsatz, die von Infineons Division Chip Card & Security entwickelt wurde. Diese „integrierte Chipkarte“ ermöglicht eine wesentliche Verbesserung von IP-Manipulations- und Diebstahlschutz bei Automobil-Steuergeräten.

Skalierbarkeit

Zur Aurix-Familie gehört eine umfassende Baustein-Palette vom Low-End- bis zum High-End-Segment, so dass die Design-Flexibilität langfristig gesichert ist. Das Portfolio umfasst 300-MHz-Triple-Core-Bausteine mit 8 MByte Embedded Flash (eFlash), 200-MHz-Triple-Core-Bausteine mit 4 MByte eFlash, 200-MHz-Dual-Core-Bausteine mit 2,5 MByte eFlash sowie mit 130 MHz und 80 MHz getaktete Single-Core-Versionen und Single-Core-Lockstep-Versionen mit 1,5 MByte, 1 MByte und 0,5 MByte eFlash. Zu den Gehäuseoptionen zählen ein BGA-516, ein ball-kompatibles BGA-292 (I/O-Subset) sowie die kompatiblen Gehäuse LQFP-176, LQFP-144, LQFP-100 und LQFP-64.

Kundenecho

In seiner Presseerklärung zitiert Infineon mit Josef Bast, Entwicklungsleiter der Aggregateelektronik bei Audi in Ingolstadt, auch gleich einen potenziellen AURIX-Kunden: „Die neue AURIX-Mikrocontroller-Familie mit ihrer herausragenden Echtzeitfähigkeit und der sehr hohen Rechenleistung ermöglicht es uns, die steigenden Anforderungen von zukünftige Motorengenerationen zu erfüllen – reduzierte CO2-Emissionen bei gleichzeitiger Leistungssteigerung der Motoren.“

Alle Produkte der Aurix-Familie werden in 65-nm-Embedded-Flash-Technologie hergestellt, die für Automotive-Bedingungen ausgelegt ist. Um die langfristige Liefersicherheit zu gewährleisten, werden die Bausteine an zwei unterschiedlichen Produktionsstandorten, aber mit identischen, zertifizierten Prozessen und Tooling hergestellt.

Tools und Support

Die Tool-Partner von Infineon haben eine umfangreiche Palette an Tools im Angebot, die speziell an die Aurix-Familie angepasst sind.

Zur Toolchain gehören hochoptimierende C/C++-Cross-Compiler und Debugger mit vielfältiger Funktionalität, die ein effizientes Debugging und Tracing ermöglichen. Darüber hinaus bieten spezielle Mess-, Kalibrier- und Diagnose-Tools umfassende Funktionalität zur Entwicklung von elektronischen Steuergeräten für den Antriebsstrang.

„Sämtliche mit der Entwicklung von Multicore-Software verbundenen kritischen Aspekte – zum Beispiel Korrektheit, Performance und Skalierbarkeit – werden mit erweiterten Compiler-Versionen und am Markt etablierten Timing- und Scheduling-Analysetools adressiert“, berichtet Ulrich Heintzenberg. Simulationspakete mit hohem Funktionsumfang ermöglichen die modellbasierte Entwicklung von Kunden-Schaltungen rund um Aurix-Bausteine und lassen sich direkt an Modellierumgebungen wie etwa Matlab Simulink anbinden.

Kostenlos bietet Infineon die „TriCore Entry Tool Chain“ an, die aus einem voll funktionsfähigen GNU-C-Compiler mit Debugger sowie einer Eclipse-basierten Entwicklungsumgebung besteht.

Autosar

Infineon stellt Autosar-MCAL-Treiber auf der Basis des Autosar-Standards v4 und v3.2 zur Verfügung. Die Autosar-Treiber sind eine Weiterentwicklung der bei Infineon seit 2005 entwickelten Technologie. Der Softwareentwicklungsprozess von Infineon ist gemäß CMM Level 3 zertifiziert und ist die Grundlage für optimierte und qualifizierte Software-Releases. Die Implementierung einer ASPICE-Zertifizierung ist bereits in Vorbereitung.

Verfügbarkeit

Erste Entwicklungsmuster des Leittyps der Aurix-Familie lieferte der Halbleiterhersteller bereits an Schlüsselkunden aus: ein 200-MHz-Triple-Core-Baustein mit 4 MByte eFlash im LQFP-176 (TC275T) und im BGA-292 (TC277T). Die breite Bemusterung beginnt im ersten Halbjahr 2013, die Qualifikation des ersten Produkts ist für das zweite Halbjahr 2013 geplant.