Renesas Electronics präsentiert die Ultra-Low Power Mikrocontroller-Serie RH850/F1x basierend auf 40 nm Prozesstechnologie für Automotive Body Applications

Breite Produktpalette vereint extrem niedrigen Stromverbrauch bei hoher Leistung mit verschiedenen Speichergrößen und Gehäuse-Optionen
RH850/F1x (PresseBox) (Düsseldorf, ) Renesas Electronics präsentiert seine 32-Bit Mikrocontroller (MCUs) der Serie RH850/F1x für Automotive Body Applications. Diese Produkte sind die ersten aus der RH850 Familie, die in der modernsten 40 nm Prozesstechnologie der Branche gefertigt sind.

Die neuen MCUs sind für den Einsatz in verschiedenen Automotive Body Applications konzipiert und bieten zahlreiche wichtige Vorteile. Die Serie RH850/F1x besteht aus drei Gruppen und umfasst mit den Serien RH850/F1L, RH850/F1M und RH850/F1H insgesamt mehr als 50 Produkte von Low- bis zum High-End-Bereich. Der Flash-Speicher ist im Umfang von 256 kB bis 8 MB verfügbar mit weiteren kompakten Gehäuse-Optionen von 48 Pin bis 272 BGA. Ebenfalls geplant sind Dual-Core Versionen, die als RH850/F1H Produktgruppe angeboten werden. Die Serie RH850/F1x nützt die gleiche CPU-Core-Architektur sowie die gleichen Peripheriefunktionen und bietet innerhalb der Produktgruppe Software-Kompatibilität.

Die RH850/F1x Serie ist in 40 nm Prozesstechnologie realisiert, nutzt MONOS Flash-Speicher (Metal Oxide Nitride Oxide Silicon, [siehe Anm. 1]) mit geringem Stromverbrauch (0,5 mA/MHz beim RH850/F1L) und bietet bessere Zuverlässigkeit. Bei diesen Bausteinen hat Renesas die Automotive-Netzfunktionen verbessert (Beispiel: Anzahl der LIN-Knoten auf 18 erweitert [siehe Anm. 2]) und zusätzlich bei der Serie RH850/F1x Daten-Verschlüsselungsfunktionen integriert. Mit diesen Funktionen können Kunden elektronische BCUs aufbauen, die neben Energieeffizienz auch hohe Leistung und verbesserte Sicherheit bieten.

Die Verringerung des elektrischen Stromverbrauchs in Fahrzeugen wird zu einem immer dringenderen Problem. Gleichzeitig werden Kfz-Netzwerke immer vielfältiger und komplexer, und die Menge der für eine elektronische Steuerung zu verarbeitenden Daten wächst kontinuierlich. Da diese Netze zunehmend mit Zugriffspunkten außerhalb des Fahrzeugs verbunden werden, werden Sicherheitsmaßnahmen lebenswichtig. Als Reaktion auf diese Trends arbeiten Autohersteller gemeinsam an der Entwicklung von Plattformen für Elektronikmodule, mit denen sie bessere Fahrzeuge effizienter bauen können. Die RH850/F1x Serie umfasst eine Palette von mehr als 50 Produkten in unterschiedlichen Gehäusetypen, mit unterschiedlich großem On-Chip Flash-Speicher sowie mit verschiedenen optionalen Peripheriefunktionen. Dieses breite Produktangebot wurde entsprechend konzipiert, um die unterschiedlichsten Anforderungen im Automobilsektor abzudecken.

Die wichtigsten Eigenschaften der RH850/F1x MCU-Serie:

1) Breite Produktauswahl für umfassende Skalierbarkeit

Die RH850/F1x Serie umfasst drei Gruppen von Low-End bis High-End. Allen Gruppen gemeinsam ist die gleiche CPU-Kernarchitektur sowie die gleiche Auswahl an Peripheriefunktionen. Dies ermöglicht den Einsatz einer gemeinsamen Software für unterschiedliche Systemeinheiten und erlaubt es, zwischen den Gruppen einfach von einer MCU auf die andere umzustellen. Darüber hinaus enthalten sämtliche Produkte in allen Gruppen Schaltungstechnik zur Abschaltung der Versorgungsspannung, mit der sich der Stromverbrauch senken lässt.

- RH850/F1L Gruppe

Der CPU-Kern wurde für einen niedrigen Stromverbrauch ausgelegt und kann bei einer Taktfrequenz von 80 MHz arbeiten. Der Kern bietet eine Rechenleistung von mehr als 2 DMIPS/MHz [siehe Anm. 3] bei einem niedrigen Stromverbrauch von nur 0,5 mA/MHz. Diese MCU ist erhältlich in einem 48 Pin QFP-Gehäuse, das noch kompakter aufgebaut ist als vergleichbare frühere Produkte von Renesas. Mit dieser 32-Bit MCU können Kunden hohe Systemsteuerleistung selbst bei Einheiten mit begrenztem Montageplatz erzielen. Der Baustein eignet sich bestens für Anwendungen wie die Steuerung von Klimaanlagen oder LED-Scheinwerfern.

- RH850/F1M Gruppe

Diese MCU verbindet hohe Leistung mit Leistungseffizienz. Ihr CPU-Kern kann bei einer Taktfrequenz von 120 MHz arbeiten und enthält eine Floating Point Unit. Verfügbare Gehäuseformate reichen von 100 bis 208 Pins und der Flash-Speicher lässt sich von 1,5 MB bis 4 MB wählen. Die RH850/F1M eignet sich für den Einsatz in BCMs, die eine große Anzahl von I/O-Pins benötigen.

- RH850/F1H Gruppe

Diese Produktgruppe nutzt eine Dual-Core-Konfiguration und bietet die höchste Rechenleistung in der RH850/F1x-Serie. Die einzelnen CPU-Kerne haben jeweils eine maximale Taktfrequenz von 120 MHz und können On-Chip Peripheriefunktionen gemeinsam nutzen. Verfügbare Gehäuseformate reichen bis zu einem 276 Pin BGA. Neben CAN, LIN und FlexRay enthalten die Bausteine auch eine Ethernet-Funktion und ermöglichen damit eine komplexe Steuerung anhand der aus den unterschiedlichen Automotive-Netzen bezogenen Daten. Ein Anwendungsbeispiel für den RH850/F1H ist eine Steuerungs-MCU in einem Gateway-Modul. Der Einsatz solcher Module hat in den letzten Jahren stark zugenommen.

2) On-Chip Flash-Speicher verbindet niedrigen Stromverbrauch mit großer Speicherkapazität

Der auf dem Chip integrierte Flash-Speicher der RH850/F1x Serie nutzt die modernste 40 nm Prozesstechnologie der Branche sowie eine MONOS-Struktur und erzielt damit niedrigen Stromverbrauch und hohe Zuverlässigkeit. Der zur Speicherung von Instruktionen verfügbare Flash-Speicher reicht in dieser ganzen Serie von 256 kB bis 8 MB und eröffnet dem Kunden damit die Wahl der optimalen Speichergröße für Automobilelektronik-Systemeinheiten von kostengünstigen Versionen bis hin zu großem Funktionsumfang. Eine unabhängige Flash-Speicherzone steht zur Datenspeicherung bereit; dieser Bereich lässt sich bis zu 125.000 mal pro Datenblock mit 64 Bytes reprogrammieren. Diese Datenspeicherungsmöglichkeit, die früher einen externen EEPROM erfordert hätte, verringert heute die Anzahl der benötigten externen Komponenten und erlaubt eine Verringerung der Leiterplatten-Formate.

3) Zusätzliche neue Funktionen für Sicherheit und Diagnose

Eine ICU (Intelligent Cryptographic Unit) zur Datenverschlüsselung bietet die Grundlage für Sicherheitsfunktionen, die bei Automobilelektronik-Einheiten erforderlich sind, die in zunehmendem Maße über Netzwerk-Funktionen verfügen. Diese Funktionen bieten Schutz gegen Änderung oder Diebstahl des Systems. Darüber hinaus wurden Diagnosefunktionen in die On-Chip Peripheriefunktionen integriert, um den Standard ISO 26262 [siehe Anmerkung 5] zu unterstützen, der demnächst von der Kfz-Industrie übernommen werden soll. So kann beispielsweise der A/D-Wandler zusammen mit der integrierten Schaltung zur Verifikation von Konversions-Ergebnissen genutzt werden. Eine noch größere Anzahl von Kanälen zur Überwachung von Veränderungen an digitalen oder analogen Eingangssignale im Stromspar-Betrieb ohne die Notwendigkeit einer CPU-Aktivierung ermöglicht ein zusätzliches Maß an Bedienerfreundlichkeit.

Renesas liefert für die RH850/F1x Serie eine Reihe von Entwicklungstools, wie zum Beispiel das Renesas Eclipse Embedded Studio e2studio und den E1 On-Chip Debugging-Emulator sowie Flashspeicher-Programmer. Darüber hinaus ist geplant, Unterstützung für Software bereitzustellen, die dem AUTOSAR Standard (Automotive Open System Architecture) entspricht.

Die wichtigsten Spezifikationen der RH850/F1x MCU-Gruppe sind auf einem separaten Datenblatt abrufbar.

Verfügbarkeit

Muster der RH850/F1x MCU-Gruppe sind ab dem ersten Quartal des Geschäftsjahres 2013 verfügbar. Der Start der Serienfertigung für die RH850/F1x Gruppe ist für das Geschäftsjahr 2014 geplant, wobei die verschiedenen Produktversionen kurz hintereinander erscheinen und bis Juni 2015 voraussichtlich für jede Version eine monatliche Kapazität von 3 Millionen Einheiten erreichen werden (Änderungen bzgl. Verfügbarkeit ohne gesonderte Benachrichtigung vorbehalten).

Anmerkung 1

MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Silicon): Renesas nutzt seit über 20 Jahren MONOS-Technologie im integrierten Flash-Speicher seiner EEPROM MCU-Produkte. MONOS-Flash-Speicher in 90 nm Prozesstechnologie kommt in den MCUs der Produktfamilien RX und SuperH zum Einsatz und hat sich seit langem im praktischen Einsatz in der Branche bewährt.

Anmerkung 2

LIN (Local Interconnect Network): ein LAN-Kommunikationsprotokoll für den Kfz-Einsatz

Anmerkung 3

DMIPS (Dhrystone MIPS (Millionen Instruktionen pro Sekunde)): ein Ausdruck für die Rechenleistung eines Computers, die mit dem Dhrystone Benchmark-Programm ermittelt wird.

Anmerkung 4

ICU (Intelligent Cryptographic Unit): eine Verschlüsselungs-Schaltung zur Verbesserung der Betriebssicherheit

Anmerkung 5

ISO 26262: eine Funktionssicherheitsspezifikation, die von der ISO als Automobilelektronik-Version der internationalen Norm ISO 61508 (Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-related Systems) herausgegeben wurde.

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