上文我們回顧了歐洲車規芯片大廠恩智浦和飛思卡爾（原摩托羅拉半導體部門）在整合后豐富的產品矩陣，其實恩智浦在車規行業真正的崛起也正是依托于清晰的戰略定位和精確的產品風向的捕捉。而今天我要跟大家講述的大佬--英飛凌（Infineon）的前身則是大名鼎鼎的西門子半導體，直到1999年英飛凌半導體才正式獨立。他的崛起主要是得益于德國聞名于世又賴以生存的汽車支柱產業。它選擇高可靠功率電子的賽道切入，并創造性地研發出高可靠性的集成功率模塊IPM，同時有自研Aurix CPU架構，使得多核鎖步，安全監控等MCU的新概念深入人心。如今的英飛凌在開發生態鏈的支持上更加多樣，產業鏈的垂直整合度也逐步完善，兼具護城河和技術高壘的英飛凌在中國市場更加如魚得水。在這次疫情引發的車規芯片斷供潮中，英飛凌的32位MCU SAK TC2XX&TC3XX系列在黑市上曾經爆炒到6000元以上離譜的價格，今天我們深入走進這家大廠，深入淺出地介紹一下他們家的明星產品，管中窺豹，揭秘這個潘多拉魔盒的力量所在。

放眼全球的汽車電子產品，其實英飛凌一直都屬于相對比較中規中矩，性能上也沒有友商那么激進，在功能和安全的平衡上做到在保障安全的前提下性能適當留有裕量。工具鏈上由于天然的德國制造的優勢，所以對Vector，ETAS，EB等本土企業的操作系統有著很好的配合度，加上本土強勢Tier1，如博世，大陸，西門子等的長期合作伙伴關系，導致英飛凌的芯片系列在全球各地的應用范圍非常廣，而且早在新能源汽車興起之前，它就活躍在燃油動力地豪華車系里，導致很多公司都深度倚賴他家地產品并且在研發過程中沒有太多的話語權。而其中的明星產品就是他家的AurixTricore32位MCU系列。

翻開它相對冗長的家族產品介紹，可以發現英飛凌的微控制器系列，最早采用ARM-Cortex-M系列內核，并且在這基礎上演化出了Embedded Power ICs,XMC1000,XMC4000三代產品，但是可能是由于早期的Arm內核對實時控制的優化還沒有做到爐火純青，也可能是Tricore的成熟度已經可以媲美甚至超越ARM，總之在TC2X系列開始，Tricore開始逐漸走入大家的視野。其實Tricore系列內核最早脫胎于AUDO(automotive unified processor)，主要經歷了六代MCU的迭代變遷，才逐步孵化出了當下市場主流應用范圍較廣的TC2X和TC3X系列，而且很快TC4X系列也即將問世。

而Tricore架構的歷史更是可以追溯到西門子半導體時期，早在8位和16位MCU上，Tricore的概念已經被植入，直到32位機上，Tricore才完全釋放出了架構上的性能優勢，并且逐步發展演化至現在的TricoreV1.6.2P系列架構，據悉最新的TC4X系列CPU將使用V1.8.2的最新Tricore架構。

其實Tricore之所以這么叫不是因為芯片中有三個內核，而是MCU每個內核都兼備了MCU，DSP和RISC三種不同CPU架構的特點；也就是實現real time控制的同時，兼備進行快速的數字信號處理的能力，并且采用了精簡指令集的架構，功耗更小，指令操作速度更快。

TC-2X Tricore系列

仔細翻開TC2X家族系列的產品簇，可以觀察到TC21X-TC23X系列手冊上“Lockstep Core（鎖步核）”的字眼赫然醒目，這種冗余的內核設計意在運行程序時，可以將相同的指令放到兩個相同的內核中，并實時對比兩個內核的輸出，通過周期性的比較程序執行結果，發現潛在內核故障，鎖步的機制長應用在工業控制和汽車電子，飛行裝置等對安全要求較高的領域。但是問題是這樣的鎖步設計常常使軟件開發受到鉗制，無法在單一芯片上將多任務，多系統進行有效的隔離，換言之，無法在兩個core上跑不一樣的程序，浪費了CPU的資源；基于這樣的考慮，TC26X系列將兩個鎖步核沒有強行設置成鎖步模式，可以由用戶自由配置是工作在lockstep還是dual core模式，解放了內核的生產力。進一步的，在TC27X系列中，英飛凌將內核擴展成三核模式，既保留了雙核鎖步的安全支撐，又將第三個內核讓出來處理一些優先級或者的調度周期要求不高的任務；可以看到主頻從133Mhz-300Mhz范圍可選，內置Flash也從512kB最高可擴展到8MB，雖然和目前高算力芯片的計算性能不可同日而語，但是放在絕大多數算力要求不高實時性較強的場景下可謂量身定制。

如果仔細觀察Tricore的內核架構，每個Core都有自己的內置SRAM單元，還有分別用于存放數據(DSPR)和指令(PSPR)。而每個內核又都擁有獨立的緩存單元，Pcache和Dcache的模式使能情況下，可以將一些常用的數據堆棧存放在Cache中，CPU可以更快速的存取計算。同時支持核間的內存訪問，通過SRI(system resource interface)接口可以跨總從而讀取存放在另一個CPU內存地址空間的數據。

目前很多市面上在售的ECU，PCU, BMS，VCU等多數車身域，底盤域，動力域控制器都采用了TC2X系列的芯片。越是廣泛的應用越是證明英飛凌Aurix系列的安全可靠，但誠如之前所說，目前TC2X系列已經走到了壯士暮年的階段，不管是內外存還是主頻已經和許多當下智能汽車的應用無法匹配，所以TC3X系列就肩負起了TC2X“平替”的歷史使命。

TC-3XTricore系列

如果說CPU算力在TC2X這一代還只是D檔起步的話，最多支持6核（可兩兩鎖步）的Tricore則直接讓TC3X系列上了高速。在某些安全要求等級非常高的如自動駕駛等場景下，三對鎖步核可以作為自動駕駛主芯片的輔助，用于處理實時計算，路徑規劃和底盤控制等安全要求相對較高的任務，所以TC3X系列除了上述的典型應用外，也往往以異構芯片的角色出現在各大新勢力造車企業的自動駕駛域控或中央計算單元的解決方案中；

從上表中可以得到除了TC32X和33X以外的全系標配一對或以上鎖步核，單個core可以提供1000DMIPS的算力，對比TC2XX系列700DMIPS左右的性能又提升了將近40%。這些冗余的算力可以更好的服務于多外設的間數據交換，例如CANFD, 千兆以太等區域網關的應用。也可以以片區為單位從內外部Flash,DDR等內存單元中快速地搬運和讀取指令數據，例如SOTA這樣的在線升級應用。在內核頻率上除了TC32X和TC33X系列，全系支持300Mhz的工作主頻。同時TC3X系列更加強調性能和功耗的平衡，全系內置SCR(standby controller)和SCU(system controll unit)模塊，負責系統上下電時的模式管理和能耗控制，可以由用戶自己定義來控制內核的開啟和關閉，亦或是某個較低的工作頻率（XTAL 24M）。總之TC3X系列的內核升級有亮點，但是并沒有主頻等性能上質的飛躍。

不過據悉新一代TC4X內核處理器，最高主頻將升級到500Mhz,并且集成PPU協處理器。PPU協處理器可以實現矩陣運算加速，以及基于神經網絡算法以及其他一些高速控制等應用，可以被應用于建模，模型預測和防入侵檢測等信息安全的算法和架構中。因為PPU的存在，使得在TC3X系列上的對稱及非對稱的多任務處理機制得到了升級，他可被用來加速軟件堆棧并且協調跨內核跨系統之間的服務。而TC4X的單顆Tricore算力也將突破1200DMIPS,并且PPU協處理器可以提供72GFLOPS的浮點運算能力。另外值得一提的是，在TC3X和TC4X系列上，針對內核中的存儲區域，可以通過MPU(MemoryProtectionUnit)單元進行訪問權限的設置(通過設置內核在SRI總線上的Master ID)，未經授權的內核ID無法訪問到超出權限的地址空間，這樣的硬件隔離措施可以防止多操作系統在運行任務的過程中的一些異常訪問的行為而導致的系統崩潰。除此之外TC3X和TC4X系列的內核都配有獨立內置Flash，可以在SOTA等在線軟件升級應用中，通過A/Bbank分區的形式將主程序和升級軟件同時下載到內核Flash中，并通過內部總線加載到SRAM中運行，可以實現不停車即實現軟件升級的無感切換。

寫在最后:

英飛凌憑借強大的安全內核以及自研架構，在車規MCU市場可謂風光無量，但是隨著當下缺芯潮的持續蔓延，各大OEM和供應商也慢慢開始對歐洲大廠的供貨模式，服務質量產生越來越多的質疑。換言之，當下國產車規芯片的興起,也許在短期內對英飛凌等大廠還沒有潛在的威脅，但值得引起足夠的態度上的重視。打鐵還需自身硬，期待英飛凌的持續科研投入和TC4X系列問世可以再續Tricore的輝煌。

審核編輯 ：李倩