市场背景

智能化和电动化是汽车市场发展的两大主流方向，智能化的要求对整个汽车电子电气架构提出了新的挑战。原来架构中的一些孤岛控制单元通常只需要简单的电气控制，对芯片的外部资源要求比较低，但同时又要求远端节点具有跟域控之间的通讯能力，还有部分远端节点需要具备一定的计算能力，用于对传感器采集到的数据进行本地化融合处理或对执行单元进行简单的控制并监控其运行状态。

传统的控制架构采用分立方案，具有独立的LIN收发器，供电LDO和MCU，存在控制板面积大、MCU资源过剩、总体成本高以及系统可靠性差等痛点。泰矽微新发布的TCHV4018L将32位M0 MCU与LIN收发器以及LDO供电进行了单芯片集成，实现了极低成本和极高的性价比的完美融合，为汽车智能传感与智能执行部件提供了极具竞争力的解决方案。TCHV4018L的单芯片解决方案将会是传统MCU+LIN+LDO分立方案整体成本的近乎一半，具有无可比拟的超高性价比。

TCHV4018L 产品特色：

• 工作电压5.5V~18V，支持40V抛负载电压

• 深度睡眠功耗70微安，支持LIN唤醒

• ARM Cortex M0 内核，48MHz 高频时钟, 64 KB 带ECC Flash和 4 KB SRAM

• 集成5V/150mA 和1.2V/10mA LDO供外部使用

• 支持4路16位的PWM输出

• 支持14位的SARADC，采样频率最高500KSPS，内部集成PGA，最大16倍增益，可以实现对5路单端信号（包含1对差分信号）的采集

• 集成2路LIN接口同时支持主从节点，其中一路内部集成收发器

• 支持1路SPI接口，最高通信速率20MHz

• 集成LIN收发器物理层和数据链路层符合LIN2.x和J2602 标准

• LIN接口支持115Kbps高速模式和20Kbps常规模式的切换

• 内部集成温度传感器，精度范围±10°C

• 电源端符合ISO7637、ISO16750浪涌与瞬态电压标准

• 封装DFN16 3mm*4mm

• AEC-Q100 Grade 1，Tj=-40°C~150 °C

图 1 系统框架图（芯片内部框图）

产品优势

TCHV4018L优势如下：

• 极致的外设资源优化和性价比

针对性极简资源配置，去除冗余，提供1个SARADC、4个PWM、1个SPI、9个GPIO、2个LIN SCI接口以及2个UART，追求极致性价比。

• 单晶片设计提高性能和可靠性

TCHV4018L 采用了领先的混合信号单晶圆工艺， 将高压模拟，嵌入式存储和其它模拟和数字外设集成于单一晶片，在成本、性能、可靠性以及尺寸等方面具有突出优势。

• 低功耗
  

得益于TCHV4018L 的单晶片设计，内部单元之间的功耗模式可以灵活配置满足各种应用场景对功耗模式的要求，典型的支持LIN唤醒模式，芯片待机功耗可以实现小于70uA 的指标，可以轻松满足几乎所有车厂对零部件功耗的要求，并给外围辅助防护电路等留出额外的功耗裕量。

• 小体积
  

基于单晶片设计，以及芯片资源做了极致优化，使得整个产品的尺寸仅有3mm*4mm，相比分立和合封的芯片方案，优势非常突出。

• 良好的LIN兼容性
  

TCHV4018L LIN 收发器和数据链路层基于泰矽微成熟LIN 收发器IP设计，可以很好满足LIN2.X 和SAEJ2602:2021 等最新的LIN 兼容性要求。

• 优异的EMC特性
  

TCHV4018L 从芯片设计阶段就重点考虑了EMC问题，在电源管理和LDO等电路设计中增加了必要的防护措施，提高了PSRR性能，使得TCHV4018L 轻松通过ISO7637、ISO16750、ISO11452、CISPR25、SAEJ2962-1等相关EMC标准的测试。

典型应用场景

TCHV4018L主要有3种应用方向：

• 执行器节点
  

直流电机、车尾灯、开关、天窗、车窗、雨刮等

• 传感器节点

雨量传感、超声波雷达、PM2.5等

• 桥接扩展应用
  

LIN to LIN桥接、LIN to UART CAN桥接、UART CAN to LIN桥接等

图 2 智能执行器应用

图 3 超声波雷达应用

图 4 LIN to LIN桥接应用

图 5 阳光雨量传感器应用

图 6 电阻式或电容式惠斯通电桥传感器

生态、工具和技术支持

中国领先的高性能专用SoC芯片供应商上海泰矽微电子有限公司（以下简称“泰矽微”）发布业内首颗针对高端TWS耳机充电仓应用的SoC单芯片解决方案TCPT22，是国产高端PMIC的典型代表。TCPT22是继泰矽微2021年发布的耳机压力和入耳检测SoC TCAEXX系列之后针对TWS应用的又一重磅产品。

TCPT22集成了包括MCU、Buck、Boost、高精度电量计、保护电路、耳机通讯、出入和检测及硬件加密等功能。高效同步整流Buck 充电和同步整流Boost + Buck放电电路，可实现充电仓电池高达5C 和耳机端电池高达10C 的快速充电，在对耳机充电时，两路耳机的供电电压和电流可以独立控制，除可以实现恒压供电外，也可以实现电压跟随或恒流恒压控制实现耳机电池的直流快充，在实现快速充电的同时控制耳机的发热量，充分满足充电仓和耳机的快速补电和长续航需求。该方案还集成了耳机出入盒检测和单线通讯必需的开关和电平转换电路以实现耳机同充电仓之间快速通讯和固件的在线更新，并且灵活支持2触点和3触点耳机接口。基于芯片内部的高精度电压测量和电流测量信号链路和ADC，可以精确估计充电仓电池容量。

芯片集成了硬件加密模块，支持CRC-16/32，SHA256，AES128硬件加密，可以满足客户对固件和算法等知识产权的保密诉求。

TCPT22采用Arm® Cortex®-M0 内核，具有64K SRAM+4KB Retention RAM大容量存储器，内置高精度时钟，8路LED驱动和呼吸灯控制，硬复位和运输模式等中高端TWS 充电仓所需要的基本模块。

基于Tinywork® 专利低功耗技术，TCPT22 满足高性能的同时也实现了低功耗待机。

TCPT22 的高集成度设计大幅减少了高端TWS耳机充电盒的BOM 原件数量及系统成本，减小了PCB 面积和贴片原件的数量，提高产线的生产效率。

泰矽微首颗车规级压力和触控单芯片方案日前通过第三方权威公司全部AEC-Q100 Grade2 认证，可靠性试验完全遵从AEC-Q100 对集成电路可靠性的要求包括对非易失性寄存器数据保证时间的要求，可用于环境温度范围-40°C到105°C的大部分车载应用环境。

电动化、智能化、网联化已成为汽车行业的长期演进趋势，智能化的发展带来人机交互方式的革新，其中也包括车内传统按键向智能按键的转变，车内传统机械按键部分如方向盘、车灯和雨刷、车窗、空调，娱乐中控，启动/停车，顶部控制器和挡位控制等按键逐渐由机械开关向智能开关的方向演变，智能按键除了提供传统机械按键的功能外，也可以增加触觉反馈，指示灯光提醒等交互功能，提升驾驶员和成员的乘车体验。

在座椅方面，新的智能座椅增加了成员检测，舒适性调节，座椅按摩 成员生理健康状况检测的功能，使得乘车舒适性和乘员健康得到很好照顾。其中成员姿态的检测可以用压力传感器的方式进行检测。

在车钥匙的应用中，传统的机械按键替代为压力按键可以实现全防水设计，不用担心下水游泳车钥匙没有地方放的问题。

TCAE31是适应汽车智能化的趋势即使推出的一颗支持2路压感和10路触摸的双模单芯片方案， 可以用于上述多种场景用于替代传统机械开光并具有以下突出优势：

·同时集成压感和电容触控，自有压感和触摸算法， 采用融合算法比单纯压力或电容方式检测结果更可靠；

· 同时支持电阻型压感和电压型压感方案；

· 单芯片可实现2路压感+10路电容触控；

· 通用性强，适用于车内几乎所有人机交互场景，无论是单压感，单电容触控还是二者融合场景都可以支持；

· 已应用于包括车窗控制、中控智能按键、车钥匙按键、座椅舒适度调节按键等多种场景，方案成熟度高；

· 高性能，信号链有效分辨率高达22位，两级可调增益放大器，满足宽动态高精度的压感检测；

· 8kV HMB ESD性能，同类产品中最高；

· 超低功耗设计，静态功耗低至3uA，工作功耗低至18.7uA；

· 易开发:提供标准的开发套件、完整的应用开发指导文档，及时的现场支持，确保从研发到产品化的全流程服务。

TCAE31A的关键指标：

· 高性能:基于Arm® Cortex®-M0 内核，工作主频高达32MHz。芯片内部集成64KB Flash 和 4 KB SRAM, 16b bit RTC, DMA 等；

· 超低功耗:基于专利技术Tinywork®，传感器应用中可实现μA级待机电流，功耗业界同等配置表现最优；

· ADC 通道提供22 bit 的检测分辨率和可调动态范围；

· 单芯片支持2两路桥式传感器和TinyTouch® 10路电容传感器， 支持压力，触摸和滑条三合一功能；

· ADC 10 Hz采样静态电流仅18.7uA；ü 简洁接口配置：1个UART + 2个I2C 接口；ü 满足AEC-Q100 Grade 2（-40 °C 到105°C）；

· QFN 28 4mm×4mm×0.75mm 封装。

上海泰矽微电子有限公司（以下简称“泰矽微”）宣布，正式量产业界超低功耗TWS耳机三合一人机交互系列化芯片-TCAExxx，该系列芯片具有超低功耗、高精度、高可靠性、高集成度以及超高性价比等众多优势。

TCAE系列芯片集成了32位ARM® Cortex®-M0高性能内核，最高工作频率32MHz，内置64KB FLASH和4KB SRAM。其内部集成了高精度ADC、1024倍增益放大的超低噪声PGA，可实现高达21.5位的信号链有效精度，并配备了Offset自动消除硬件电路，可实现uV级小信号在各种环境干扰和温度漂移下的精准测量。

泰矽微还开发了独创的降低系统整体功耗的Tinywork®技术（专利号：CN111427443A），使得外设在睡眠模式下，无需内核处理器的干预也能独立工作和相互协同，可将典型应用场景的工作电流降低80%以上。外加超低功耗的睡眠模式设计，在TWS耳机人机交互应用场景中，将压力检测，滑条及入耳检测三种功能融合下的典型应用功耗控制在18uA左右，引领行业标杆水准。TCAE系列MCU具有高可靠性的典型特征，高达6kV的ESD设计免除了外部器件防护的需求，有利于非常局限的狭小空间中的硬件设计。

TCAE系列专用MCU的主要应用场景是TWS耳机的人机交互，单芯片可实现压力传感的检测和识别算法、电容滑条按键、耳机入耳佩戴识别以及电容按键的各种触摸组合。TCAE系列包括TCAE31和TCAE21两大分支产品，TCAE31“三合一”可同时实现2通道压感，4通道入耳检测和3通道滑条按键功能，TCAE21“二合一”可同时实现2通道压感和4通道入耳检测功能。在TWS耳机市场往中高端和品牌化发展的大背景下，TCAE系列所提供的超高性价比的人机交互功能会成为TWS耳机越来越不可或缺的产品配置。

TCAE系列MCU是泰矽微在“MCU+”战略路线上的又一重磅布局。后续还将在电源管理、电池管理、射频、触控等技术方向推出更多系列化“MCU+”芯片，覆盖消费，工控及汽车等各个应用领域。这种新的创新模式代表着国产MCU在技术创新、产品创新和商业模式创新等方面的探索。通过应用场景和需求的深度分析，探索产品创新；通过和行业标杆的下游厂商共同定义产品，开辟全新的商业模式和合作模式。解决了行业痛点的同时也锁定了大客户订单。这也为国产MCU的发展注入了一股新的成长力量。