摘要

从延长便携式设备电池寿命，到提高处理效率和响应能力，瑞萨的40纳米MCU技术正在重新定义嵌入式系统的可能性。

Markus Vomfelde

Director

瑞萨以其卓越的40纳米工艺技术彻底改变了微控制器技术的格局，致力于开发新一代微控制器。凭借对高集成度、能效、性能和可扩展性的高度重视，瑞萨的40纳米MCU已成为行业的新标杆。这些MCU利用较小的晶体管尺寸和优化的电路设计，为各种应用提供了无与伦比的能力。从延长便携式设备电池寿命，到提高处理效率和响应能力，瑞萨的40纳米MCU技术正在重新定义嵌入式系统的可能性。让我们深入探讨这些MCU所具有的变革性特质和优势，使其位列创新前沿。

探索瑞萨40纳米制程技术的主要特性和亮点

瑞萨的微控制器单元（MCU）工艺技术一直在迅猛发展，以满足半导体行业的需求。高性能和高集成度的MCU犹如敏捷的大师在演奏先进技术的交响乐，将各行各业的生产力和创新推向新的高度。借助我们闪电般的执行速度、无缝连接和处理大量数据的能力，这些MCU已成为现代工业系统的支柱，实现实时控制、智能自动化和数据驱动的决策。瑞萨正在积极缩小工艺节点的尺寸，其中最受欢迎的是40纳米技术。瑞萨早在2013年就率先推出了基于40纳米的MCU，随后不断发展这一技术，以提供高性能和高集成度，以满足各种苛刻的应用需求。瑞萨的40纳米制程技术旨在集成高速连接、高级安全功能以及对人工智能和机器学习等高级功能的支持。

借助40纳米技术的先进工艺，瑞萨的MCU集成了具有更高分辨率、更高采样率和更高线性度的模数转换器（ADC）。此外，分辨率更高的数模转换器（DAC）能够产生高质量的模拟输出信号。通过推动工艺技术的发展，瑞萨不断提升其MCU的性能和功能，为工程师提供满足各种应用所需强大模拟功能的创新设计解决方案。瑞萨MCU工艺技术发展的趋势包括缩小工艺节点、集成高级功能、注重能效和提高处理能力。随着这些趋势的不断发展，瑞萨已做好了准备来满足半导体行业不断变化的需求。

瑞萨的40纳米工艺MCU功能和支持应用

瑞萨的40纳米MCU采用了一种被称为40纳米节点的工艺技术。基于这一技术，瑞萨的MCU提供了领先的功能和终极集成，具体如下表所示。

高端40纳米MCU特性

性能：多核并拥有更高的计算频率

功耗更低：降低50%的功耗

集成：大容量闪存

可靠性：长达20年的数据保留能力

这种工艺技术指的是制造MCU时使用的晶体管和互连的尺寸。瑞萨在其汽车微控制器单元（MCU）中采用了分栅金属-氧化物-氮化硅-氧化物-单晶硅（SG-MONOS）技术，这使得其在行业中脱颖而出并带来了众多的优势。作为拥有30多年的电荷俘获型非易失性存储器（NVM）生产经验的瑞萨，已成为提供卓越功能和可靠性解决方案的领导者。瑞萨利用电荷俘获型非易失性存储器（NVM）技术实现更快的性能，并在其MCU中集成大容量闪存。这项技术能够实现高效的数据存储和检索，从而缩短访问时间并提高系统性能。瑞萨还将大容量闪存集成到其MCU中，减少了对外部存储设备的需求，增强了MCU的功能。

40纳米制程技术的一个突出优势是其世界级的高速随机读取性能，这使得瑞萨成为这方面的行业前沿。快速高效地访问数据的能力在许多应用中至关重要，而瑞萨的40纳米MCU在这方面提供了无与伦比的性能。此外，瑞萨的40纳米制程技术，还提供了最快的闪存访问速度，无需等待的状态，这意味着可以快速读取和写入数据，从而提高系统响应能力并减少延迟。这一优势在实时应用中尤为显著，因为快速数据访问对于无缝操作至关重要。

瑞萨的40纳米工艺技术还采用了基于电荷俘获机制的离散存储节点架构。这种设计确保了高可靠性和可扩展性，使MCU能够承受苛刻的工作条件，并适应不断发展的行业要求。此外，集成氮化薄膜存储（SiN）技术实现了薄型单元设计，使MCU与先进的逻辑工艺兼容。

通过分栅源端热电子注入（SSI）编程的实施，瑞萨的MCU实现了低功率编程操作。这有助于提高能效，降低功耗，并延长便携式设备的电池寿命。为了进一步提高性能和能效，瑞萨采用了低电压字线驱动，并消除了读取访问路径中的高电压。这些优化措施实现了超过400MHz的高速随机读取操作，同时保持较小的区域尺寸。高性能、低功耗和紧凑尺寸的结合使瑞萨的40纳米MCU成为各种应用的理想选择。

瑞萨的40纳米技术为各种工业、消费和汽车应用带来了显著的优势。其中，一些领先优势包括电荷捕获NVM产品、世界一流的高速随机读取性能、最快的闪存访问、高可靠性、可扩展性和优化的电路设计。瑞萨持续推动MCU技术的发展，这些进步使工程师能够为性能、功效和尺寸至关重要的各种行业的设计创新提供高效的解决方案。

瑞萨MCU为当前技术带来的附加值

瑞萨的40纳米工艺技术已经开发出一系列具有先进特性和功能的MCU和MPU。以下是一些采用瑞萨40纳米制程技术的MCU产品示例，以及它们的功能和应用支持介绍：

RX72N系列

这组MCU是为工业自动化和控制应用而设计的。它具有高性能32位RXv3 CPU内核、高达4MB的闪存和高达640KB的随机存储器（RAM）。RX72N系列还支持以太网、CAN和USB通信接口，适合机器人、电机控制和工厂自动化等应用。

有关RX72N产品的更多信息，您可点击下方链接查看：

RX72N

在竞争激烈的全球半导体市场，制造商一直在努力缩短产品上市时间。同时，他们对流畅、高分辨率图形显示器的需求也在日益增长。为了满足这些市场需求，英飞凌科技股份公司（FSE代码：IFX / OTCQX代码：IFNNY）宣布与科尤特（Qt Group）展开战略合作。科尤特是一家全球软件公司，为整个软件开发生命周期提供跨平台解决方案。此次合作将科尤特的轻量级、高性能图形框架加入到英飞凌拥有图形功能的TRAVEO™ T2G cluster微控制器系列，标志着图形用户界面（GUI）开发模式的转变。

TRAVEO T2G集群

如今的微控制器具有丰富的图形功能，能够实现紧凑设计、高成本效益和更低的功耗。凭借即时启动、占用空间小和实时处理效率高等特点，它们被广泛应用于汽车仪表盘、两轮车、建筑机械、工业、医疗等各个领域。英飞凌的TRAVEO T2G MCU专为满足这些应用需求而设计，尤其是TRAVEO T2G cluster系列。该系列器件可为图形用户界面提供出色的刷新率和达到全高清水平的分辨率。英飞凌通过将Qt图形解决方案直接集成到这些MCU中，进一步优化了这些器件并实现了智能渲染技术，其优点包括：

• 内存利用效率较市场平均水平提高多达5倍。

• 启动时间较市场平均水平加快多达2倍。

• 产品从设计到生产的上市时间缩短多达50%。

科尤特MCU产品总监Toni Paila表示：“无论是在汽车、医疗还是工业自动化领域，图形质量高的响应式用户界面都必不可少。但用于这些应用的MCU一般缺少集成化的高级设计和开发工具，尤其是适用于现代用户界面的工具。因此，我们十分高兴能够帮助英飞凌填补这一缺口，使设备制造商能够在他们的MCU上提供出色且内存占用少的用户界面，最终让设计人员能够创造出之前因资源限制而被认为不可能实现的图形用户界面。”

英飞凌科技微控制器产品线副总裁Ralf Ködel表示：“凭借科尤特高效的设计和开发工作流程，以及30多年来在不同行业的生产经验，我们加快了用户界面应用的开发速度。通过将这一效率扩展到我们的微控制器，我们的客户可以大大缩短产品从设计到生产的上市时间。”

4月9日至11日，科尤特将在2024年德国纽伦堡嵌入式展览会（Embedded World 2024）4号展厅4-258号展位现场展示英飞凌TRAVEO™ T2G MCU。

供货情况

近日，紫光同芯宣布，其搭载Arm® Cortex®-R52+内核的新一代THA6系列MCU，顺利通过了国际权威认证机构SGS关于功能安全开发流程体系和功能安全产品设计的评估，荣获符合ISO 26262标准的ASIL D等级功能安全流程体系认证、功能安全ASIL D Ready产品认证两项资质。这标志着该款产品成为国内首颗通过ASIL D产品认证的Arm Cortex-R52+内核MCU芯片，达到了功能安全的最高等级要求。作为紫光同芯在汽车电子功能安全领域的最新成果，新一代THA6系列MCU在性能、安全性和可靠性等方面均具有显著优势。目前，该产品已顺利进入流片阶段，将助力国内汽车“新四化”的创新发展。

安谋科技智能物联及汽车业务线负责人赵永超表示：“Arm架构作为当前主流的车载计算芯片架构，已成为国内外众多汽车电子厂商的首选，基于Arm架构的汽车产业生态也愈发‘枝繁叶茂’。安谋科技始终致力于将Arm前沿技术和产品引入国内市场，此次，紫光同芯MCU产品搭载了Cortex-R52+内核，并通过了权威功能安全认证，其产品实力获得了业界认可。未来，安谋科技将依托全球领先的Arm IP与本土创新的自研业务，与紫光同芯紧密携手，共同打造高品质的车芯产品，并为其产品研发与商业化落地提供坚实的技术与生态支撑。”

紫光同芯汽车电子事业部常务副总经理黄钧表示：“紫光同芯作为紫光集团汽车电子与智能芯片板块的核心企业，拥有20多年的研发与量产经验，在汽车电子等前沿领域不断深入拓展，致力于为全球客户提供更具竞争力的新技术、新产品。安谋科技的高性能异构计算平台与紫光同芯的车规MCU芯片产品需求高度契合，本次获颁认证不仅是对我们双方在功能安全产品领域深入合作的肯定，也为双方进一步加强合作奠定良好基础。期待日后与安谋科技各施所长，协力创新，共同拥抱智能汽车芯机遇。”

当前，新能源汽车渗透率和汽车智能化水平正在不断攀升，动力域和底盘域对功能安全等级的要求日趋严苛，如何确保关键组件的功能安全成为保障汽车安全行驶的首要前提。ISO 26262标准作为全球电子零部件供应商进入汽车行业的准入门槛之一，涵盖了功能安全的整体开发过程，其规定的ASIL D等级代表了最高的安全需求标准。在汽车控制类芯片中，以底盘域MCU为代表的核心部件大多要求达到ASIL D功能安全等级，因此已形成较高的行业壁垒，亟待国产汽车MCU厂商加速破局与技术创新。

紫光同芯新一代THA6系列MCU成功通过了国际权威认证机构SGS的全面检测与专业验证，获颁ASIL D功能安全流程体系和产品Ready双认证，并且符合AEC-Q100 Grade1标准。该产品最多配备6组Arm Cortex-R52+内核（含锁步），主频最高达400MHz，内置大容量的嵌入式非易失存储器，拥有出色的实时性和多核性能表现，可提供自研软件开发工具包（SDK）和微处理器抽象层（MCAL），适配主流Arm编译器工具链，能够满足传统燃油车和新能源汽车在动力、底盘、车身、智驾等需要高安全特性的应用需求，同时可支持域控制器、区域控制器等新的应用场景，为新的汽车电子电气架构提供良好的软硬件基础。

芯片IP作为车载计算控制芯片的基础与核心，对汽车智能化发展起到了至关重要的底层支撑作用。而Armv8-R架构已被视为高端实时计算的标准，其优势在日益复杂的汽车智能化系统中尤为突出。其中Arm Cortex-R52+为该系列的最新产品，可满足汽车行业对功能安全与实时设计灵活性不断激增的需求。Cortex-R52+的产品特点包括，能够通过硬件来实现软件隔离，在保护安全关键代码的同时，显著减少了安全相关任务所需的认证代码，从而节省了时间、成本和工作量。此外，该产品借助虚拟化功能，支持多个操作系统，避免了增加ECU的数量。其高性能多核集群更是为确定性系统提供了实时响应能力，在Cortex-R系列中具有最低的延迟。出色的技术特点加上Arm生态系统中的平台和工具赋能，Cortex-R52+能够助力汽车行业合作伙伴高效且可靠地开发各类汽车功能应用软件，满足汽车智能化的发展需求。除Arm IP以外，紫光同芯也正在开发搭载安谋科技自研“星辰”CPU系列IP的相关芯片产品，进一步丰富其MCU芯片产品矩阵，为用户提供更多样化、更高性能的选择。

目前，紫光同芯的汽车芯片产品与解决方案已成功导入业内头部车企和知名Tier1厂商，为本土汽车半导体产业的创新跃迁注入强大动力。面对汽车“新四化”的革新浪潮，安谋科技与紫光同芯将继续紧密合作，融合双方在汽车电子设计领域的深入市场洞察与技术积累，携手为本土汽车产业带来具备更高安全性和计算性能的车规级芯片产品，满足智能座舱和智能驾驶技术不断演进的多元化计算需求，共同推动汽车芯片国产化进程。

声明：Arm和Cortex是Arm Limited (或其子公司) 的注册商标。

2024年3月4日，上海 - 国产高性能微控制器厂商上海先楫半导体科技有限公司（先楫半导体，HPMicro）在其丰富的高性能微处理器产品组合的基础上，推出新一代数字仪表显示及人机界面系统应用平台——HPM6800系列。该系列产品结合主频600MHz RISC-V CPU内核，算力高达1710DMIPS，采用了芯原的高性能2.5D OpenVG GPU，支持OpenVG Lite图形库和2D图形加速PDMA，内置1MB RAM，支持DDR2/DDR3/DDR3L接口，集成2组 4 Lane MIPI-DSI/LVDS-Tx 显示接口和2组 2 Lane MIPI-CSI/LVDS-Rx 摄像头接口，单芯片MCU开发简便，启动时间低至百毫秒，系统功耗低，赋予数字仪表显示和人机界面应用巨大的发展潜力。

HPM6800系列是先楫半导体在已有的高性能MCU系列产品中的又一个创新与突破。除了秉承先楫高性能芯片一贯的强大算力、精准控制、卓越通讯等特点，HPM6800更聚焦于将高效的图形处理、复杂的人机界面及实时的信号控制三项功能融合并集成一体，最大限度地发挥系统效能，把显示控制类的国产MCU产品带到了前所未有的新高度。我们期待搭载HPM6800高性能MCU的多媒体系统解决方案在工业HMI、汽车仪表以及更广阔的市场领域的应用落地。

先楫半导体CEO 曾劲涛

此次合作将芯原功能丰富且低功耗的2.5D图形处理器（GPU）IP与先楫基于RISC-V的高性能MCU相结合，旨在共同推出领先的优秀产品，以应对显示领域不断增长的市场机遇。在过去十多年里，芯原的2.5D GPU IP已经广泛应用于许多领先的汽车和工业产品中。我们非常期待能将这项成熟的图形处理技术引入RISC-V生态系统，满足更广泛的客户需求。

——芯原执行副总裁、IP事业部总经理 戴伟进

芯原支持OpenVG的2.5D GPU IP能够为MCU/MPU设备提供高能效的图形处理和优质的图像输出，同时显著降低CPU负载。凭借其成熟的可扩展性，该GPU已广泛应用于领先的汽车、工业和可穿戴产品中。此外，芯原还与领先的GUI软件服务提供商展开合作，以丰富面向GPU关键应用的生态系统，有效加快客户产品的上市进程。

产品简介

• 主频 600MHz RISC-V CPU内核

• 片上内存1MB

• 支持扩展内存 DDR2-800，DDR3/DDR3L-1333

• 17×17 417 BGA P0.8 封装

• −40­°C 至 +105­°C 工作环境温度

增强图像系统：

2.5D OpenVG 1.1 GPU

2组 4 Lane MIPI-DSI/LVDS-Tx 显示接口

2组 2 Lane MIPI-CSI/LVDS-Rx 摄像头接口

2D 图形加速

LCD控制器支持 8图层 Alpha-blending

1920 × 1080 分辨率显示屏刷新率可达 60fps

集成 JPEG 编解码器可实现快速 JPEG 编码和解码，减轻处理器负荷

音频：

4个 8通道全双工I2S 和 1个数字音频输出

多路语音和数字麦克风接口

外设：

1个内置PHY的高速USB，千兆以太网口，多达 8路 CAN/CAN-FD及丰富的UART、SPI、I2C等外设

1个 2MSPS 16 位高精度 ADC，配置为 12位精度时转换率可达 4MSPS

多达 36路32位定时器，3个看门狗和 RTC

应用市场

先楫HPM6800系列集高算力、低功耗、高集成度和出色多媒体能力等特点，是一款特别适合于带复杂图形图像处理、数字仪表显示、高性能多媒体用户界面应用的新一代应用平台。其中，HPM6800高度集成的特性，无需电源管理子系统，有助于降低系统成本。适合以下目标应用，但不仅限于这些应用：

• 汽车仪表/摩托车仪表/工程车仪表

• 人机交互界面（HMI）

• 电子后视镜（CMS）

• 车身域控（ECU）

• 车载通信终端（TBOX）

• 网关（Gateway）

• 智能管理系统平台

• 视觉/语音辅助产品

• 工业相机

• 高端医疗设备

为了加速 HPM6800系列产品的市场应用推广，先楫半导体已与合作伙伴推出全液晶数字仪表、CMS电子后视镜等行业解决方案，更多应用方案及详情，敬请咨询先楫半导体客户经理。

（全液晶数字仪表方案）

（CMS电子后视镜方案）

HPM6800EVK

HPM6800 开发套件现已在先楫半导体官网正式开售，售价￥1,499，现在下单购买还赠送配套的HPM6800EVK显示转接板，含单路LVDS_DSI、MIPI_DSI、MIPI_CSI三个接口，免开发快速接入，提升工作效率。借助这一套开发工具可以让用户在投入大量资源进行具体产品开发之前，有效评估目标处理器的功能和特性，降低产品开发的风险，所有HPM6800 EVK的硬件设计文件均可从先楫半导体官网免费下载。

（HPM6800EVK评估板）

（HPM6800EVK显示转接板）

先楫HPM6800 EVK 开发套件，官方购买链接：