STマイクロエレクトロニクス、eモビリティの普及を加速させるソフトウェア定義型EV向けの車載用マイコンを発表

多種多様な電子機器に半導体を提供する世界的半導体メーカーのSTマイクロエレクトロニクス（NYSE：STM、以下ST）は、電気自動車（EV）および集中型ドメイン / ゾーン･アーキテクチャに最適な車載用マイクロコントローラ（マイコン）「Stellar Eシリーズ」を発表しました。同製品は、EVのコスト削減、航続距離の延長、および高速充電に貢献します。

従来のEVは、SiC（炭化ケイ素）ベースの高効率パワー･モジュールによって、航続距離の延長および高速充電を実現しており、先進的なSiCパワー半導体を制御するために専用の高速シグナル･プロセッサが必要でした。Stellar Eシリーズは、ソフトウェア定義型の次世代EV向けに設計されており、高速の制御ループ処理機能を内蔵しています。これにより、同製品単体でモジュール全体を制御できるため、モジュール設計の簡略化とコスト削減に貢献します。また、自動車の安全性およびセキュリティ規格への準拠を簡略化します。

STのArm® Cortex®ベースの車載用マイコン「Stellarファミリ」を拡充するStellar Eシリーズは、自動車というプラットフォームを念頭に置いて設計されています。同製品ファミリは、強力な集中型ドメイン / ゾーン･コントローラとして、EVの電気アーキテクチャを簡略化し、柔軟性や安全性の向上、および高電力化に貢献します。Stellarファミリには、統合ドメイン･システムおよび車両制御向けのStellar Pシリーズ、統合ドメインやボディ･アプリケーション向けのStellar Gシリーズも含まれています。Stellarファミリのアーキテクチャは、複数のArm® Cortex®コアを搭載しているため、高性能化とロック･ステップによる冗長化が可能で、リアルタイムのハードウェア仮想化に対応します。また、すべての製品がOver-The-Air（OTA）によるソフトウェア・アップデートに対応しています。

STのオートモーティブ & ディスクリート製品グループ バイス･プレジデント 兼 戦略的ビジネス開発 / 車載用プロセッサ & RF製品事業部 ジェネラル･マネージャであるLuca Rodeschiniは、次のようにコメントしています。「Stellarは、最先端の電動化を実現するとともに、効率的なエネルギー管理と柔軟なソフトウェア定義によって自動車のライフサイクル管理に貢献します。Stellar Eシリーズは、環境センシングや車両制御、電力変換効率の向上、高電流パワー段の安全な管理などを単体で効果的に処理できるため、EVの新たなバリュー･チェーンを実現します。また、OTAによってソフトウェアをセキュアにアップデートすることができるため、航続距離の延長や、性能･電力効率の向上に向けて、制御方法を改良することも可能です。」

Stellar Eシリーズ初の製品となる「Stellar SR5E1」は、EVのオンボード･チャージャ（OBC）や一般的なDC-DCコンバータに最適です。現在サンプル出荷中で、2023年に量産が開始される予定です。

注記 ： ソフトウェア定義型自動車への移行

自動車は、ネイティブ･アプリケーションやOTAでダウンロードされたアプリケーションがハードウェア･フレームワークに統合されたソフトウェア･プラットフォームへと進化しています。これにより、自動車メーカーは、機能の改善、セキュリティおよびセーフティ機能の更新、革新的なサービスの提供を継続的に行うことができます。EVにおいて、ソフトウェア･アップグレードとハードウェア統合は、電力効率の向上や航続距離の延長を実現する上できわめて重要な要素です。

技術情報

OBCやeドライブトレイン、各種DC-DCコンバータといったEVにおける高電力アプリケーションは、SiCパワー･トランジスタおよびダイオードを活用することで、電力効率と信頼性を飛躍的に向上させています。このような性能向上は、スイッチング周波数を従来のシリコン･パワー半導体と比べて大幅に高めることで最大化されます。

一般的な車載用マイコンは、SiCの高いスイッチング周波数に対応した速度で充電制御アルゴリズムを実行することができないため、デジタル･シグナル･プロセッサ（DSP）を追加して制御ループを処理する必要があります。このDSPは、別途コーディングが必要で、従来のマイコンとともに制御モジュールを実装する複雑さを伴うため、コストやサイズ、消費電力の増加につながります。

Stellar E（Electrification）シリーズは、通常の制御と高速制御ループの処理を1チップで実行できる車載用マイコンです。設計の簡略化や部品数の削減に貢献し、SiCベースの高効率パワー･モジュールへの移行を簡略化することで、航続距離の延長と高速充電を実現します。

また、高速A/Dコンバータ、高精度パルス幅変調（PWM）コントローラ、高速で作動する保護回路などを搭載しており、複数のパワー･コンバータを制御することができます。

さらに、自動車用機能安全規格（ISO 26262）の安全性レベルASIL-D、セキュリティ規格（HSM）、業界標準ソフトウェアとの相互運用性（Autosar 4.3.x）など、主要な車載規格に対応し、OTAによるセキュアなソフトウェア･アップデートが可能です。さまざまなソフトウェア開発ツールや、制御 / 駆動向けの一般的な開発エコシステムも提供されているため、設計簡略化に貢献します。