Infineon setzt mit der dritten Generation der AURIX™-Mikrocontroller seine Erfolgsgeschichte fort. Diese neue Generation bringt eine Fülle von Verbesserungen und Neuerungen mit sich, die eine erhöhte Leistung und Effizienz versprechen. Doch um das volle Potenzial dieser Technologie auszuschöpfen, ist ein grundlegendes Verständnis der neuen Entwicklungen vonnöten.
Fortgeschrittene Kernarchitektur für höhere Performance und Virtualisierung
Eine der bedeutendsten Veränderungen ist die Weiterentwicklung der Kernarchitektur auf Basis der bewährten TriCore™-Architektur (Bild 1). In der Version 1.8 ermöglicht sie Taktfrequenzen von bis zu 500MHz und bietet einen erweiterten Befehlssatz sowie die optionale Unterstützung für double precision floating point Berechnungen. Zusätzlich wurde der Systemtimer (STM) direkt in das CPU-Subsystem integriert, um eine verbesserte Rückwirkungsfreiheit zu gewährleisten.
Bild 1: Weiterentwicklung der Kernarchitektur
Die hardwareseitige Unterstützung von Virtualisierung ist ein weiterer Meilenstein in Richtung Zukunft (Bild 2). Dies erforderte auch umfangreiche Anpassungen am Konzept der Memory Protection Unit (MPU) sowie die Einführung neuer Schutzmechanismen auf Speicher- und Registerebene. Die notwendigen Anpassungen betreffen dabei nicht nur die Kernarchitektur, sondern erstrecken sich auf das gesamte System.
Bild 2: Hardwareseitige Unterstützung von Virtualisierung
Hardware-Beschleuniger für künstliche Intelligenz
Neben den TriCore™-CPU-Subsystemen gibt es nun auch eine Parallel Processing Unit (PPU), die als Beschleunigungseinheit für rechenintensive Algorithmen dient und Single Instruction Multiple Data (SIMD) Befehle unterstützt (Bild 3). Dies eröffnet neue Möglichkeiten für Anwendungen im Bereich der künstlichen Intelligenz und vereinfacht den Einsatz von neuronalen Netzen.
Bild 3: Parallel Processing Unit (PPU)
Anpassung an verschiedene Anwendungsbereiche
Auch die dritte Generation der AURIX™-Mikrocontroller (AURIX-4G) bedient sämtliche Märkte und insbesondere den automobilen und industriellen Sektor. Gerade im Automobil-Bereich ist es jedoch in den vergangenen Jahren zu einer Veränderung der Systemarchitektur gekommen, hin zu domänenbasierten Systemen. Dies wiederum erhöht nicht nur den Rechenaufwand von zum Beispiel Zonen-Controllern oder Gateways, sondern insbesondere auch die Vernetzung und Kommunikationsbandbreite. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, gibt es speziell auf diese Bedürfnisse angepasste Derivate mit erhöhter Taktrate (500MHz anstatt 400MHz) und hardware-basierte PCIe Interfaces.
Zukünftige Entwicklungen und Herausforderungen
Die verwendete Prozesstechnologie mit Strukturbreiten von 28nm bietet sowohl Vorteile als auch Herausforderungen, insbesondere im Bereich nichtflüchtiger Speicher (NVM) wie Flash. Infineon plant daher, auf neue nichtflüchtige Speichertypen wie Resistive RAM (RRAM) zu setzen.
Auch das Security-Konzept erfährt einige Änderungen, um den aktuellen Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden. Unterstützung der wichtigsten symmetrischen und asymmetrischen kryptographischen Verfahren versteht sich von selbst. Diese sind nun allerdings nicht gebündelt in einem separaten CPU-Subsystem namens Hardware Security Module (HSM) vorhanden, sondern aufgeteilt in mehrere funktionale Blöcke im Gesamtsystem. Dem Cybersecurity Real-time Module (CSRM) kommt dabei die Aufgabe der asymmetrischen Verfahren sowie eines Random Number Generators (RNG) zu, und es entspricht weitgehend der Tradition eines klassischen HSM. Für schnelleren und effizienteren Zugang zu symmetrischen Verfahren gibt es nun einen Cybersecurity Satellite (CSS), der aufgrund seiner Multikanalfähigkeit auch mehrere Tasks gleichzeitig versorgen kann (Bild 4).
Bild 4: Cybersecurity Real-time Module (CSRM)
Fazit
Die dritte Generation der AURIX™-Mikrocontroller von Infineon setzt neue Maßstäbe in Bezug auf Leistung, Effizienz und Sicherheit. Mit einer verbesserten Kernarchitektur, Unterstützung für Virtualisierung und Anpassungen an unterschiedliche Anwendungsbereiche bietet sie eine solide Grundlage für zukünftige Embedded-Projekte.
Um mehr über diese spannende Entwicklung zu erfahren, empfiehlt sich die Teilnahme an speziellen Schulungen, um das volle Potenzial dieser Technologie zu nutzen und kommende AURIX™-Projekte zu einem Erfolg zu machen.
Weiterführende Informationen
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Bildquelle: Infineon Technologies AG
