Propriété d’Intel depuis quelques mois, le français Silicon Mobility, spécialiste des semi-conducteurs automobiles pour la gestion énergétique dans les véhicules électriques intelligents (et des solutions logicielles associées de contrôle), lance – sous la référence Olea U310 – la seconde génération de ses puces-systèmes multicœurs dites FPCU (Field Programmable Control Unit). Des SoC conçus pour répondre aux besoins notamment de la commande de moteur électrique, de la conversion DC/DC ou de la recharge électrique AC/DC dans les véhicules hybrides et électriques.
Intégrant les fonctionnalités de plusieurs microcontrôleurs dans une seule puce, l’Olea U310 remplace jusqu’à six microcontrôleurs distincts en assurant simultanément le contrôle en temps réel de multiples fonctions de conversion de puissance et de gestion d’énergie, tout en garantissant un niveau de sûreté de fonctionnement maximale et une cybersécurité robuste, assure Silicon Mobility. L’idée étant de contribuer à rendre les véhicules électriques plus sobres en énergie, plus légers et plus abordables et, partant, d’accélérer leur adoption à l’échelle mondiale.
Selon la société française, à laquelle L’Embarqué avait consacré un portrait détaillé de start-up en 2017, la puce-système Olea U310 est spécifiquement conçue pour répondre aux besoins de contrôle du groupe motopropulseur dans les architectures électriques à logiciel distribué. Construit autour d’une architecture hybride et hétérogène unique, le SoC est en pratique animé par trois cœurs de microcontrôleur Arm Cortex-R52 et puise sa force de trois technologies propres à Silicon Mobility.
Ainsi l’AxEC 2.0 (Advanced eXecution and Event Control) est une unité de traitement des données et de contrôle temps réel reposant sur de la logique programmable et des périphériques configurables aptes à prendre en charge plusieurs applications en parallèle grâce à de multiples bancs d’unités logiques flexibles FLU (Flexible Logic Unit) (voir illustration ci-dessus.
L’agent SiLant 2.0 (Safety Integrity Level Agent), quant à lui, se présente comme un ensemble d’unités et de fonctionnalités dévolues à la gestion du FPCU et à la sureté de fonctionnement système permettant de garantir la conformité au niveau Asil-D selon la norme ISO 26262. La génération 2.0 se décline selon une grappe multicœur et multi-FLU déterministe assurant un temps d’exécution maximal dans le pire cas.
Enfin le module FHSM (Flexible Hardware Security Module) est un sous-système consacré à la cybersécurité du FPCU qui intègre des accélérateurs de chiffrement/déchiffrement et qui s’avère conforme aux normes de cybersécurité Evita Full et ISO 21434. L’ensemble est associé à de la mémoire intégrée (RAM, P-flash, D-flash) et à des interfaces CAN FD, CAN XL et Ethernet.
Selon Silicon Mobility, un seul Olea U310 peut remplacer jusqu’à six microcontrôleurs standard et peut contrôler, par exemple, un onduleur, un moteur électrique et sa boîte de vitesses, un convertisseur DC-DC et un chargeur embarqué. Les équipementiers et constructeurs automobiles peuvent ainsi concevoir plusieurs variantes d’intégration système avec la puce Olea U310 en combinant différentes fonctions parmi les suivantes : chaîne de traction incluant le contrôle de l’onduleur et du moteur électrique avec boîte de vitesses, contrôle du convertisseur DC-DC, contrôle du convertisseur de facteur puissance, chargeur embarqué, compresseur d’air pour pile à combustible, système de gestion de la batterie, système de gestion thermique avec contrôle du compresseur électrique haute pression, gestion du refroidissement, etc.
Silicon Mobility estime être aujourd’hui le seul fournisseur proposant une solution complète combinant semi-conducteur et logiciel. Disposant déjà d’une collection étoffée de logiciels de contrôle pour chaine de tractions, la société prévoit de développer sa feuille de route avec des algorithmes toujours plus avancés comme le contrôle prédictif par les modèles avec une modulation par impulsions optimisées, l’accélération en temps réel et en local par un réseau de neurones, ou encore le contrôle d’onduleur et de moteur à tension variable.
Enfin, souligne la société française, la puce offre une capacité de traitement temps réel inégalée pour la mise en œuvre des algorithmes de contrôle les plus exigeants pour restituer une efficacité énergétique maximale. Par exemple, elle peut contrôler en parallèle jusqu’à quatre onduleurs et leurs moteurs avec une boucle de contrôle vectoriel (FOC) à près de 1 000 kHz et une précision PWM de centaines de picosecondes. Par rapport à une solution de contrôle classique, les bénéfices système seraient multiples. En plus de la réduction du nombre de composants, les premières mesures montrent une amélioration de l’efficacité énergétique de 5%, une réduction de la taille du moteur de 25% pour la même puissance, une réduction du besoin de refroidissement de 35% et une réduction de la taille des composants passifs jusqu’à 30 fois, indique Silicon Mobility.
La puce Olea U310 est équipée d’une suite logicielle complète permettant le développement d’algorithmes de contrôle simultané pour le contrôle des applications de puissance et d’énergie dans l’automobile, dont l’environnement de conception et de calibration Olea Composer et la bibliothèque de logiciels embarqués Olea Lib.
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