前言
電動車的趨勢來自三個主要原因: 環境意識提高，電池技術進步與市場需求。在IEA報告分析中得知，2023年全球有將近1400萬輛電動車被消費者購買，報告中並預估全球已經上路的電動車數量達到4000萬輛。在各國的政策推動下，預估到2035年其全球電動車的保有量將增長12倍。隨著電動車智能化需求提升將使內部網絡架構產生改變，於下個新世代將走向軟件定義汽車(Software Defined Vehicle, SDV)架構，這將需要更大的資料傳輸頻寬來滿足使用者的體驗和處理更智能的無人駕駛技術升級。
CAN SIC Transceiver
以目前主流SoC方案商推估軟件定義汽車架構最快上量可能在2026~2027年，此架構的導入可使車內ECU數量減少約30%。這也將轉向由車商自行開發軟體，目的是讓使用者自行下載更新。這不同於現在主流架構，未來將可節省更換硬體而耗費的時間與成本。同時也因在軟件定義汽車架構導入下，新架構的區域控制器需要大資料頻寬來處理更多的訊息量。CAN總線收發器的升級與車載乙太網路的導入，將滿足更大資料頻寬的需求。譬如，CAN FD (Flexible data rate)將升級為CAN SIC (Signal Improvement Capability)，速度由5Mbps提升到8Mbps．而區域控制器後端到主核心控制電腦則導入車載乙太網技術, 其速度達10Mbps ~ 1Ｇbps或更高。
新一代的軟件定義汽車架構導入後，其控制器間的網絡連接方式將變得複雜，此複雜的網絡連接方式將會使得通訊總線上看到訊號品質下降產生訊號反射的問題，導致已廣泛使用的CAN FD物理層技術無法滿足應用升級。AZKN9325P是內建抑制振鈴技術的CAN SIC總線收發器，並且滿足CiA 601-4以及ISO 11898-2:2024標準。透過自有開發的技術專利，可在高速傳輸下仍滿足車廠要求的電磁兼容規格。在以下兩種情境應用下建議選擇CAN SIC應對，首先針對欲提升網絡拓樸架構成為星型，或是菊花鏈加雙星型架構(Hybrid topology)應用，透過抑制振鈴技術可應對此複雜拓樸類型導致訊號嚴重反射的問題。第二，欲在現有硬體架構下提升更高的傳輸頻寬，如通訊封包速度由2Mbps提升到5Mbps或更高速的應用。
AZKN9325P原理是當發送器(Transmitter)輸出由低阻抗狀態(Dominant state)，轉換成高阻抗 (Recessive state)狀態時候，透過芯片內部電路適當控制總線阻抗匹配的技術，來偵測複雜網絡拓樸下可能造成的訊號反射現象而進行抑制。透過TX-based方式來實現訊號優化技術，把TXD 訊號上升緣到訊號改善階段結束的時間控制在最大值530ns以內．並且，以TX-based基礎來設計的CAN SIC，以車廠網絡節省電源角度來看是符合期望的架構。動作模式支援STB模態，可依據ECU功能定義在待機模式下，透過關閉收發器內部高速接收器(Receiver)來達到省電的機制。關於基本電性參數在通訊線可承受最高電壓達±42V，並可支援1.8V SoC和FPGA直接連接訊號。在ESD部分，ISO 7637, HBM與CDM等級也都超過德國車廠的內部標準。更在對外的通訊總線提供符合IEC 62228-3標準定義的靜電防禦等級達±8kV。也可提供一級供應商在設計控制器電路時，依據不同車廠測試要求來評估取消外部保護元件的可行性。
嚴謹的測試評估
評估CAN SIC總線收發器是否符合汽車環境的使用，可參考收發器供應商提供的ISO16845-2一致性測試和IEC 62228-3:2019 CAN總線收發器的電磁兼容測試報告。一致性測試計畫定義出檢測的類型與架設方式，是用於檢測收發器元件是否符合相關標準以確保產品質量的測試流程。其內容包含靜態 (Static tests) 與動態測試 (Dynamic tests)。而電磁兼容測試目的是，用測量與測試來類比和評價CAN總線收發器在通訊情況下的電磁相容性能，在報告中須滿足最高速度和最高等級的要求，才能確保符合汽車在不同種類控制器與傳輸速度的應用。在CAN SIC評估方面，負責提供測試規劃的公司針對帶有抑制振鈴技術的收發器，額外增加5Mbps檢測項目。另外，還特別針對抑制振鈴技術是否符合時序要求的單體元件測試(Single Device Test)規劃。此單體元件測試採用在1%誤差範圍內的電容和電阻，且電感在5%誤差範圍的參數搭配出振鈴網絡，再透過CAN FD收發器進行觀察來判斷結果。
圖一是CAN FD與CAN SIC分別模擬在1Mbps與8Mbps傳輸環境下，由TXD輸入原始訊號再搭配CiA 601-4標準定義的振鈴網絡下所呈現的抑制振鈴效果的比對。在總線由顯性狀態(Dominant State)轉換到隱性狀態(Recessive State)時，相較於無抑制振鈴技術的AZKN9125P，可觀察到當使用帶有抑制振鈴技術的AZKN9325P，其RXD訊號並沒有產生錯誤的轉態行為，證明可保證通訊的可靠度與穩定性。
圖一、比對CAN FD與CAN SIC兩種收發器在1Mbps與8Mbps兩種傳輸環境下的抑制振鈴效果
結論
我們的使命是持續開發新一代CAN總線收發器技術，通過提升傳輸速度和支援更省電模式，協助電動車向更智能的應用邁進。AZKN9325P CAN SIC預期將在軟件定義汽車架構中得到廣泛應用，並逐步擴展至工業自動化和現場硬體升級。面對智能化的未來，我們將從網絡角度出發，針對特定控制器實現節能，穩步推出符合車廠需求的產品，並持續推動汽車行業的創新。
參考資料
◎ The International Energy Agency (IEA), https://www.iea.org/
◎ C&S group GmbH, https://www.cs-group.de/