市場(chǎng)背景

智能按鍵和智能表面作為汽車智能化的重要部分，目前正處于快速發(fā)展階段，電容式觸摸按鍵憑借其操作便利性與小體積的優(yōu)勢(shì)，在汽車內(nèi)飾表面的應(yīng)用越來越廣泛。對(duì)于空調(diào)控制面板、檔位控制器、座椅扶手、門飾板、車頂控制器等多路開關(guān)的智能表面需要使用到較多的MCU管腳與片內(nèi)資源，泰矽微TCAE12系列芯片可以很好地滿足此類應(yīng)用的需求。

此外，還存在另一大類應(yīng)用如閱讀燈、車窗控制按鍵、門把手、腳踢等需要使用少量按鍵，但在體積與成本等方面要求較高，市場(chǎng)需要更優(yōu)化的方案以滿足對(duì)成本與體積的要求。

泰矽微的TCAE10x系列（以下簡(jiǎn)稱TCAE10）就是針對(duì)于成本和空間要求更高的需求所開發(fā)的一款高集成度、低成本、小體積的自容式混合信號(hào)觸摸芯片。TCAE10除秉承TCAE12系列觸控芯片所具有的功能集成和優(yōu)越性能外，還進(jìn)一步集成LIN收發(fā)器與高壓電源供電，并集成硬件防水模擬模塊，大幅提升防水效果，降低整體功耗，以及進(jìn)一步提升了觸控信噪比和穩(wěn)定性。

TCAE10是目前全球唯一一款可同時(shí)實(shí)現(xiàn)超高集成度和超高觸控性能的車規(guī)觸控單芯片解決方案。TCAE10實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)外芯片的全面超越，宣告了泰矽微在全球車規(guī)觸控芯片領(lǐng)域的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)地位！

TCAE10產(chǎn)品特色

工作電壓5.5V~18V，支持40V拋負(fù)載電壓

低功耗深度睡眠功耗50uA，支持LIN喚醒

集成高壓LDO

ARM Cortex M0內(nèi)核，48MHz高頻時(shí)鐘，64KB 帶ECC Flash和4KB SRAM

集成5個(gè)通道的自容電容檢測(cè)，電容充放電頻率可調(diào)并支持調(diào)頻模式

支持模擬方式屏蔽電極功能

9路GPIO，其中5個(gè)通道支持ADC輸入，包括一對(duì)差分輸入通道

14位SAR ADC，500K SPS用于快速電容采樣

支持失調(diào)電壓補(bǔ)償?shù)膯渭?jí)PGA，1x-16x 可調(diào)增益

支持SPI和UART串口

4路16 bit PWM

集成LIN收發(fā)器物理層

數(shù)據(jù)鏈路層符合LIN2.x和J2602標(biāo)準(zhǔn)

LIN接口支持115Kbps高速模式和20Kbps常規(guī)模式的切換

內(nèi)部集成溫度傳感器，室溫精度范圍±3°C

獨(dú)立的SWD高速燒寫接口，用于產(chǎn)線的快速燒錄，大幅提高生產(chǎn)效率

供電管腳VS符合ISO7637和ISO16750浪涌、瞬態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)

封裝DFN16 3mm*4mm

AEC-Q100 Grade 1，Tj=-40°C~150 °C

芯片內(nèi)部框圖

圖 1 系統(tǒng)框架圖

TCAE10產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

極簡(jiǎn)的外圍器件節(jié)省整體BOM成本

產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段充分考慮EMC要求，只需很少外圍器件即可滿足汽車EMC要求。

全國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈單晶片設(shè)計(jì)提升性價(jià)比和可靠性

TCAE10采用了領(lǐng)先的全國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈混合信號(hào)單晶圓工藝，將高壓模擬、嵌入式存儲(chǔ)以及其它模擬與數(shù)字外設(shè)集成于單一晶片，同時(shí)對(duì)芯片功能和性能的極致優(yōu)化，在成本、性能等方面取得更好的平衡。

高性能自容式電容檢測(cè)

?TCAE10的應(yīng)用框圖如圖2所示，模擬方式屏蔽電極功能提供良好的防水性能，Shield通道工作時(shí)，跟隨檢測(cè)通道的的波形如圖3和圖4所示

?基于電荷平衡原理的電容檢測(cè)方式提供高信噪比和抗干擾性能，SNR信噪比波形如圖5

?可調(diào)電容檢測(cè)充放電時(shí)間和頻率

?自定義充放電次數(shù)和頻率平衡性能和功耗

?調(diào)頻模式改善對(duì)外輻射

?模擬開關(guān)模式充放電降低充放電時(shí)電壓上升和下降沿，降低對(duì)外輻射

?成熟的基線跟蹤算法應(yīng)對(duì)復(fù)雜的外部環(huán)境變化

圖 2 TCAE10典型應(yīng)用

圖 3 1次檢測(cè)周期的Shield波形(CH1-黃色屏蔽電極波形，CH2-綠色觸摸電極波形)

圖 4 1次充放電的Shield波形(CH1-黃色觸摸電極波形，CH2-綠色屏蔽電極波形)

圖 5 SNR高信噪比

低功耗

得益于TCAE10的單晶片設(shè)計(jì)，內(nèi)部單元之間的功耗模式可以靈活配置以滿足各種應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)功耗模式的要求。

典型應(yīng)用場(chǎng)景，支持LIN喚醒模式下，芯片待機(jī)功耗可以實(shí)現(xiàn)小于50uA的指標(biāo)，可以輕松滿足幾乎所有車廠對(duì)零部件功耗的要求，并給外圍輔助電路留出足夠的功耗裕量。

高生產(chǎn)效率

獨(dú)立的SWD調(diào)試和燒錄接口，滿足產(chǎn)線快速燒錄和調(diào)試的需求。

良好的LIN兼容性

TCAE10 LIN收發(fā)器與數(shù)據(jù)鏈路層基于泰矽微成熟LIN收發(fā)器IP設(shè)計(jì)，可以很好地滿足LIN2.X與SAEJ2602:2021等最新標(biāo)準(zhǔn)的LIN兼容性要求。

優(yōu)異的EMC特性

TCAE10從芯片設(shè)計(jì)階段就重點(diǎn)考慮了EMC問題，在電源管理、LDO等電路設(shè)計(jì)中增加了必要的防護(hù)措施，提高了PSRR性能，使得TCAE10方案可輕松通過ISO7637、ISO16750、ISO11452、CISPR25、SAEJ2962-1等相關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試。

高工作環(huán)境溫度

TCAE10支持最高150℃工作環(huán)境溫度，有效滿足小體積、高亮度閱讀燈等高溫應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

典型應(yīng)用場(chǎng)景

包括閱讀燈、門把手、尾門腳踢、方向盤離手檢測(cè)、車窗升降開關(guān)等（圖6-圖9）

圖 6 1路或2路閱讀燈

圖 7 門把手（單開關(guān)或雙開關(guān)）

圖 8 尾門腳踢檢測(cè)

圖 9 方向盤離手檢測(cè)

（單區(qū)，2區(qū)或3區(qū)模式，可選的屏蔽電極）

生態(tài)、工具和技術(shù)支持

為了便于用戶快速進(jìn)行方案的評(píng)估，助力項(xiàng)目快速落地，泰矽微提供TCAE10的EVK開發(fā)板供用戶使用，并提供完整的SDK開發(fā)包，具體可通過sales@tinychip.com.cn咨詢。

圖 10 生態(tài)工具包

2019年9月泰矽微正式成立，總部位于上海張江，目前在北京、南京、深圳均設(shè)有分子公司。公司核心團(tuán)隊(duì)成員來自Atmel、TI、Marvell、On Semi、海思等國(guó)際知名芯片廠商，均擁有20多年芯片、產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和銷售資源。

公司成立以來始終專注于各類高性能專用模擬、模數(shù)混合芯片，聚焦車規(guī)和工業(yè)類專用芯片，致力于打造具有國(guó)際水準(zhǔn)的平臺(tái)型芯片企業(yè)，通過自主創(chuàng)新已積累了近百項(xiàng)發(fā)明專利，并已經(jīng)獲得數(shù)十項(xiàng)行業(yè)領(lǐng)域的重要獎(jiǎng)項(xiàng)。短短幾年時(shí)間已經(jīng)完成十余款產(chǎn)品流片，并在車規(guī)觸控、氛圍燈、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、信號(hào)鏈、電池管理等方向的產(chǎn)品成功實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，卓越的產(chǎn)品及服務(wù)獲得了多個(gè)頭部客戶的認(rèn)可。

泰矽微在創(chuàng)立之初即獲得資本青睞，目前連續(xù)完成數(shù)輪重量級(jí)融資，累計(jì)超4億元，分別引入了包括武岳峰、浦東國(guó)資委、韋爾半導(dǎo)體、科博達(dá)、星宇股份、重慶睿博、聯(lián)益控股等各類產(chǎn)業(yè)資本與資源平臺(tái)，打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，加速泰矽微進(jìn)入國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體頭部企業(yè)的發(fā)展步伐。