Beim Auswahl von elektronischen Komponenten (z. B. Kondensatoren oder Transistoren) können wir sie aus dem Angebot vieler Hersteller vergleichen und auswählen. Gleiches gilt für Displays, LED-Dioden oder Steckverbinder – dasselbe Produkt mit allen wichtigen Parametern und Funktionen ist bei vielen Anbietern erhältlich. Die Verfügbarkeit äquivalenter Komponenten wird als wichtiger Vorteil angesehen, da sie das Geschäftsrisiko verringert, Preisanstiege verhindert und insbesondere in der aktuellen Zeit der Ressourcenallokation Lieferketten flexibler macht.
Wenn es um Mikrocontroller geht, ist die Auswahl an Anbietern leider sehr begrenzt. Glücklicherweise hat sich diese Situation dank Geehy Semiconductor etwas geändert.
Viele Hersteller von elektronischen Komponenten bieten standardmäßige integrierte Schaltkreise, Operationsverstärker und andere Arten von Bauteilen an. Es gibt so viele Äquivalente, dass es einfacher ist zu beurteilen, wo sie nicht vorhanden sind oder wo das Angebot sehr begrenzt ist. Dies gilt insbesondere für fortschrittliche digitale Schaltungen wie Mikrocontroller, SoCs, FPGAs sowie proprietäre, spezialisierte Controller-Lösungen (Speicher-, Stromversorgungs-, Festplatten-, Motorcontroller), MEMS usw. Je universeller und beliebter der Chip ist, desto größer ist die Nachfrage nach Äquivalenten. In den letzten Monaten hat diese Regel stark an Bedeutung gewonnen, und das Interesse am Kauf alternativer Lösungen ist gestiegen, einschließlich der komplexeren Chips mit Mikrocontrollern an vorderster Front.
Äquivalent, kein Klon
Beim Sprechen über solche Produkte ist es wichtig, die Terminologie zu beherrschen. Der betreffende, originale (primäre) integrierte Schaltkreis, z. B. ein LDO-Spannungsregler, kann von einem anderen Hersteller auf der Grundlage desselben technologischen Prozesses reproduziert werden, indem das Mosaik auf den einzelnen Schichten kopiert und die technologischen Operationen wiederholt werden. Was entsteht, wird eine treue Kopie des Originals sein, also ein Klon. Auf diese Weise wurden früher in den RGW-Ländern westliche Chips hergestellt, einschließlich der beliebten UL1xxx-Schaltungen (Sanyo-Klone) oder des Mikroprozessors 8080. Die Struktur wurde geschliffen und fotografiert, um die immer tieferen Schichten darzustellen, und vergrößerte Papierbögen, die die Mosaike darstellen, dienten als Basis für weitere Fotolithographie. Ein Klon ist ein alternatives, aber identisches Exemplar des ursprünglichen Schaltkreises. Wenn der genannte Spannungsregler etwas allgemeiner hergestellt wird, basierend auf Parametern, Funktionalität und der Entwicklung der Struktur auf eigener Technologie - wird ein Äquivalent entstehen. Die Entwicklung des betrachteten Chips scheint nicht schwierig zu sein. Es ist bekannt, was er tun soll und welche Parameter er haben soll. Es ist also nicht verwunderlich, dass viele Hersteller Schaltungen dieser Art produzieren und sie ausgezeichnete Beispiele für Marktäquivalente sind.
Sie haben eine gemeinsame Eigenschaft - sie sind alle gleich gut, obwohl sie sich intern unterscheiden. Sie sind ein Beispiel dafür, dass man auf viele Arten zum Ziel kommen kann und dabei die geistigen Eigentumsrechte anderer respektiert. Äquivalente können identisch sein und passen auf die Platine anstelle des Original-Chips, sodass sie funktions- und gehäusetechnisch sowie in Bezug auf die Pin-Konfiguration kompatibel sind. Bei programmierbaren Schaltungen, die Firmware oder Mikrocode enthalten, können Äquivalente sich in der binären Kompatibilität von Originalen unterscheiden, und ihre Verwendung in kritischen Anwendungen wie zeitgesteuerten Anwendungen, die direkte Registerzugriffe oder undokumentierte Funktionen nutzen, erfordert deren Validierung.
Bei Äquivalenten von Mikrocontrollern muss auf die Verwendung von Peripheriebausteinen geachtet werden, wie z. B. Analog-Digital-Wandler, da der Hersteller der alternativen Lösung möglicherweise den Entwurf aus verschiedenen vorgefertigten IP-Blöcken zusammenstellt. Oftmals sind die Peripheriebausteine besser als die Originalen, zum Beispiel haben sie eine kürzere Konversionszeit, und die zentrale Einheit wurde verbessert, indem Fehler, die im Original vorhanden waren, behoben wurden. Das ist gut, aber manchmal ist eine Anpassung in der Software erforderlich.
Heutzutage ist es einfacher, einen Mikrocontroller-Äquivalenten zu erstellen, weil Cortex-Arm-Chips als IP-Blöcke verfügbar sind, die als Lizenz erworben werden können und nicht dem ursprünglichen Hersteller gehören. Viele Menschen verwechseln diese Begriffe, und daher wird der legale Äquivalent oft als Klon oder sogar als Fälschung bezeichnet. In der Praxis gibt es nur wenige illegale Klone (identisch - 1:1) auf dem Markt, da der rechtliche Schutz des integrierten Schaltkreises nach 10 Jahren ausläuft, und die Herstellung eines funktionalen Äquivalenten oft einfacher ist als die genaue Nachbildung des Originals.
Mikrocontroller von Geehy Semiconductor
Als Reaktion auf die zunehmende Popularität des Marktes für Äquivalente hat die Firma Micros eine offizielle Partnerschaft mit der Firma Geehy eingegangen, die seit 2019 Ersatz-Mikrocontroller für die ST Microelectronics produziert. Geehy Semiconductor ist ein offizieller Partner (Lizenznehmer) von ARM, was bedeutet, dass die binäre Kompatibilität der hergestellten Schaltungen hoch ist und es keine Probleme mit der Softwarekompatibilität gibt. Diese Produkte wurden von vielen Kunden getestet und haben sehr attraktive Preise. Dies ist wichtig in der heutigen Zeit, in der die Preise für solche Chips stark gestiegen sind, und dennoch ist es sehr schwierig, sie zu erwerben. Geehy produziert alternative Versionen von STM32F-Prozessoren, basierend auf ihrem eigenen Know-how und Technologieprozess. Ihre APM-Schaltungen sind Äquivalente im Sinne von FFF (passendes Form-Funktion), d. h. ein alternativer Entwurf mit derselben Funktionalität und Pin-Layout in den Gehäusen. Auf ihnen kann Software, die für STM32 vorbereitet wurde, ausgeführt werden, und in der Regel sind keine Änderungen im Code erforderlich, wenn er keine für die Architektur spezifischen Einsätze, Verweise oder zeitkritischen Routinen enthält.
To add, Geehy also supports clients and assists in making any necessary software adjustments, as they are highly knowledgeable in this area and know where potential issues may arise. This ensures that clients do not have to worry about being unable to implement them or losing a lot of time on it. The microcontrollers available in Micros' offer have been compiled in Table 1 and Table 2. A comprehensive list of microcontroller series offered by Geehy Semiconductor is shown in Figure 1. It includes circuits available in the offer as well as circuits in the preparation phase, such as the APM32A series designed for automotive applications, which require the highest level of reliability. On the other hand, the APM32E series allows clocking up to 120 MHz, and the first specimens are already available.
Professional, ambitious, and on a large scale
The APM family from Geehy is a legal proposition in terms of intellectual property. These are circuits licensed by Arm, with documentation, sold worldwide, so they are not the same as many counterfeit products of questionable legality sold exclusively in the Chinese market. This is very important because serious companies do not want to get involved in using products that may eventually turn out to be illegal. Geehy Semiconductor is not a newcomer to the market or a player with little potential. It is part of Apex Microelectronics, which has been producing chips for over 20 years and is part of the Ninestar Group, a global manufacturer of laser printers (Pantum and Lexmark brands), listed on the top 500 list of Chinese companies. At the same time, the company's capabilities are constantly being developed, and the research and development plan has been set for the next few years and is very ambitious.
Der Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung ist Dr. Jerry Zhang, der seit Jahren in den USA lebt und arbeitet und zuvor für Unternehmen wie Cadence oder Qualcomm tätig war. Der führende Wissenschaftler ist Dr. Huang Kai, einer der größten Talente in der chinesischen Halbleiterindustrie, der in dieser Branche einen hervorragenden Ruf genießt. Neben 32-Bit-Arm-Mikrocontrollern produziert Geehy auch kryptografische Schaltungen und Bluetooth-Chips. Diese Produkte sind hauptsächlich für die Industrie-, Medizin- und Automobilbranche bestimmt, wobei nur etwa 15% der gesamten Produktion in die Verbraucherelektronik gelangt. Zu den Anwendern von Geehy-Mikrocontrollern gehören weltweit bekannte Unternehmen wie Philips, IKEA, GM, BMZ, TTI, Nestle, Gibson Guitars usw.
Entwicklungswerkzeuge
Entwicklungswerkzeuge für Mikrocontroller
APM32F:
- APM32 PROG - Programmierer mit JTAG- und SWD-Schnittstelle, USB-betrieben,
- APEX-LINK - Emulator/Programmierer mit JTAG- und SWD-Schnittstelle, USB-betrieben.
Micros, als autorisierter Distributor von Geehy, bietet technischen Support für Migrationen von Lösungen anderer Hersteller.
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Micros [Artikel veröffentlicht in "Praktische Elektronik" 2022]
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