Microchip SAM9X75 ไมโครคอนโทรลเลอร์ยานยนต์แบบไฮบริด – พลัง ARM9 ยังไม่ตายในปี 2026

เมื่อ Microchip เปิดตัว SAM9X60 ในปี 2020, เรารู้สึกประหลาดใจที่ได้เห็นชิป SoC รุ่นใหม่ที่ยังคงใช้คอร์แบบดั้งเดิมอย่าง ARM926EJ-S แต่สิ่งที่น่าประหลาดใจยิ่งกว่าคือการที่บริษัทเดินหน้าต่อด้วยชิป SAM9X75 แบบ System-in-Package (SiP) แบบไฮบริดที่ผ่านมาตรฐานยานยนต์ (AEC-Q100 Grade 2) โดยยังคงใช้คอร์ ARM9 แบบคลาสสิก พร้อมหน่วยความจำ DDR2 หรือ DDR3L ที่รวมอยู่ภายใน

รุ่นแรกคือ SAM9X75D5M ซึ่งมาพร้อมหน่วยความจำ DDR2 ขนาด 512MB ภายในแพ็กเกจเดียวกัน นอกจากนี้บริษัทยังออกแบบรุ่น SAM9X75D1G ที่มี DDR3L ขนาด 1 Gbit และรุ่น SAM9X75D2G ที่มาพร้อม DDR3L ขนาด 2 Gbit โดย SAM9X75 เป็น Hybrid MCU ที่ใช้ ARM9 ที่มุ่งเป้าไปยังนักพัฒนาที่ต้องการสภาพแวดล้อมการพัฒนาแบบ MCU แต่ยังคงได้รับประโยชน์จากประสิทธิภาพการประมวลผลและความสามารถด้านการแสดงผลที่สูงกว่าในระดับไมโครโปรเซสเซอร์ เหมาะสำหรับงานด้าน HMI ในอุตสาหกรรมยานยนต์และยานยนต์ไฟฟ้า (e-mobility)

สเปคของ Microchip SAM9X75D5M :

• CPU subsystem
  • คอร์ประมวลผล – ARM926EJ-S ทำงานที่ความถี่สูงสุด 800 MHz (เพิ่มขึ้นอย่างมากจากรุ่นเดิมที่ 400–600 MHz)
    แคชข้อมูล (Data Cache) 32 KB และแคชคำสั่ง (Instruction Cache) 32 KB และ Memory Management Unit (MMU)
• หน่วยความจำ
  • DDR2 SDRAM ขนาด 512 Mbit (รุ่น SAM9X75D5M)
  • DDR3L SDRAM ขนาด 1 Gbit (รุ่น SAM9X75D1G)
  • DDR3L SDRAM ขนาด 2 Gbit (รุ่น SAM9X75D2G)
  • SRAM ภายใน 64 KB (SRAM0) เข้าถึงได้ภายใน 1 cycle ที่ความเร็วระบบ
  • หน่วยความจำ OTP ขนาด 10 KB สำหรับจัดเก็บกุญแจความปลอดภัย
• สตอเรจ
  • External Bus Interface (EBI) รองรับ NAND Flash แบบ 8-bit พร้อม ECC แบบ multi-bit ที่ตั้งโปรแกรมได้สูงสุด 24-bit
  • คอนโทรลเลอร์ Quad/Octal SPI (QSPI/OSPI)
  • 2x อินเทอร์เฟซ SD/MMC แบบ 4-bit
  • ROM ภายในรวม 176 KB (ประกอบด้วย Secure Bootloader 80 KB และ ROM สำหรับตาราง ECC ของ NAND Flash 96 KB)
• การแสดงผล
  • รองรับ 4-lane MIPI DSI, LVDS และ Parallel RGB แบบ 24-bit ผ่าน GFX2D
  • รองรับหน้าจอขนาด 10.1 นิ้ว ความละเอียด XGA (1024 × 768)
• กล้อง
  • Image Sensor Controller (ISC) รองรับมาตรฐาน ITU-R BT.601/656/1120 สูงสุด 5MP
  • รองรับเซนเซอร์แบบ RAW Bayer 12-bit, YCbCr, ขาวดำ และ JPEG (สูงสุด 12-bit)
  • รองรับ 4-lane MIPI CSI-2 และอินเทอร์เฟซแบบขนาน
• เสียง
  • 1x I2S แบบหลายช่อง พร้อมรองรับ TDM
  • 1x Synchronous Serial Controller (SSC)
  • 1x คอนโทรลเลอร์ Class-D รองรับการเชื่อมต่อแบบ single-ended หรือ bridge-tied load
• เครือข่าย – Gigabit Ethernet (10/100/1000 Mbps) พร้อม TSN
• USB
  • 1x USB Device แบบ High-speed
  • 3x USB Hosts แบบ High-speed (มีทรานซีฟเวอร์ภายในทุกช่อง)
• อุปกรณ์ต่อพ่วง (Peripherals)
  • ADC 12-bit 8 ช่อง รองรับหน้าจอสัมผัสแบบ resistive 4/5 สาย
  • PWM 16-bit 4 ช่อง
  • 2x Timer/Counter แบบ 32-bit (3 ช่อง)
  • 2x Periodic Interval Timer ความละเอียดสูง 64-bit
• การขยาย
  • สูงสุด 106x programmable I/O lines (ในแพ็กเกจ SiP ใช้งานได้จริง 67 ขา)
  • 12x Flexcoms (รองรับ USART, SPI, I2C)
  • 2x อินเทอร์เฟซ CAN-FD
• ความปลอดภัย
  • SHA และ HMAC (สอดคล้องมาตรฐาน FIPS PUB 180)
  • AES (รองรับกุญแจ 128/192/256-bit)
  • TDES (อัลกอริทึมแบบ 2-key หรือ 3-key)
  • การเชื่อมต่อ AES/SHA เพื่อเร่งความเร็ว IPsec ด้วยฮาร์ดแวร์
  • True Random Number Generator (TRNG)
  • Physical Unclonable Function (PUF) พร้อม DRNG
• อื่น ๆ
  • PLL เฉพาะทางหลายชุด (System, USB High-Speed 480 MHz, Audio, LVDS, MIPI D-PHY)
  • โหมดพลังงานต่ำพิเศษ (ULP0, ULP1) ที่ตั้งค่าได้ด้วยซอฟต์แวร์
  • โหมดสำรอง (Backup mode) พร้อม RTC และตัวควบคุมการปิดระบบ
• แรงดันไฟเลี้ยง – 3.3V ถึง 5.5V
• แพ็กเกจ – 243-ball TFBGA ขนาด 16 × 16 มม. (pitch 0.8 มม.)
• อุณหภูมิการทำงาน – −40°C ถึง +105°C (ระดับยานยนต์)
• มาตรฐาน – AEC-Q100 Grade 2 (สำหรับงานยานยนต์)

ตามที่กล่าวไว้ในบทนำ Microchip เรียกอุปกรณ์นี้ว่า “Hybrid MCU” โดยเฉพาะ แม้ในทางเทคนิคจะเป็น MPU เนื่องจากถูกออกแบบมาให้สามารถพัฒนาโปรแกรมในลักษณะเดียวกับ MCU (แบบ bare-metal หรือ RTOS) ขณะเดียวกันก็มีอุปกรณ์ต่อพ่วงในระดับ MPU รวมอยู่ด้วย นอกจากนี้ Microchip ยังระบุว่าแนวทาง Hybrid นี้ช่วยให้ระบบสามารถบูตได้ภายในระดับมิลลิวินาที ซึ่งเร็วกว่าระบบ MPU ที่ใช้ Linux ทั่วไปที่ต้องใช้เวลาบูตนานกว่ามาก

ชิป SAM9X75 สามารถพัฒนาโปรแกรมได้ด้วย MPLAB X IDE และรองรับเฟรมเวิร์ก MPLAB Harmony v3 สำหรับงาน Embedded โดยรองรับ RTOS หลายตัว เช่น FreeRTOS และ Eclipse ThreadX รวมถึงการพัฒนาแบบ C ในลักษณะ bare-metal สำหรับงานด้านกราฟิกและ HMI นักพัฒนาสามารถใช้ Microchip Graphics Suite หรือเฟรมเวิร์กจากผู้พัฒนาภายนอก เช่น LVGL และ Embedded Wizard เพื่อพัฒนาอินเทอร์เฟซผู้ใช้ (GUI) บนอุปกรณ์ที่มีหน้าจอและ 2D graphics engine ภายในตัวได้

เพื่อให้กระบวนการพัฒนาง่ายขึ้น Microchip ได้นำเสนอบอร์ดพัฒนา SAM9X75 Curiosity โดยทำตลาดในชื่อ SAM9X75 Early Access Curiosity Wireless Kit และ SAM9X75 Curiosity LAN Kit ซึ่งทั้งสองรุ่นมีพื้นฐานเหมือนกัน และใช้ SAM9X75D2G ซึ่งเป็นเวอร์ชันเชิงพาณิชย์/อุตสาหกรรมของ MCU รุ่นนี้ บอร์ดพัฒนามาพร้อมหน่วยความจำ DDR3L สูงสุด 2 Gbit รองรับอินเทอร์เฟซจอแสดงผลและกล้อง เช่น MIPI DSI, LVDS, RGB, MIPI CSI-2 และกราฟิก 2D (GPU) รวมถึง Gigabit Ethernet พร้อม TSN, USB, CAN-FD และฟีเจอร์ด้านความปลอดภัยต่าง ๆ เช่น secure boot, TRNG, PUF และตัวเร่งความเร็วด้านการเข้ารหัส (crypto accelerators) นอกจากนี้ชุดคิทยังรวมอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้แก่ NAND แบบ SLC ขนาด 4 Gbit, QSPI NOR ขนาด 64 Mbit, Ethernet PHY ผ่าน daughter card รุ่น LAN8840, Bluetooth โมดูล RNBD451, Wi-Fi (ผ่านโมดูล M.2), ช่องใส่ microSD card, GPIO header แบบ 40 ขา, ระบบจัดการพลังงานที่ปรับแต่งมาอย่างเหมาะสม ความแตกต่างหลักระหว่างสองรุ่นคือ รุ่น Wireless Kit จะเพิ่มโมดูล Wi-Fi และ Bluetooth สำหรับงานที่ต้องการการเชื่อมต่อไร้สาย, รุ่น LAN Kit จะเน้นการเชื่อมต่อ Ethernet และการใช้งานทั่วไปสำหรับการประเมินระบบ

นอกจากนี้ Microchip ยังมีการสนับสนุนการออกแบบอ้างอิง (reference design) สำหรับ SAM9X75 System-on-Module (SoM) อีกด้วย โมดูลนี้สามารถกำหนดค่าให้ใช้ SAM9X75 ได้ทั้งเวอร์ชันยานยนต์และอุตสาหกรรม พร้อมหน่วยความจำ DDR2/DDR3L สูงสุด 2 Gbit, NAND Flash สูงสุด 4 Gbit และ QSPI Flash ขนาด 64 Mbit ที่มีการตั้งค่า MAC address ไว้ล่วงหน้า รวมถึงมี Gigabit Ethernet PHY และชิปจัดการพลังงาน (PMIC) บนบอร์ด โมดูลนี้รองรับการทำงานในช่วงอุณหภูมิอุตสาหกรรม −40°C ถึง +85°C มาในขนาดกะทัดรัด 35 × 30 มม. แบบแพ็กเกจ 174 ขา และรองรับทั้งซอฟต์แวร์ Linux และการพัฒนาแบบ bare-metal

ในด้านการจัดจำหน่ายชิป SAM9X75D5M สามารถสั่งซื้อได้จากร้านค้าของ Microchip ทั้งเวอร์ชันอุตสาหกรรมและยานยนต์ ขณะที่รุ่น SAM9X75D1G และชิป SAM9X75D2G อยู่ในช่วงการแจกตัวอย่าง (sampling) ราคาเริ่มต้นประมาณ $9.81 (~320฿) สำหรับสั่งซื้อน้อยกว่า 25 ชิ้น และถ้าสั่งซื้อมากกว่า 500 ชิ้นราคาลดลงเหลือประมาณ $8.53 (~280฿), ส่วน SAM9X75 System-on-Module (SOM) มีราคาประมาณ $24.46 (~800฿) สำหรับปริมาณน้อย และ $19.89 (~650฿) สำหรับการสั่งซื้อจำนวนมาก การเข้าถึงไฟล์ reference design จำเป็นต้องล็อกอินและยอมรับเงื่อนไขของ Microchip ก่อน สำหรับบอร์ดพัฒนาSAM9X75 Early Access Curiosity Wireless Kit และ SAM9X75 Curiosity LAN Kit ทั้งสองรุ่นมีราคาประมาณ $169 (~5,600฿) สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้จากเอกสารประชาสัมพันธ์ของบริษัท

แปลจากบทความ : Microchip SAM9X75 Hybrid automotive MCU – Surprisingly ARM9 is still a thing in 2026

Suthinee Kerdkaew

บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT