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❷ 汽車控制類晶元-MCU詳解
控制類晶元詳解
控制類晶元，即微控制器（MCU），是集成在單個晶元上的小型計算機，包含CPU、存儲器、定時器、A/D轉換器、時鍾、I/O埠及串列通訊等模塊，用於終端控制。MCU具有高性能、低功耗、可編程和靈活性等優點。
汽車MCU應用與趨勢
MCU在汽車電子中的應用佔比逐年提升，尤其在高端車型中，MCU數量接近100個，從各種電子設備到動力系統，都依賴MCU進行控制。早期主要使用8位和16位MCU，但隨著汽車智能化，32位MCU已佔據主導地位，特別是基於ARM Cortex系列的晶元，以其成本低和功耗控制優異成為主流選擇。
汽車MCU關鍵參數與分類
汽車MCU的關鍵參數包括工作電壓、運行主頻、存儲器容量、定時器和ADC模塊、通訊介面、I/O口、工作溫度、封裝形式與安全等級等。根據CPU位數，可分為8位、16位和32位。按應用領域，分為車身域、動力域、底盤域、座艙域和智駕域，其中座艙域和智駕域對運算能力與外部通訊介面有較高要求。
底盤域控制需求
底盤域MCU需求包括：高主頻、高算力、Flash與RAM容量、高功能安全等級、支持高精度ADC與定時器、多通道CAN-FD、100M乙太網、AEC-Q100 Grade1可靠性、支持OTA與固件驗證。
性能要求
內核主頻：不低於200MHz；算力：不低於300DMIPS；Flash存儲：不低於2MB；RAM：不低於512KB；功能安全等級：達到ASIL-D；支持12位精度ADC；支持32位高精度定時器；支持CAN-FD與乙太網；可靠性：不低於AEC-Q100 Grade1；支持在線升級與固件驗證。
動力域控制需求
動力域MCU需求包括：高主頻、RAM 4MB、功能安全等級ASIL-D、支持多通道CAN-FD、2G乙太網、AEC-Q100 Grade1可靠性與固件驗證功能。
性能要求
採用ARM Cortex R5雙核鎖步CPU，主頻高達800MHz；高安全標准與診斷覆蓋率；集成信息安全模塊，支持安全啟動與通信、固件更新。
車身域控制需求
車身域控制器要求包括：運算性能、功能集成度、通信介面與可靠性，具體根據功能和性能要求綜合考慮性價比、供貨能力與技術服務。
性能要求
ARM Cortex-M4F CPU @144MHz，180DMIPS，內置緩存，支持Flash加速執行；512K Bytes eFlash存儲；集成通信介面與高性能模擬器件；支持加密存儲、硬體奇偶校驗與多種讀保護等級；支持安全啟動、加密下載與更新；具有RTC實時時鍾與高精度定時器；支持硬體級安全特性；具有96位UID與128位UCID；支持寬電壓供電與高可靠工作環境。
產業格局與壁壘
車身域控制器市場由英飛凌、恩智浦、瑞薩、Microchip、ST等國際廠商主導。動力域與駕艙域等領域的技術壁壘較高，國產晶元有望在車身域率先實現突破並實現國產替代。
座艙域控制需求
座艙域MCU需求包括：主頻、算力、存儲容量、PIN Count與匯流排介面等，以支持智能座艙的復雜功能。
性能要求
支持寬電壓供電、過壓輸入功能；存儲器壽命長，支持CAN-FD匯流排。
產業格局與行業壁壘
智能座艙MCU市場主要由國際廠商主導，國內企業正在布局。智能座艙車規等級與功能安全等級相對較低，主要依賴於know-how的積累，同時面臨供應鏈與成本壓力。
國產控制晶元應用情況
國內有多家MCU廠商提供車規級產品，如紫光國微、華大半導體等，涵蓋了從車身域、信息娛樂域到高端車控領域的應用。國產高性能控制晶元如芯馳科技的E3系列，填補了國內高端高安全級別車規MCU市場的空白。