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近年來(lái)，受益于物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展、工業(yè)4.0對(duì)自動(dòng)化設(shè)備需求的增長(zhǎng)及汽車電子滲透率的提升等因素影響，MCU應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，全球MCU市場(chǎng)規(guī)模也不斷增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)顯示，2022年全球MCU市場(chǎng)仍維持增長(zhǎng)趨勢(shì)，銷售額將達(dá)到211.8億美元，但增速放緩至6.15%。

MCU芯片已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備，包括汽車、工業(yè)、電信、醫(yī)療和消費(fèi)電子等，其中汽車市場(chǎng)占據(jù)30.13%的MCU份額。現(xiàn)在的汽車一般需要50-100顆MCU芯片，MCU需求的增長(zhǎng)主要來(lái)自汽車電動(dòng)化、增強(qiáng)的安全特性、ADAS和自動(dòng)駕駛、車內(nèi)娛樂(lè)系統(tǒng)，以及政府對(duì)汽車廢氣排放的法規(guī)要求。

車規(guī)MCU分類及應(yīng)用

作為車輛控制的核心器件，MCU主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂(lè)和駕駛輔助系統(tǒng)。

8位MCU ：提供低端控制功能:風(fēng)扇控制、空調(diào)控制、雨刷、天窗、 車窗升降、低端儀表盤、集線盒、座椅控制、門控模塊。

16位MCU ：提供中端控制功能:用于動(dòng)力系統(tǒng)，如引擎控制、齒輪與離合器控制和電子式渦輪系統(tǒng)等;用于底盤 ，如懸吊系統(tǒng)、電子式動(dòng)力方向盤、扭力分散控制和電子泵、電子剎車等。

32位MCU：提供高端控制功能:在實(shí)現(xiàn)L1和L2的自動(dòng)駕駛功能中扮演重要角色，如儀表盤控制、車身控制、多媒體信息系統(tǒng)、引擎控制，以及新興的智能性和實(shí)時(shí)性的安全系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)。

車規(guī)MCU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

相較于消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí) MCU，車規(guī)級(jí) MCU 要求更高。與消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)芯片相比，車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體對(duì)產(chǎn)品的環(huán)境要求、可靠性要求和供貨周期要求較高，主要體現(xiàn)在：（1）環(huán)境要求。汽車芯片的工作環(huán)境更復(fù)雜，有高振動(dòng)、多粉塵、多電磁干擾、溫度范圍寬（-40~155℃）等特點(diǎn)；（2）可靠性要求。汽車設(shè)計(jì)壽命一般 在 15 年或 20 萬(wàn)公里，整車廠對(duì)車規(guī)級(jí) MCU 的要求通常是零失效；（3）供貨周 期要求。車規(guī)級(jí) MCU 的供應(yīng)周期需要覆蓋整車的全生命周期，供貨周期一般為 15~20 年；（4）重新認(rèn)證要求。在工業(yè) MCU 上執(zhí)行很多微小的工藝變化都不需 要客戶或?qū)?MCU 進(jìn)行重新認(rèn)證，但對(duì)于汽車 MCU 來(lái)說(shuō)需要進(jìn)行重新認(rèn)證。

車規(guī)級(jí) MCU 具有三大認(rèn)證門檻，認(rèn)證時(shí)間長(zhǎng)、進(jìn)入難度大。車規(guī)級(jí) MCU 企業(yè)在進(jìn)入整車廠的供應(yīng)鏈體系前，一般需符合三大車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范：在設(shè)計(jì)階段要遵循功能安全標(biāo)準(zhǔn) ISO26262，在流片和封裝階段要遵循的 AEC-Q001~004 以及 IATF16949，以及在認(rèn)證測(cè)試階段要遵循的 AEC-Q100/Q104。其中，AECQ100 分為四個(gè)可靠性等級(jí)，從低到高分別為 3、2、1、0；ISO26262 定義的 ASIL 有四個(gè)安全等級(jí)，從低到高分別為 A、B、C、D；AEC-Q100 系列認(rèn)證一般至少 需要 1-2 年的時(shí)間，而 ISO26262 的認(rèn)證難度更高，周期更長(zhǎng)。在考慮到芯片上 車后還需要認(rèn)證的時(shí)間，整體上車規(guī)級(jí)芯片從流片到相關(guān)車型量產(chǎn)出貨可能要 3- 5 年時(shí)間。

車用 MCU 具有客戶認(rèn)證壁壘，供應(yīng)周期長(zhǎng)，下游車廠完成認(rèn)證后不會(huì)輕易更換供應(yīng)商。芯片經(jīng)過(guò)車規(guī)級(jí)認(rèn)證為先行條件，后續(xù)還需要被整車廠認(rèn)可，經(jīng)過(guò)上車認(rèn)證合格后才能批量供貨。同時(shí)一款車型的銷售和售后周期較久，同一型號(hào) 芯片可穩(wěn)定供貨 5 年甚至更久。長(zhǎng)期以來(lái)，主流車廠的供應(yīng)商資質(zhì)被幾大芯片龍頭占據(jù)，他們的產(chǎn)品品質(zhì)經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的驗(yàn)證，因此整車廠一般不會(huì)輕易更換供應(yīng)商。

在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局方面，全球MCU供應(yīng)商以海外廠商為主。包括瑞薩電子、恩智浦、英飛凌、意法半導(dǎo)體和微芯科技在內(nèi)的前5大MCU廠商市場(chǎng)份額合計(jì)達(dá)到75.6%，集中度相對(duì)較高，而國(guó)內(nèi)MCU廠商在中低端市場(chǎng)具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

國(guó)內(nèi)MCU廠商針對(duì)汽車市場(chǎng)的產(chǎn)品幾乎都集中在32位。目前已經(jīng)進(jìn)入前裝市場(chǎng)的有芯旺微、杰發(fā)科技和小華半導(dǎo)體等，另外還有不少在MCU廠商已經(jīng)推出，或即將推出車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品，比如兆易創(chuàng)新、小華半導(dǎo)體、中穎電子、航順、先楫、芯海科技、旗芯微等。

可以看出，由于車規(guī)級(jí)MCU的壁壘較高，國(guó)際巨頭在車規(guī)級(jí)MCU領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先的地位，但是近幾年國(guó)內(nèi)廠商在車規(guī)級(jí)MCU的深耕也非常值得關(guān)注，今天就來(lái)介紹幾個(gè)國(guó)內(nèi)外做得比較出色的車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品。

01恩智浦NXP S32K汽車MCU

S32K MCU系列是NXP基于Arm Cortex-M系列的可擴(kuò)展、低功耗微控制器，具有高級(jí)功能安全、信息安全和軟件支持，適用于ASIL B/D車身、區(qū)域控制和電氣化應(yīng)用。

S32K MCU提供硬件和軟件的可擴(kuò)展性和兼容性，支持固件無(wú)線(FOTA)、高級(jí)硬件安全性、CAN FD和以太網(wǎng)TSN。該系列MCU包括S32K1和S32K3，前者是基于Cortex-M0+/M4F內(nèi)核的單核MCU，帶128 KB至2 MB 存儲(chǔ)器，支持ASIL B，已經(jīng)量產(chǎn)；后者基于Cortex-M7內(nèi)核，具有單核、雙核和鎖步內(nèi)核MCU，帶512 KB至8 MB存儲(chǔ)器，支持ASIL B/D。

02英飛凌Cypress Traveo II汽車MCU

Cypress Traveo II系列是英飛凌專為汽車應(yīng)用而設(shè)計(jì)的32位MCU。由于在單核Arm Cortex-M4F和雙核Cortex-M7F中內(nèi)置了處理能力和網(wǎng)絡(luò)連接，該系列微控制器的性能可以從400 DMIPS 提高到1500 DMIPS。Traveo II 系列集成了HSM（硬件安全模塊）、用于安全處理的專用 Cortex-M0+，以及滿足FOTA要求的雙存儲(chǔ)體模式嵌入式閃存，因而具有高級(jí)安全功能。該系列MCU還配備了優(yōu)化的軟件平臺(tái)，可用于賽普拉斯 AUTOSAR MCAL（微控制器抽象層）、自測(cè)庫(kù)、閃存 EEPROM 仿真以及安全低級(jí)驅(qū)動(dòng)程序，并結(jié)合第三方固件使用

Traveo II系列包括入門級(jí)型號(hào)CYT2B6、CYT2B7、CYT2B9和CYT2BL，以及高性能型號(hào)CYT3BB/4BB和CYT4BF。其中CYT2B9 MCU 專為汽車車身電子設(shè)備而設(shè)計(jì)，基于Cortex-M4F內(nèi)核，具有出色的處理能力和網(wǎng)絡(luò)連接性能。

除了CAN FD接口外，該系列還通過(guò)嵌入式CXPI接口提供更高的響應(yīng)和更快的通信速度，是車身控制模塊、暖通空調(diào)和照明的理想選擇。該芯片具有六種電源模式，使ECU能夠最大限度地降低整體功耗且保證安全功能，以實(shí)現(xiàn)安全通信，并在內(nèi)存大小和引腳數(shù)方面具有出色的可擴(kuò)展性。

03意法半導(dǎo)體Stellar 32位汽車MCU

意法半導(dǎo)體Stellar系列汽車MCU專為基于域控制器的汽車平臺(tái)而設(shè)計(jì)，是建立在ST高性能汽車 MCU專業(yè)知識(shí)和廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展其SPC58系列的下一代汽車微控制器。

Stellar 系列MCU結(jié)合 28nm FD-SOI、嵌入式相變存儲(chǔ)器 (PCM) 和多個(gè) Arm Cortex R-52 內(nèi)核的優(yōu)勢(shì)，可以支持高達(dá) 600Mhz 的頻率和超過(guò) 40MByte 的嵌入式 PCM 非易失性存儲(chǔ)器，用于快速和確定性的實(shí)時(shí)計(jì)算，不受非集成存儲(chǔ)器的延遲影響。

該系列MCU具有許多創(chuàng)新功能，可確保實(shí)時(shí)性能和安全性，同時(shí)最大限度地降低惡劣、高溫環(huán)境中的功耗，其主要應(yīng)用包括混合動(dòng)力系統(tǒng)的智能控制、帶有車載充電器的汽車系統(tǒng)電氣化、電池管理系統(tǒng)和DC-DC 控制器，以及智能網(wǎng)關(guān)、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和增強(qiáng)型車輛穩(wěn)定性控制等。

04先楫 HPM6750

HPM6750 MCU是先楫半導(dǎo)體推出的高性能高實(shí)時(shí) RISC-V MCU 旗艦產(chǎn)品，目前已經(jīng)量產(chǎn)。與國(guó)際競(jìng)品相比，HPM6750單核運(yùn)行主頻即可達(dá)到驚人的816MHz，在CoreMark跑分測(cè)試中，HPM6750獲得了9220的高分，成功刷新了國(guó)際MCU領(lǐng)域的性能記錄。

在具體性能方面，HPM6750 MCU采用RISC-V 內(nèi)核，支持雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算及強(qiáng)大的 DSP 擴(kuò)展，主頻頻率創(chuàng)下了MCU 性能新紀(jì)錄，是目前市場(chǎng)上高性能MCU的理想之選。此外，該MCU還配置了高效 L1 緩存和本地存儲(chǔ)器，加上 2MB 內(nèi)置通用SRAM，極大避免了低速外部存儲(chǔ)器引發(fā)的性能損失。

HPM6750還擁有強(qiáng)大的多媒體支持能力和豐富外設(shè)接口，其適配的LCD顯示控制器可支持高達(dá)1366x768 60fps的八圖層RGB顯示支持，支持圖形加速功能，可支持雙千兆以太網(wǎng)，IEEE1588，雙目攝像頭。并具有4個(gè)獨(dú)立的pwm模塊，每個(gè)模塊可生成8通道互補(bǔ)PWM，及16通道普通PWM、3 個(gè) 12 位高速 ADC 5MSPS、1 個(gè) 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 個(gè)模擬比較器等多個(gè)接口。

先楫HPM6750高性能RISC-V MCU可用于汽車儀表方案的開發(fā)。這款10.1英寸的儀表顯示屏的分辨率達(dá)1280x480，超過(guò)了60萬(wàn)像素。借助HPM6750的高性能CPU，以及獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的顯示系統(tǒng)，包括8圖層混合顯示控制器，以及2D圖形加速單元，成功實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)流暢的顯示車輛行駛的各種關(guān)鍵信息，包括車輛的速度，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，油箱的狀態(tài)等等，還包括了一些行駛的輔助信息，比如當(dāng)前的時(shí)間，安全帶的狀態(tài)，轉(zhuǎn)向燈信息等等。得益于HPM6750顯示系統(tǒng)的卓越設(shè)計(jì)，顯示屏局部的圖層刷新可由硬件完成，限制降低CPU負(fù)荷，顯示的刷新率超過(guò)了60幀每秒。

05比亞迪半導(dǎo)體BF7006AMXX系列車規(guī)級(jí)MCU

比亞迪半導(dǎo)體的車規(guī)級(jí)MCU采用高可靠性的車規(guī)級(jí)制造工藝，嚴(yán)格按照AEC-Q100 Grade1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試認(rèn)證，遵循IATF16949體系下生產(chǎn)管控流程。其8位和32位內(nèi)核系列MCU的安全等級(jí)可最高達(dá)到ISO26262 ASILB標(biāo)準(zhǔn)，已大規(guī)模用于電動(dòng)車窗、電動(dòng)座椅、雨刮、車燈、儀表、后視鏡、車鎖等多種汽車通用控制。

BF7006AMXX 作為一款滿足汽車AECQ100 GRADE1 品質(zhì)等級(jí)的32 位通用MCU，依照ISO26262 ASIL-B 等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)；其內(nèi)部集成CAN、LIN、UART 等多種通信模塊，多路計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器及PWM 功能，并包含有高精度ADC，存儲(chǔ)支持EEPROM 即時(shí)數(shù)據(jù)保存等多種通用模塊。封裝形式為L(zhǎng)QFP64、LQFP48、TSSOP28，適合如電動(dòng)車窗、電動(dòng)座椅、雨刮、車燈、門鎖等多種汽車電子車身控制應(yīng)用。

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