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近年來，受益于物聯網快速發展、工業4.0對自動化設備需求的增長及汽車電子滲透率的提升等因素影響，MCU應用領域不斷擴大，全球MCU市場規模也不斷增長。數據顯示，2022年全球MCU市場仍維持增長趨勢，銷售額將達到211.8億美元，但增速放緩至6.15%。
MCU芯片已經廣泛應用于各種電子設備，包括汽車、工業、電信、醫療和消費電子等，其中汽車市場占據30.13%的MCU份額。現在的汽車一般需要50-100顆MCU芯片，MCU需求的增長主要來自汽車電動化、增強的安全特性、ADAS和自動駕駛、車內娛樂系統，以及政府對汽車廢氣排放的法規要求。
車規MCU分類及應用
作為車輛控制的核心器件，MCU主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂和駕駛輔助系統。
8位MCU ：提供低端控制功能:風扇控制、空調控制、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:用于動力系統，如引擎控制、齒輪與離合器控制和電子式渦輪系統等;用于底盤 ，如懸吊系統、電子式動力方向盤、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:在實現L1和L2的自動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、引擎控制，以及新興的智能性和實時性的安全系統及動力系統。
車規MCU市場競爭格局
相較于消費級和工業級 MCU，車規級 MCU 要求更高。與消費級和工業級芯片相比，車規級半導體對產品的環境要求、可靠性要求和供貨周期要求較高，主要體現在：（1）環境要求。汽車芯片的工作環境更復雜，有高振動、多粉塵、多電磁干擾、溫度范圍寬（-40~155℃）等特點；（2）可靠性要求。汽車設計壽命一般 在 15 年或 20 萬公里，整車廠對車規級 MCU 的要求通常是零失效；（3）供貨周 期要求。車規級 MCU 的供應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）重新認證要求。在工業 MCU 上執行很多微小的工藝變化都不需 要客戶或對 MCU 進行重新認證，但對于汽車 MCU 來說需要進行重新認證。
車規級 MCU 具有三大認證門檻，認證時間長、進入難度大。
車規級 MCU 企業在進入整車廠的供應鏈體系前，一般需符合三大車規標準和規范：在設計階段要遵循功能安全標準 ISO26262，在流片和封裝階段要遵循的 AEC-Q001~004 以及 IATF16949，以及在認證測試階段要遵循的 AEC-Q100/Q104。其中，AECQ100 分為四個可靠性等級，從低到高分別為 3、2、1、0；ISO26262 定義的 ASIL 有四個安全等級，從低到高分別為 A、B、C、D；AEC-Q100 系列認證一般至少 需要 1-2 年的時間，而 ISO26262 的認證難度更高，周期更長。在考慮到芯片上 車后還需要認證的時間，整體上車規級芯片從流片到相關車型量產出貨可能要 3- 5 年時間。
車用 MCU 具有客戶認證壁壘，供應周期長，下游車廠完成認證后不會輕易更換供應商。芯片經過車規級認證為先行條件，后續還需要被整車廠認可，經過上車認證合格后才能批量供貨。同時一款車型的銷售和售后周期較久，同一型號 芯片可穩定供貨 5 年甚至更久。長期以來，主流車廠的供應商資質被幾大芯片龍頭占據，他們的產品品質經過了長期的驗證，因此整車廠一般不會輕易更換供應商。
在市場競爭格局方面，全球MCU供應商以海外廠商為主。包括瑞薩電子、恩智浦、英飛凌、意法半導體和微芯科技在內的前5大MCU廠商市場份額合計達到75.6%，集中度相對較高，而國內MCU廠商在中低端市場具備較強的競爭力。
國內MCU廠商針對汽車市場的產品幾乎都集中在32位。目前已經進入前裝市場的有芯旺微、杰發科技和小華半導體等，另外還有不少在MCU廠商已經推出，或即將推出車規級MCU產品，比如兆易創新、小華半導體、中穎電子、航順、先楫、芯海科技、旗芯微等。
可以看出，由于車規級MCU的壁壘較高，國際巨頭在車規級MCU領域一直處于領先的地位，但是近幾年國內廠商在車規級MCU的深耕也非常值得關注，今天就來介紹幾個國內外做得比較出色的車規級MCU產品。
01恩智浦NXP S32K汽車MCU
S32K MCU系列是NXP基于Arm Cortex-M系列的可擴展、低功耗微控制器，具有高級功能安全、信息安全和軟件支持，適用于ASIL B/D車身、區域控制和電氣化應用。
S32K MCU提供硬件和軟件的可擴展性和兼容性，支持固件無線(FOTA)、高級硬件安全性、CAN FD和以太網TSN。該系列MCU包括S32K1和S32K3，前者是基于Cortex-M0+/M4F內核的單核MCU，帶128 KB至2 MB 存儲器，支持ASIL B，已經量產；后者基于Cortex-M7內核，具有單核、雙核和鎖步內核MCU，帶512 KB至8 MB存儲器，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用而設計的32位MCU。由于在單核Arm Cortex-M4F和雙核Cortex-M7F中內置了處理能力和網絡連接，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要求的雙存儲體模式嵌入式閃存，因而具有高級安全功能。該系列MCU還配備了優化的軟件平臺，可用于賽普拉斯 AUTOSAR MCAL（微控制器抽象層）、自測庫、閃存 EEPROM 仿真以及安全低級驅動程序，并結合第三方固件使用.
Traveo II系列包括入門級型號CYT2B6、CYT2B7、CYT2B9和CYT2BL，以及高性能型號CYT3BB/4BB和CYT4BF。其中CYT2B9 MCU 專為汽車車身電子設備而設計，基于Cortex-M4F內核，具有出色的處理能力和網絡連接性能。
除了CAN FD接口外，該系列還通過嵌入式CXPI接口提供更高的響應和更快的通信速度，是車身控制模塊、暖通空調和照明的理想選擇。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，以實現安全通信，并在內存大小和引腳數方面具有出色的可擴展性。
03意法半導體Stellar 32位汽車MCU
意法半導體Stellar系列汽車MCU專為基于域控制器的汽車平臺而設計，是建立在ST高性能汽車 MCU專業知識和廣泛應用的基礎上，擴展其SPC58系列的下一代汽車微控制器。
Stellar 系列MCU結合 28nm FD-SOI、嵌入式相變存儲器 (PCM) 和多個 Arm Cortex R-52 內核的優勢，可以支持高達 600Mhz 的頻率和超過 40MByte 的嵌入式 PCM 非易失性存儲器，用于快速和確定性的實時計算，不受非集成存儲器的延遲影響。
該系列MCU具有許多創新功能，可確保實時性能和安全性，同時最大限度地降低惡劣、高溫環境中的功耗，其主要應用包括混合動力系統的智能控制、帶有車載充電器的汽車系統電氣化、電池管理系統和DC-DC 控制器，以及智能網關、高級駕駛輔助系統 (ADAS) 和增強型車輛穩定性控制等。
04先楫 HPM6750
HPM6750 MCU是先楫半導體推出的高性能高實時 RISC-V MCU 旗艦產品，目前已經量產。與國際競品相比，HPM6750單核運行主頻即可達到驚人的816MHz，在CoreMark跑分測試中，HPM6750獲得了9220的高分，成功刷新了國際MCU領域的性能記錄。
在具體性能方面，HPM6750 MCU采用RISC-V 內核，支持雙精度浮點運算及強大的 DSP 擴展，主頻頻率創下了MCU 性能新紀錄，是目前市場上高性能MCU的理想之選。此外，該MCU還配置了高效 L1 緩存和本地存儲器，加上 2MB 內置通用SRAM，極大避免了低速外部存儲器引發的性能損失。
HPM6750還擁有強大的多媒體支持能力和豐富外設接口，其適配的LCD顯示控制器可支持高達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，IEEE1588，雙目攝像頭。并具有4個獨立的pwm模塊，每個模塊可生成8通道互補PWM，及16通道普通PWM、3 個 12 位高速 ADC 5MSPS、1 個 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 個模擬比較器等多個接口。
先楫HPM6750高性能RISC-V MCU可用于汽車儀表方案的開發。這款10.1英寸的儀表顯示屏的分辨率達1280x480，超過了60萬像素。借助HPM6750的高性能CPU，以及獨立自主知識產權的顯示系統，包括8圖層混合顯示控制器，以及2D圖形加速單元，成功實現了動態流暢的顯示車輛行駛的各種關鍵信息，包括車輛的速度，發動機轉速，油箱的狀態等等，還包括了一些行駛的輔助信息，比如當前的時間，安全帶的狀態，轉向燈信息等等。得益于HPM6750顯示系統的卓越設計，顯示屏局部的圖層刷新可由硬件完成，限制降低CPU負荷，顯示的刷新率超過了60幀每秒。
05比亞迪半導體BF7006AMXX系列車規級MCU
比亞迪半導體的車規級MCU采用高可靠性的車規級制造工藝，嚴格按照AEC-Q100 Grade1質量標準測試認證，遵循IATF16949體系下生產管控流程。其8位和32位內核系列MCU的安全等級可最高達到ISO26262 ASILB標準，已大規模用于電動車窗、電動座椅、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 品質等級的32 位通用MCU，依照ISO26262 ASIL-B 等級標準要求設計；其內部集成CAN、LIN、UART 等多種通信模塊，多路計數器、計時器及PWM 功能，并包含有高精度ADC，存儲支持EEPROM 即時數據保存等多種通用模塊。封裝形式為LQFP64、LQFP48、TSSOP28，適合如電動車窗、電動座椅、雨刮、車燈、門鎖等多種汽車電子車身控制應用。
06旗芯微 FC4150F512
蘇州旗芯微半導體有限公司成立于2020年10月，將基于ARM Cortex M4、M7等系列架構構建面向汽車不同應用場景的高性能、高可靠性的片上系統，開發智能汽車高端控制器芯片。通過采用自研IP，多核鎖步等技術以及應用于車規芯片的六西格瑪模擬電路設計流程，設計出覆蓋安全標準ISO26262 ASIL-B至ASIL-D的全系列產品家族。公司產品均滿足車規AEC-Q100、功能安全標準ISO26262以及各項車規可靠性測試，可廣泛應用于車身、汽車儀表、安全、動力、電池管理等領域。
FC4150F512芯片屬于旗芯微FC4150產品家族的5V電壓車規級MCU。FC4150產品系列是基于Corex-M4F內核的高性能車規級MCU，支持ASIL-B功能安全等級，AEC-Q100 認證，Grade 1等級，適用于汽車的BCM、BCM+、BMS、照明、電機控制、HVAC、TPMS和T-BOX等應用。
性能方面，FC4150F512主頻高達150MHZ、內置512KB的Flash和128KB的SRAM，3.0V-5.5V的工作電壓，帶有6個CAN口，其中3個支持CAN-FD。并針對成本敏感的應用進行了優化。
該產品提供開源SDK軟件包，驅動開發樣例支持多個IDE：Keil，IAR, Eclipse。并且提供自主開發的MCAL軟件，該軟件遵守ISO26262功能安全開發流程，支持FULLAUTOSAR和單獨AUTOSAR CAN/LIN/Ethernet協議棧應用。
07小華HC32F460
小華HC32F460系列芯片是基于ARM Cortex-M4 32-bit RISC CPU，工作頻率200MHz的高性能MCU。該芯片還集成了高速片上存儲器，包括512KB的Flash，192KB的SRAM，并支持寬電壓范圍(1.8-3.6V)，寬溫度范圍(-40-105℃)和各種低功耗模式，可應用于汽車電動背門、伺服電機控制器、面板控制器 、編碼器等領域。
接口方面，HC32F460系列芯片集成了豐富的外設功能。包括2個單獨的12bit 2MSPS ADC，1個增益可調PGA，3個電壓比較器(CMP)，3個多功能16bit PWM Timer(Timer6)支持6路互補PWM輸出，3個電機PWM Timer(Timer4)支持18路互補PWM輸出，6個16bit通用Timer(TimerA)支持3路3相正交編碼輸入及48路Duty獨立可設PWM輸出，11個串行通信接口(I2C/UART/SPI)，1個QSPI接口，1路CAN，4個I2S支持音頻PLL，2個SDIO，1個USB FS Controller帶片上FS PHY支持Device/Hos。
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