來源：汽車電子與軟件

一輛傳統燃油車需要大約500到600顆芯片，輕混汽車大約需要1000顆，插電混動和純電動汽車則需要至少2000顆芯片。

這就意味著在智能電動汽車快速發展的過程中，不僅對先進制程芯片需求不斷增加，而且對傳統芯片需求也會持續增加。MCU就是這樣，除了單車搭載的數量在不斷增長，域控制器也帶來了對高安全、高可靠、高算力MCU的新需求增長。

MCU，Microcontroller Unit，中文稱單片微型計算機/微控制器/單片機，將CPU、存儲器、外圍功能整合在單一芯片上，形成具有控制功能的芯片級計算機，主要用于實現信號處理和控制，是智能控制系統的核心。

MCU和汽車電子，工業，計算機和網絡，消費電子，家電和物聯網等我們生活和工作密切相關，汽車電子是汽車電子中最大的一個市場，全球范圍內汽車電子所占比例高達33%。

MCU結構

MCU主要由中央處理器CPU、存儲器(ROM和RAM)、輸入輸出I/O接口、串行口、計數器等構成。

CPU：Central Processing Unit，中央處理器，是 MCU 內部的核心部件，運算部件能完成數據的算術邏輯運算、位變量處理和數據傳送操作，控制部件則按照一定時序協調工作，分析并執行指令。

ROM：Read-Only Memory，是程序存儲器，用來存放由制造廠家寫好的程序，信息以非破壞方式讀取，所保存的數據在掉電時不會消失，MCU根據預先編制的程序進行處理。

RAM：Random Access Memory，是數據存儲器，與 CPU 直接進行數據交換，掉電后該數據不能保持。程序運行時可隨時寫和讀，一般用作操作系統或者其他運行程序臨時數據存儲介質。

CPU和MCU的關系：

CPU是運算控制的核心。MCU除了CPU之外，還包含ROM或RAM等，是芯片級芯片。常見的還有SoC(System on Chip)，中文叫片上系統，它是一種系統級芯片，可以存儲和運行系統級代碼，運行QNX、Linux 等操作系統，包含多個處理器單元(CPU+GPU+DSP+NPU+存儲+接口單元)。

MCU的位數

位數是指MCU每次處理數據的寬度，位數越高意味著MCU數據處理能力就越強，目前最主要的是8、16、32位三種，其中32位占比最多且增長迅速。

在汽車電子應用中，8 位MCU成本低、便于開發，目前多用于比較簡單的控制方面，例如照明，雨刷，車窗，座椅以及車門等車身域控制。但對比較復雜的方面，例如儀表顯示，車載娛樂信息系統，動力控制系統，底盤，駕駛輔助系統等等，主要是32位，且隨著汽車電動化、智能化、網聯化的迭代進化，對MCU的運算能力要求也越來越高。

MCU車規認證

MCU供應商在進入OEM的供應鏈體系前，一般需要完成三大認證：設計階段要遵循功能安全標準 ISO 26262，流片和封裝階段要遵循AEC-Q001~004和IATF16949，以及在認證測試階段要遵循AEC-Q100/Q104。

其中，ISO 26262定義了ASIL四個安全等級，從低到高分別為A、B、C和D;AEC-Q100 分為四個可靠性等級，從低到高分別為 3、2、1和0。AEC-Q100 系列認證一般需要1-2年的時間，而ISO 26262的認證難度更大，周期更長。

MCU在智能電動汽車產業的應用

MCU在汽車產業中的應用非常廣泛，例如前表就是從車身附件、動力系統、底盤、車載信息娛樂、智能駕駛等板塊都得到了應用。隨著智能電動車時代的到來，人們對MCU產品的需求將更加旺盛。

電動化：

1、電池管理系統BMS：BMS需要對充放電、溫度、電池間均衡進行控制，主控板需要一顆MCU，每個從控板也需要一顆MCU;

2、整車控制器VCU：電動汽車能量管理需要增加整車控制器，同時需要配備32位高階MCU，其數量根據各廠的方案不同而不同;

3、引擎控制器/變速箱控制器：存量替換，電動汽車逆變器控制MCU替代油車的引擎控制器，因電機轉速高，需通過減速器進行減速，它所安裝MCU控制芯片代替油車變速箱控制器。

智能化：

1、當前國內汽車市場還停留在L2高速滲透階段，從綜合成本與性能考慮，OEM增加ADAS功能仍然采用分布式架構，隨裝載率提高，對傳感器信息處理的MCU也相應增多。

2、由于座艙功能日益增多，更高新能的芯片作用越來越重要，對應的MCU地位有所下降。

工藝制造

MCU本身對算力要求優先，對先進制程要求不高，同時其內置的嵌入式存儲自身也限制了MCU制程的提升，所以目前車規MCU工藝節點以40nm以上成熟制程為主，一些較先進車用MCU產品使用28nm制程。車規芯片規格以8英寸晶圓為主，一些廠家特別是IDM已經開始移植到12英寸的平臺上。

目前28nm和40nm工藝是市場主流。

國內外典型企業

與消費及工業級MCU相比，車規級MCU在運行環境，可靠性及供貨周期等方面都有更高的要求，另外車規級MCU具有相對更高的認證門檻，認證時間較長，準入困難，因此總體上MCU的市場格局比較集中，2021年世界前五名的MCU企業占比就達82%之多。

當前，我國車規級MCU尚處于導入期，供應鏈本土化和國產替代化具有很大的潛力。

審核編輯：湯梓紅