汽车智能化演进持续，头部企业再发新品拓展车用MCU阵营

电子发烧友网报道（文/李诚）自缺芯潮以来汽车芯片供应吃紧，车用MCU也成为了缺芯潮的重灾区。车用MCU主要是应用于车上的各种电控系统，如音响、气囊、电动座椅等都会用到MCU，MCU在汽车智能化、电气化演进的道路上扮演着重要的角色。

据相关资料显示，传统汽油车的MCU用量为70至100颗，由于新能源汽车的不断地向智能化、自动化发展，车身控制系统增加，MCU用量也提升至传统汽油车的两倍，单车用量的持续上涨，也驱动了车用MCU市场的发展。

在今年8月IC Insights更新的《麦克林报告》中指出，2021年全球汽车MCU出货量激增23%，市值76亿美元，创下历史新高，预计到2022年将增长14%，2023年增长16%。纵观国际市场，车用MCU市场一直被恩智浦、瑞萨、英飞凌、意法半导体等国外厂商所占据。其中恩智浦的车用MCU出货量占国际市场的26%，瑞萨的车用MCU出货量占国际市场的30%二者占据了全球车用MCU市场的一半以上。

瑞萨再度加强车规芯片阵营

12月16日，车规级半导体巨头瑞萨再出新动作，推出了全新的车用执行器和传感器控制MCU RL78/F24和RL78/F23。据瑞萨官方表示，该芯片主要是针对不断向电子电气架构发展的汽车应用推出的，通过高性能芯片满足汽车向智能化演进的更高需求。

图源：瑞萨

RL78/F24采用了16位40MHz的高频内核，较前一代产品工作频率提升了进70%，在无刷电机应用中，可为其提高近一倍的性能。芯片闪存为256KB、RAM为24KB，为进一步拓展芯片的应用功能和性能，还加入了12 位 A/D 转换器、8 位 D/A 转换器与4倍多路复用器的比较器，以及为了进一步提升在无刷电机应用和DC/DC控制系统中的计算能力，瑞萨为这款芯片设计了独有的应用加速器IP，以降低处理三角函数的复杂程度。以此满足整车厂商在芯片算力、数据速率方面所提出的更高需求。

在汽车应用中，芯片安全是一直被关注的问题，即使单一芯片的故障概率非常低，但是在汽车应用中芯片使用基数较大，无形中就增加了汽车故障的可能，为降低故障的发生概率，RL78/F24完全按照ISO26262 ASIL-B标准进行设计，将安全性能提升了一个等级。在芯片安全方面，还加入了AES加密模块，可通过最高256位的安全密钥来完成身份验证和安全启动功能。

从产品定位来看，这是一款低功耗的芯片，主要用于汽车系统中灯光、车窗、后视镜和发动机泵以及风扇电机控制等应用，为顺应汽车智能化的发展，瑞萨还在该芯片中加入了多传感器控制功能，以此适应汽车智能化、电气化发展所需更多的传感器控制需求，拓展芯片的应用场景，为整车厂商提供更高可靠性和高性能的车用MCU解决方案。

瑞萨车用MCU产能

对于今年瑞萨的车用MCU产能状况来说，可以用“屋漏偏逢连夜雨”来形容。先是今年3月，位于那珂工厂用于生产车用MCU与自动驾驶芯片的12英寸厂房失火，导致工厂停工近一个月，车用MCU出货量锐减，这次火灾直接影响了现代汽车和其他整车企业的生产进度，造车厂接近停摆，直至6月那珂工厂才全面恢复产能。

6月，“封测重镇”马来西亚受疫情影响再度“封国”，瑞萨在马来西亚共有4座封测工厂，其中雪兰莪州工厂深受疫情影响，一度遭到关停，车用MCU产能持续吃紧。

10月，日本千叶县西北部发生6.1级地震，瑞萨的那珂工厂再次受到影响。因地震原因导致生产设备摇晃，机器停止运转，让原本就紧张的车用芯片市场再次遭受了沉重的打击。

车用芯片受不可抗力的影响，产能供应严重不足。据瑞萨表示，车用芯片紧张将会延续至2022年。为积极响应市场的需求，瑞萨也在大力提升车用芯片的生产能力，在9月的经营说明会上瑞萨表示，将会在2021年投入超过800亿日元用于生产设备的维护与引进。计划从今年起将高端MCU的产能提升至50%以上，预计到2023年低端MCU产能提升至70%，以缓解供需不平衡的问题。

NXPS32K3系列车用MCU

NXP汽车半导体的龙头企业，其产品业务主要以MCU与MPU为核心。虽说NXP是车用MCU的头号玩家，但是其车用MCU也是近期汽车市场中最为紧缺的，芯片交付周期更是延长至了52周。

图源：NXP

在汽车向智能化的不断演进中，NXP推出了S32K系列车用MCU，其中S32K3系列是NXP推出的最新款车用MCU芯片。该系列芯片主要在功能拓展、芯片安全、FOTA在线升级方面较其他系列产品做了性能提升，有助于降低控制系统的开发成本和复杂性，该芯片不仅适用于车身控制器、车载电子，还可向工业设计应用方面延伸。

S32K3系列车用MCU共有12款产品，该系列产品均已Arm®Cortex®-M7为内核，最高可扩展至32位，满足ASIL B/D安全应用的单核、双核和锁步内核配置，工作主频在120至240 MHz之间，闪存大小覆盖了512 KB至8 MB，NXP为提升闪存工作的稳定性，还在闪存模块中加入了ECC（错误检查与校正）技术，通过这一技术可实现闪存单元的错误检查和及时纠正功能，该技术多在高端电脑服务器内存条中使用。

为提升S32K3系列车用MCU的电机控制能力，为其加入了S32K3系列车用MCU与16位eMIOS定时器。同时S32K3 MCU还具备了NXP独有且免费的硬件安全加密引擎（HSE），并支持FOTA（无线固件升级功能）。在开发方面，NXP为该系列芯片提供了一系列量产级软件开发支持，如S32 Design Studio IDE–Eclipse、基于模型的MATLAB设计工具箱以及S32安全软件框架（SAF）和结构内核自测（SCST）库等。

在芯片封装方面，S32K3系列芯片采用了业界领先的maxQFP BGA封装技术，通过领先的工艺将芯片面积大小减小近五成以上，以此破除处内空间狭小的限制，为其他元件空出宝贵的空间。

结语

汽车智能化、电气化的快速演进，对车用MCU的市场需求起到了积极的推进作用，大力发展车用MCU已成为必然。如今国外疫情严重，芯片工厂一度停摆，为国产化替代创造了发展的契机，国内厂商也在积极部署，如芯旺微、复旦微等国内芯片厂商先后推出了车用MCU对标国外大厂，致力于解决缺芯浪潮下汽车芯片短缺的问题，加速国产化替代。