车规MCU知识梳理，贞光科技助力国产化替代-电子发烧友网

MCU和汽车电子，工业，计算机和网络，消费电子，家电和物联网等我们生活和工作密切相关，汽车电子是汽车电子中最大的一个市场，全球范围内汽车电子所占比例高达33%。

为助力国产替代，电子元器件一站式服务平台·贞光科技与紫光芯能建立了长期的战略合作伙伴关系，成为其授权代理商，负责紫光芯能全系列车规MCU芯片等产品的销售和技术服务。样品申请和订购请联系我们。

一辆传统燃油车需要大约500到600颗芯片，轻混汽车大约需要1000颗，插电混动和纯电动汽车则需要至少2000颗芯片。这就意味着在智能电动汽车快速发展的过程中，不仅对先进制程芯片需求不断增加，而且对传统芯片需求也会持续增加。MCU就是这样，除了单车搭载的数量在不断增长，域控制器也带来了对高安全、高可靠、高算力MCU的新需求增长。

MCU，Microcontroller Unit，中文称单片微型计算机/微控制器/单片机，将CPU、存储器、外围功能整合在单一芯片上，形成具有控制功能的芯片级计算机，主要用于实现信号处理和控制，是智能控制系统的核心。

MCU和汽车电子，工业，计算机和网络，消费电子，家电和物联网等我们生活和工作密切相关，汽车电子是汽车电子中最大的一个市场，全球范围内汽车电子所占比例高达33%。

MCU结构

MCU主要由中央处理器CPU、存储器（ROM和RAM）、输入输出I/O接口、串行口、计数器等构成。

CPU：Central Processing Unit，中央处理器，是 MCU 内部的核心部件，运算部件能完成数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作，控制部件则按照一定时序协调工作，分析并执行指令。

ROM：Read-Only Memory，是程序存储器，用来存放由制造厂家写好的程序，信息以非破坏方式读取，所保存的数据在掉电时不会消失，MCU根据预先编制的程序进行处理。

RAM：Random Access Memory，是数据存储器，与 CPU 直接进行数据交换，掉电后该数据不能保持。程序运行时可随时写和读，一般用作操作系统或者其他运行程序临时数据存储介质。

CPU和MCU的关系：

CPU是运算控制的核心。MCU除了CPU之外，还包含ROM或RAM等，是芯片级芯片。常见的还有SoC（System on Chip），中文叫片上系统，它是一种系统级芯片，可以存储和运行系统级代码，运行QNX、Linux 等操作系统，包含多个处理器单元（CPU+GPU+DSP+NPU+存储+接口单元）。

MCU的位数

位数是指MCU每次处理数据的宽度，位数越高意味着MCU数据处理能力就越强，目前最主要的是8、16、32位三种，其中32位占比最多且增长迅速。

在汽车电子应用中，8位MCU成本低、便于开发，目前多用于比较简单的控制方面，例如照明，雨刷，车窗，座椅以及车门等车身域控制。但对比较复杂的方面，例如仪表显示，车载娱乐信息系统，动力控制系统，底盘，驾驶辅助系统等等，主要是32位，且随着汽车电动化、智能化、网联化的迭代进化，对MCU的运算能力要求也越来越高。

MCU车规认证

MCU供应商在进入OEM的供应链体系前，一般需要完成三大认证：设计阶段要遵循功能安全标准 ISO 26262，流片和封装阶段要遵循AEC-Q001~004和IATF16949，以及在认证测试阶段要遵循AEC-Q100/Q104。

其中，ISO 26262定义了ASIL四个安全等级，从低到高分别为A、B、C和D；AEC-Q100 分为四个可靠性等级，从低到高分别为 3、2、1和0。AEC-Q100 系列认证一般需要1-2年的时间，而ISO 26262的认证难度更大，周期更长。

MCU在智能电动汽车产业的应用

MCU在汽车产业中的应用非常广泛，例如前表就是从车身附件、动力系统、底盘、车载信息娱乐、智能驾驶等板块都得到了应用。随着智能电动车时代的到来，人们对MCU产品的需求将更加旺盛。

电动化：

1、电池管理系统BMS：BMS需要对充放电、温度、电池间均衡进行控制，主控板需要一颗MCU，每个从控板也需要一颗MCU；

2、整车控制器VCU：电动汽车能量管理需要增加整车控制器，同时需要配备32位高阶MCU，其数量根据各厂的方案不同而不同；

3、引擎控制器/变速箱控制器：存量替换，电动汽车逆变器控制MCU替代油车的引擎控制器，因电机转速高，需通过减速器进行减速，它所安装MCU控制芯片代替油车变速箱控制器。

智能化：

1、当前国内汽车市场还停留在L2高速渗透阶段，从综合成本与性能考虑，OEM增加ADAS功能仍然采用分布式架构，随装载率提高，对传感器信息处理的MCU也相应增多。

2、由于座舱功能日益增多，更高新能的芯片作用越来越重要，对应的MCU地位有所下降。

工艺制造

MCU本身对算力要求优先，对先进制程要求不高，同时其内置的嵌入式存储自身也限制了MCU制程的提升，所以目前车规MCU工艺节点以40nm以上成熟制程为主，一些较先进车用MCU产品使用28nm制程。车规芯片规格以8英寸晶圆为主，一些厂家特别是IDM已经开始移植到12英寸的平台上。

目前28nm和40nm工艺是市场主流。

国外典型企业

与消费及工业级MCU相比，车规级MCU在运行环境，可靠性及供货周期等方面都有更高的要求，另外车规级MCU具有相对更高的认证门槛，认证时间较长，准入困难，因此总体上MCU的市场格局比较集中，2021年世界前五名的MCU企业占比就达82%之多。

北京紫光芯能科技有限公司(简称“紫光芯能”)成立于2019年，是一家汽车芯片设计公司。公司核心团队源自清华大学和紫光，同时吸纳来自国际知名半导体公司、系统集成商和整车厂的资深行业专家，公司专注于车规级高性能域控芯片及相关电源与接口芯片的设计研发，并于2021年底率先推出THA6系列汽车域控芯片。

THA6系列产品最大eFLASH空间10MB，已取得AEC-Q100 Grade1可靠性认证、ISO26262 ASIL-D级功能安全产品及流程认证，支持 eVita - Full 等级的信息安全，配置了多达5组的双核锁步内核，最高主频达300MHz，计算能力超4000DMIPS，内嵌大容量Flash和SRAM，集成丰富的AD、GTM资源；支持A/B分区的安全OTA升级，配备了包括1Gbps以太网、CAN-FD和LIN在内的多种网络接口，充分支持下一代E/E架构对主控芯片的严苛需求，可应用于新能源车动力域 VCU、BMS、电机控制、传统燃油车动力域 ECU 、ADAS控制器，以及未来的分布式域控、中央域控等领域。目前，该芯片已成功完成百万公里路试，受到业内外人士的一致好评。