隨著我國(guó)汽車產(chǎn)量突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)，尤其是轎車產(chǎn)量占汽車總產(chǎn)量的比例大幅提高，我國(guó)汽車微控制器(MCU)市場(chǎng)也在持續(xù)增長(zhǎng)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制、音響設(shè)備、安全氣囊和傳輸管理系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域都需要MCU，汽車已經(jīng)成為MCU重要的應(yīng)用市場(chǎng)之一。
應(yīng)用需求多樣
高中低產(chǎn)品各有分布
車用市場(chǎng)已經(jīng)成為中國(guó)整體MCU市場(chǎng)中最重要的組成部分，之所以出現(xiàn)這種狀況，一方面得益于汽車產(chǎn)量及汽車電子占比的快速增加，根據(jù)iSuppli公司的預(yù)測(cè)，2014年到2018年間，中國(guó)汽車產(chǎn)量增長(zhǎng)率都將維持在8%~10%左右，中國(guó)汽車年產(chǎn)量很快將突破3000萬(wàn)輛。相對(duì)來(lái)說(shuō)，2013年中國(guó)平均每輛汽車的控制器(MCU/MPU)成本約為45美元，而同時(shí)期美國(guó)平均每輛汽車的控制器為140美元左右，可見(jiàn)成長(zhǎng)空間十分巨大。另一方面是因?yàn)檐囉肕CU在汽車中的應(yīng)用呈現(xiàn)出多樣性，從簡(jiǎn)單的車燈控制到復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)控制、汽車遠(yuǎn)程通信實(shí)現(xiàn)，高、中、低端MCU在汽車中都可以發(fā)揮作用。“MCU的發(fā)展趨勢(shì)是與汽車電子系統(tǒng)的需求密切相關(guān)的。通常我們把汽車電子系統(tǒng)分成四類，車身和安防電子(包括門窗、座椅、空調(diào)、燈光等)，汽車娛樂(lè)與信息系統(tǒng)(包括收音機(jī)、導(dǎo)航儀、汽車儀表等)，汽車底盤和安全系統(tǒng)(包括安全氣囊、剎車、倒車安全、主動(dòng)安全等)，動(dòng)力系統(tǒng)(包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等)。不同的系統(tǒng)對(duì)MCU的要求是不同的，也就決定了車用MCU的多樣性。”飛思卡爾亞太區(qū)汽車微控制器市場(chǎng)營(yíng)銷總監(jiān)易生海表示。
多樣化的需求對(duì)車用MCU的開(kāi)發(fā)也提出多種要求。車用MCU的應(yīng)用具有多樣性，從動(dòng)力總成、車身、安全到新能源汽車，不同的應(yīng)用對(duì)MCU的內(nèi)存、工作頻率、使用/安裝環(huán)境等都各有不同。兆易創(chuàng)新GigaDevice MCU產(chǎn)品經(jīng)理金光一介紹：“動(dòng)力總成應(yīng)用中，要特別注重系統(tǒng)的高安全及高可靠性;在安全系統(tǒng)中，如ADAS高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)，對(duì)MCU的實(shí)時(shí)性、可靠性、容錯(cuò)處理能力及接口能力要求更高;在車身應(yīng)用中，比如車窗、車燈，則對(duì)MCU的通信及功能集成度有不同要求。未來(lái)汽車MCU的高中低端將會(huì)由應(yīng)用來(lái)決定。而應(yīng)用的多樣性決定了車用MCU也將朝著多樣化的趨勢(shì)發(fā)展。”
但是，金光一同時(shí)也指出：“過(guò)去我們經(jīng)常談到高中低端MCU多是指32、16或8位MCU。近幾年來(lái)，隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展，32位MCU的性價(jià)比大幅提升，而汽車電子系統(tǒng)也向更高復(fù)雜度和更高性能方向發(fā)展，采用32位微處理器也已成為趨勢(shì)。”
“可以將車用MCU的應(yīng)用趨勢(shì)做如下概括：第一， 與汽車安全相關(guān)的系統(tǒng)，包括動(dòng)力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、部分的汽車車身控制器，新的設(shè)計(jì)都參考了ISO26262標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)大規(guī)模地采用多核32位處理器。第二，汽車娛樂(lè)系統(tǒng)會(huì)和消費(fèi)類應(yīng)用緊密結(jié)合，相應(yīng)的硬件和軟件平臺(tái)會(huì)擴(kuò)展到汽車系統(tǒng)，將基于ARM的芯片，比如飛思卡爾的i.MX6系列。我們看到最近Google發(fā)布了AndriodAuto系統(tǒng)，推廣Andriod系統(tǒng)在汽車電子中的應(yīng)用。第三，車廠介入汽車平臺(tái)開(kāi)發(fā)，AUTOSAR軟件架構(gòu)會(huì)促進(jìn)市場(chǎng)加速32位MCU的應(yīng)用。第四，車身電子等一些標(biāo)準(zhǔn)的邏輯控制類應(yīng)用，我們會(huì)看到M0、M4得到大規(guī)模的應(yīng)用，包括飛思卡爾公司推出的 Kinetis EA系列產(chǎn)品。”易生海總結(jié)。
面臨安全、智能化挑戰(zhàn)
多核化成趨勢(shì)
在車用MCU應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)多樣化發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)CU的需求各有不同的情況下，多核化需求變得越來(lái)越多，成為MCU未來(lái)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
“汽車電子面對(duì)當(dāng)代全球化的節(jié)能、安全和智能化的挑戰(zhàn)，每個(gè)挑戰(zhàn)的背后都有汽車半導(dǎo)體的創(chuàng)新，每一個(gè)汽車電子的創(chuàng)新都要通過(guò)MCU的運(yùn)算控制功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。相比其他領(lǐng)域?qū)CU應(yīng)用的要求，汽車控制系統(tǒng)中對(duì)MCU的要求更加苛刻，既有速度和性能上的要求，又有保證系統(tǒng)的可靠性和安全性的要求，同時(shí)，其應(yīng)用的環(huán)境極為惡劣，工況又極為復(fù)雜，多核MCU是一個(gè)有效的應(yīng)對(duì)方案。”金光一認(rèn)為，“為滿足新一代汽車電子系統(tǒng)對(duì)運(yùn)算速度、性能和安全方面的特別要求，兆易創(chuàng)新推出全新Cortex-M3內(nèi)核架構(gòu)MCU，可完成多任務(wù)復(fù)雜運(yùn)算功能。”
易生海表示：“MCU結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)大體上反映了市場(chǎng)需求和對(duì)成本(芯片、軟件)的共同要求。汽車MCU同構(gòu)和異構(gòu)多核，是針對(duì)不同的情況講的。如果一個(gè)系統(tǒng)有好幾種功能，而功能要求芯片處理能力類似，同構(gòu)的系統(tǒng)就會(huì)比較好;但是如果一個(gè)系統(tǒng)有兩種不同的功能，一個(gè)做圖像處理，一個(gè)做HMI控制，異構(gòu)結(jié)構(gòu)就會(huì)更具優(yōu)勢(shì)。”