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　　随着汽车智能化、网联化和电气化的发展趋势，汽车芯片短缺将成为长期的常态。建立独立半导体产业供应链的根本解决方案是建立中国智能网络汽车产业链的供应安全。目前的芯片短缺也是中国MCU这个行业带来了的机遇之窗。

　　从MCU从生态系统的角度来看，整个生态系统MCU生态系统包括各种软件、硬件、开发工具和终端客户使用的开源平台。目前，中国仍严重依赖国外IC幸运的是，汽车设计软件和开发工具MCU不需要最先进的制造工艺和开发工具，这方面的弱点是整体MCU工业不会产生太大的影响。

　　在芯片供不应求的情况下，国际汽车制造商迫切需要各种渠道购买符合汽车质量规格的产品MCU。汽车制造商开始考虑为中国增加采购渠道和替代供应商MCU制造商有机会进入全球汽车供应链。

　　在国内诸多MCU杰发科技在厂家中(AutoChips)，芯旺(ChipON)，赛腾微，奇浦维半导体(Chipways)和比亚迪半导体亚迪半导体，已批量生产MCU，并进入汽车OEM制造商供应链，但他们的商品仍然局限于简单的控制应用程序，如车窗、照明和制冷系统，以及动力总成控制、智能驾驶舱和ADAS在复杂的应用中仍然很少见。

　　MCU 是一种平台化的产品，供应商需要围绕其MCU芯片构建生态和开发者社区，提供从芯片、开发板、软件、开发工具到应用方案的整体方案。国际厂商汽车产品线丰富，可以为客户提供全系列产品和服务。目前，中国厂商正在努力布局全系列的MCU产品线，有望在以下两个方面取得突破：

　　车身控制：车载无线充电、环境光控制、流线型尾灯控制的MCU解决方案。这些功能特性以前只提供给高档车型，现在已经大量应用于中低档车型，需求在快速增长。例如，赛腾微电子推出了车载无线充电和流线型闪光灯尾灯控制MCU，截至2021年1月出货量已超过150万颗。

　　功率控制：中国厂商已经开始推出相关芯片，但目前仍然没有重量级产品。5月份，芯旺推出一款符合AEC-Q100标准、采用自研内核处理器的新型汽车MCU KF32A156，适用于电源和电机控制。与前代产品相比，该芯片具有更宽的电源域，将可用于70%的车身和电源控制单元模块。

　　除了完善产品线布局，打造独立的产业链也至关重要。从EDA/IP、芯片设计，到晶圆代工和封测的产业链上下游资源协调起来，将有助于国产汽车MCU产业链的健康发展。

　　工程师在选择车规级MCU时应考虑哪些因素?

　　现代的新车平均包含50-100个电子控制单元 (ECU)，每个ECU又包含一个或多个MCU，而且还需要长达一公里的电线将它们连接到多个不同的网络。对汽车电子工程师来说，为不同的功能应用设计挑选合适的MCU也是一个不小的挑战。

　　现在的汽车需要很多MCU来控制不同的功能。(来源：Microchip)

　　在传统燃油汽车的动力系统中，有用于燃油喷射、点火、节气门、冷却、自动变速器和车载诊断的独立控制系统;用于动力转向、制动器和安全气囊的底盘控制系统;前灯、雨刷、电动门、电动车窗和暖通空调也需要单独的车身控制系统。对于新型的电动车或混合动力车，电池管理、电机控制，以及高级驾驶辅助系统 (ADAS)等先进功能，都需要更多且性能更强的独立MCU。而智能座舱、各种先进的娱乐和信息系统，以及不同级别的自动驾驶，更增加了MCU和系统级芯片(SoC)的选择复杂性。

　　除了功能复杂性之外，车规级MCU还有严格的技术和监管壁垒。无论8位、16位，还是32位MCU，都必须满足国际汽车工程师协会 (SAE)的标准。对车规级MCU，有如下三种标准规范：

　　1. AEC-Q100可靠性标准;

　　2. 符合零失效(Zero Defect)的供应链质量管理标准IATF 16949规范;

　　3. 符合ISO26262标准的ASIL功能安全保证级别。

　　消费级MCU的不良率只要≤200DPPM就可以了，但车规级MCU的不良率要≤1DPPM，这就意味着每百万个MCU，最多只能有一个不良品;消费级MCU的工作温度范围在-30-85℃，而车规级MCU的运行环境相对恶劣，往往要求-40~125℃;车规级MCU的工作寿命一般要超过15年，消费级MCU要求3~5年即可。此外，车规级MCU还需功能安全底层软件支持，确保汽车安全稳定的运行，而且根据不同应用对资源和供应体系要求也更高。

　　汽车中没有孤立的MCU，所有MCU及周围的器件和功能模块都是一个网络的一部分，具体取决于它们的功能，它们相互之间需要联网通信才能协调工作。主要的汽车网络协议包括CAN、LIN、FlexRay、MOST和以太网 AVB。

　　控制器局域网 (CAN) 目前是驾驶舱、动力总成、底盘和车身系统的主要网络。Active Safety CAN可以控制毫米波雷达，它可以感应迎面而来的车辆并发出警告声、制动甚至转向控制;汽车仪表通过CAN总线响应来自雷达的警告，可以启动警告;对来自雷达的警告做出反应，制动控制CAN 可能会启动弱或强制动控制，具体取决于车轮速度和另一辆车的接近程度;同样对可能发生碰撞的警告做出反应，连接到安全带的 MCU 可以预张紧安全带。

　　本地互连网络 (LIN) 是一种低数据速率主/从网络，可控制远程无钥匙进入、照明、后视镜和车门等。通过LIN网络，当汽车开始移动时，车门可以自动锁上;安全带未系好或车灯亮着熄火时会发出警报声;或者后视镜和座椅会根据驾驶人自动重新调整为之前的设置。

　　与 LIN 相比，FlexRay 是一种高速、可靠的协议，适用于线控驱动等下一代应用。FlexRay 系统在响应接近警报时提供更高的准确性，增加了考虑加速角以主动转向和制动汽车以避免即将发生的碰撞的能力。

　　面向媒介的系统传输 (MOST) 网络处理车载多媒体，在车内路由高质量的视频、音频和数据，负责免提通话和通过汽车音响系统播放手机音乐。

　　虽然以太网已经非常成熟且值得信赖，但并没有广泛应用到汽车中，它通常联通发动机、底盘和车身系统中的 ECU以查找故障。

　　在选择适合特定汽车应用的MCU时，通过数据表通常会发现它们最适合哪些应用。一个或多个CAN端口是通用的，以太网端口也是如此。FlexRay和MOST网络需要能够处理高速数据包的MCU，而LIN要简单得多。有些通信协议通常不被直接支持，但只要硬件有足够的能力，这应该不会出现问题。

　　此外，汽车MCU的供电电压和各种模拟特性也需要特别注意，这包括低压检测、看门狗定时器、内置的存储器、接地、模数转换器(ADC)、零缺陷检测增强，以及外围接口和联网协议硬件辅助功能。