盤點2023年中國工程師最喜歡的車規(guī)級MCU芯片！

近年來，受益于物聯網快速發(fā)展、工業(yè)4.0對自動化設備需求的增長及汽車電子滲透率的提升等因影響，MCU應用領域不斷擴大，全球MCU市場規(guī)模也不斷增長。數據顯示，2022年全球MCU市場仍維持增長趨勢，銷售額將達到211.8億美元，但增速放緩至6.15%。

MCU芯片已經廣泛應用于各種電子設備，包括汽車、工業(yè)、電信、醫(yī)療和消費電子等，其中汽車市場占據30.13%的MCU份額?，F在的汽車一般需要50-100顆MCU芯片，MCU需求的增長主要來自汽車電動化、增強的安全特性、ADAS和自動駕駛、車內娛樂系統(tǒng)，以及政府對汽車廢氣排放的法規(guī)要求。

車規(guī)MCU分類及應用

作為車輛控制的核心器件，MCU主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂和駕駛輔助系統(tǒng)。

8位MCU ：提供低端控制功能:風扇控制、空調控制、雨刷、天窗、 車窗升降、低端儀表盤、集線盒、座椅控制、門控模塊。

16位MCU ：提供中端控制功能:用于動力系統(tǒng)，如引擎控制、齒輪與離合器控制和電子式渦輪系統(tǒng)等;用于底盤 ，如懸吊系統(tǒng)、電子式動力方向盤、扭力分散控制和電子泵、電子剎車等。

32位MCU：提供高端控制功能:在實現L1和L2的自動駕駛功能中扮演重要角色，如儀表盤控制、車身控制、多媒體信息系統(tǒng)、引擎控制，以及新興的智能性和實時性的安全系統(tǒng)及動力系統(tǒng)。

車規(guī)MCU市場競爭格局

相較于消費級和工業(yè)級 MCU，車規(guī)級 MCU 要求更高。與消費級和工業(yè)級芯片相比，車規(guī)級半導體對產品的環(huán)境要求、可靠性要求和供貨周期要求較高，主要體現在：

（1）環(huán)境要求。汽車芯片的工作環(huán)境更復雜，有高振動、多粉塵、多電磁干擾、溫度范圍寬（-40~155℃）等特點；

（2）可靠性要求。汽車設計壽命一般 在 15 年或 20 萬公里，整車廠對車規(guī)級 MCU 的要求通常是零失效；

（3）供貨周 期要求。車規(guī)級 MCU 的供應周期需要覆蓋整車的全生命周期，供貨周期一般為 15~20 年；

（4）重新認證要求。在工業(yè) MCU 上執(zhí)行很多微小的工藝變化都不需 要客戶或對 MCU 進行重新認證，但對于汽車 MCU 來說需要進行重新認證。

車規(guī)級 MCU 具有三大認證門檻，認證時間長、進入難度大。車規(guī)級 MCU 企業(yè)在進入整車廠的供應鏈體系前，一般需符合三大車規(guī)標準和規(guī)范：在設計階段要遵循功能安全標準 ISO26262，在流片和封裝階段要遵循的 AEC-Q001~004 以及 IATF16949，以及在認證測試階段要遵循的 AEC-Q100/Q104。

其中，AECQ100 分為四個可靠性等級，從低到高分別為 3、2、1、0；ISO26262 定義的 ASIL 有四個安全等級，從低到高分別為 A、B、C、D；AEC-Q100 系列認證一般至少 需要 1-2 年的時間，而 ISO26262 的認證難度更高，周期更長。在考慮到芯片上 車后還需要認證的時間，整體上車規(guī)級芯片從流片到相關車型量產出貨可能要 3- 5 年時間。

車用 MCU 具有客戶認證壁壘，供應周期長，下游車廠完成認證后不會輕易更換供應商。芯片經過車規(guī)級認證為先行條件，后續(xù)還需要被整車廠認可，經過上車認證合格后才能批量供貨。同時一款車型的銷售和售后周期較久，同一型號 芯片可穩(wěn)定供貨 5 年甚至更久。

長期以來，主流車廠的供應商資質被幾大芯片龍頭占據，他們的產品品質經過了長期的驗證，因此整車廠一般不會輕易更換供應商。

在市場競爭格局方面，全球MCU供應商以海外廠商為主。包括瑞薩電子、恩智浦、英飛凌、意法半導體和微芯科技在內的前5大MCU廠商市場份額合計達到75.6%，集中度相對較高，而國內MCU廠商在中低端市場具備較強的競爭力。

國內MCU廠商針對汽車市場的產品幾乎都集中在32位。目前已經進入前裝市場的有芯旺微、杰發(fā)科技和小華半導體等，另外還有不少在MCU廠商已經推出，或即將推出車規(guī)級MCU產品，比如兆易創(chuàng)新、小華半導體、中穎電子、航順、先楫、芯海科技、旗芯微等。

可以看出，由于車規(guī)級MCU的壁壘較高，國際巨頭在車規(guī)級MCU領域一直處于領先的地位，但是近幾年國內廠商在車規(guī)級MCU的深耕也非常值得關注，今天就來介紹幾個國內外做得比較出色的車規(guī)級MCU產品。

恩智浦NXP S32K汽車MCU

S32K MCU系列是NXP基于Arm Cortex-M系列的可擴展、低功耗微控制器，具有高級功能安全、信息安全和軟件支持，適用于ASIL B/D車身、區(qū)域控制和電氣化應用。

S32K MCU提供硬件和軟件的可擴展性和兼容性，支持固件無線(FOTA)、高級硬件安全性、CAN FD和以太網TSN。該系列MCU包括S32K1和S32K3，前者是基于Cortex-M0+/M4F內核的單核MCU，帶128 KB至2 MB 存儲器，支持ASIL B，已經量產；后者基于Cortex-M7內核，具有單核、雙核和鎖步內核MCU，帶512 KB至8 MB存儲器，支持ASIL B/D。

英飛凌Cypress Traveo II汽車MCU

Cypress Traveo II系列是英飛凌專為汽車應用而設計的32位MCU。由于在單核Arm Cortex-M4F和雙核Cortex-M7F中內置了處理能力和網絡連接，該系列微控制器的性能可以從400 DMIPS 提高到1500 DMIPS。

Traveo II 系列集成了HSM（硬件安全模塊）、用于安全處理的專用 Cortex-M0+，以及滿足FOTA要求的雙存儲體模式嵌入式閃存，因而具有高級安全功能。該系列MCU還配備了優(yōu)化的軟件平臺，可用于賽普拉斯 AUTOSAR MCAL（微控制器抽象層）、自測庫、閃存 EEPROM 仿真以及安全低級驅動程序，并結合第三方固件使用

Traveo II系列包括入門級型號CYT2B6、CYT2B7、CYT2B9和CYT2BL，以及高性能型號CYT3BB/4BB和CYT4BF。其中CYT2B9 MCU 專為汽車車身電子設備而設計，基于Cortex-M4F內核，具有出色的處理能力和網絡連接性能。

除了CAN FD接口外，該系列還通過嵌入式CXPI接口提供更高的響應和更快的通信速度，是車身控制模塊、暖通空調和照明的理想選擇。該芯片具有六種電源模式，使ECU能夠最大限度地降低整體功耗且保證安全功能，以實現安全通信，并在內存大小和引腳數方面具有出色的可擴展性。

意法半導體SPC5系列及Stellar 32位汽車MCU

意法半導體不僅擁有通用型MCU STM32產品系列，在車規(guī)MCU也耕耘多年。目前，可提供基于 Power Architecture 架構的SPC5 汽車微控制器系列和基于arm的Stellar汽車微控制器系列。

SPC5系列32位汽車微控制器可廣泛應用于網關、電動移動和ADAS到發(fā)動機和變速器控制、車身、底盤和安全的汽車應用。SPC5微控制器基于Power PC架構，最多可提供3個內核，工作頻率高達200 MHz，結溫為165°C；產品設計符合汽車AEC-Q100標準，可達到ASIL-D安全標準。

如今，汽車工業(yè)已經步入“軟件定義車輛”的時代，電動車輛（EV）正率先經歷這種轉型?？缮壭詫μ岣唠妱榆囕v的功率效率、增加行駛里程和提升性能至關重要，而傳統(tǒng)的電子/電氣(E/E)架構達到了支持這種軟件驅動方法的能力極限。新型的車輛架構需要具有高實時計算效率以及易于升級的設備開放式硬件平臺，以便處理大規(guī)模數據流，同時遵守嚴格的安全準則和功能安全要求。

意法半導體基于Arm的Stellar平臺正迎合了汽車工業(yè)這一轉型，專為基于域控制器的汽車平臺而設計，不僅降低了新車輛架構及其電氣化的復雜性，還可滿足現代化車輛節(jié)點的要求。Stellar 產品系列分為集成式MCU和驅動MCU。

Stellar集成式MCU基于 Arm Cortex R-52 內核，結合 28nm FD-SOI、嵌入式相變存儲器 (PCM) 等技術，可支持高達 600Mhz 的頻率和超過 40MByte 的嵌入式 PCM 非易失性存儲器，用于快速和確定性的實時計算，不受非集成存儲器的延遲影響。該產品子線又分為應用于運動控制的Stellar P集成式MCU和用于網關和車身的Stellar G集成式MCU。

Stellar驅動MCU目前可提供 Stellar E 系列，該產品基于Arm Cortex M7內核，可實現高效的功率轉換及卓越的安全性和保密性。目前已上市的 Stellar E 系列有SR5E1E3 和 SR5E1E7，可提升板載充電(OBC) 和DC/DC轉換器應用的功率效率，縮短電動汽車充電時間。Stellar E 系列是意法半導體SiC和GaN產品理想的配套控制芯片。

先楫 HPM6750

HPM6750 MCU是先楫半導體推出的高性能高實時 RISC-V MCU 旗艦產品，目前已經量產。與國際競品相比，HPM6750單核運行主頻即可達到驚人的816MHz，在CoreMark跑分測試中，HPM6750獲得了9220的高分，成功刷新了國際MCU領域的性能記錄。

在具體性能方面，HPM6750 MCU采用RISC-V 內核，支持雙精度浮點運算及強大的 DSP 擴展，主頻頻率創(chuàng)下了MCU 性能新紀錄，是目前市場上高性能MCU的理想之選。此外，該MCU還配置了高效 L1 緩存和本地存儲器，加上 2MB 內置通用SRAM，極大避免了低速外部存儲器引發(fā)的性能損失。

HPM6750還擁有強大的多媒體支持能力和豐富外設接口，其適配的LCD顯示控制器可支持高達1366x768 60fps的八圖層RGB顯示支持，支持圖形加速功能，可支持雙千兆以太網，IEEE1588，雙目攝像頭。并具有4個獨立的pwm模塊，每個模塊可生成8通道互補PWM，及16通道普通PWM、3 個 12 位高速 ADC 5MSPS、1 個 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 個模擬比較器等多個接口。

先楫HPM6750高性能RISC-V MCU可用于汽車儀表方案的開發(fā)。這款10.1英寸的儀表顯示屏的分辨率達1280x480，超過了60萬像素。借助HPM6750的高性能CPU，以及獨立自主知識產權的顯示系統(tǒng)，包括8圖層混合顯示控制器，以及2D圖形加速單元，成功實現了動態(tài)流暢的顯示車輛行駛的各種關鍵信息，包括車輛的速度，發(fā)動機轉速，油箱的狀態(tài)等等，還包括了一些行駛的輔助信息，比如當前的時間，安全帶的狀態(tài)，轉向燈信息等等。得益于HPM6750顯示系統(tǒng)的卓越設計，顯示屏局部的圖層刷新可由硬件完成，限制降低CPU負荷，顯示的刷新率超過了60幀每秒。

比亞迪半導體BF7006AMXX系列車規(guī)級MCU

比亞迪半導體的車規(guī)級MCU采用高可靠性的車規(guī)級制造工藝，嚴格按照AEC-Q100 Grade1質量標準測試認證，遵循IATF16949體系下生產管控流程。其8位和32位內核系列MCU的安全等級可最高達到ISO26262 ASILB標準，已大規(guī)模用于電動車窗、電動座椅、雨刮、車燈、儀表、后視鏡、車鎖等多種汽車通用控制。

BF7006AMXX 作為一款滿足汽車AECQ100 GRADE1 品質等級的32 位通用MCU，依照ISO26262 ASIL-B 等級標準要求設計；其內部集成CAN、LIN、UART 等多種通信模塊，多路計數器、計時器及PWM 功能，并包含有高精度ADC，存儲支持EEPROM 即時數據保存等多種通用模塊。封裝形式為LQFP64、LQFP48、TSSOP28，適合如電動車窗、電動座椅、雨刮、車燈、門鎖等多種汽車電子車身控制應用。

旗芯微FC4150F512

蘇州旗芯微半導體有限公司成立于2020年10月，將基于ARM Cortex M4、M7等系列架構構建面向汽車不同應用場景的高性能、高可靠性的片上系統(tǒng)，開發(fā)智能汽車高端控制器芯片。通過采用自研IP，多核鎖步等技術以及應用于車規(guī)芯片的六西格瑪模擬電路設計流程，設計出覆蓋安全標準ISO26262 ASIL-B至ASIL-D的全系列產品家族。公司產品均滿足車規(guī)AEC-Q100、功能安全標準ISO26262以及各項車規(guī)可靠性測試，可廣泛應用于車身、汽車儀表、安全、動力、電池管理等領域。

FC4150F512芯片屬于旗芯微FC4150產品家族的5V電壓車規(guī)級MCU。FC4150產品系列是基于Corex-M4F內核的高性能車規(guī)級MCU，支持ASIL-B功能安全等級，AEC-Q100 認證，Grade 1等級，適用于汽車的BCM、BCM+、BMS、照明、電機控制、HVAC、TPMS和T-BOX等應用。

性能方面，FC4150F512主頻高達150MHZ、內置512KB的Flash和128KB的SRAM，3.0V-5.5V的工作電壓，帶有6個CAN口，其中3個支持CAN-FD。并針對成本敏感的應用進行了優(yōu)化。

該產品提供開源SDK軟件包，驅動開發(fā)樣例支持多個IDE：Keil，IAR, Eclipse。并且提供自主開發(fā)的MCAL軟件，該軟件遵守ISO26262功能安全開發(fā)流程，支持FULLAUTOSAR和單獨AUTOSAR CAN/LIN/Ethernet協(xié)議棧應用。

小華HC32F460

小華HC32F460系列芯片是基于ARM Cortex-M4 32-bit RISC CPU，工作頻率200MHz的高性能MCU。該芯片還集成了高速片上存儲器，包括512KB的Flash，192KB的SRAM，并支持寬電壓范圍(1.8-3.6V)，寬溫度范圍(-40-105℃)和各種低功耗模式，可應用于汽車電動背門、伺服電機控制器、面板控制器 、編碼器等領域。

接口方面，HC32F460系列芯片集成了豐富的外設功能。包括2個單獨的12bit 2MSPS ADC，1個增益可調PGA，3個電壓比較器(CMP)，3個多功能16bit PWM Timer(Timer6)支持6路互補PWM輸出，3個電機PWM Timer(Timer4)支持18路互補PWM輸出，6個16bit通用Timer(TimerA)支持3路3相正交編碼輸入及48路Duty獨立可設PWM輸出，11個串行通信接口(I2C/UART/SPI)，1個QSPI接口，1路CAN，4個I2S支持音頻PLL，2個SDIO，1個USB FS Controller帶片上FS PHY支持Device/Hos。