隨著我國汽車產(chǎn)量突飛猛進的增長，尤其是轎車產(chǎn)量占汽車總產(chǎn)量的比例大幅提高，我國汽車微控制器（MCU）市場也在持續(xù)增長，汽車發(fā)動機控制、音響設備、安全氣囊和傳輸管理系統(tǒng)等諸多領域都需要MCU，汽車已經(jīng)成為MCU重要的應用市場之一。

　　以豐富的產(chǎn)品線搶占汽車MCU市場

　　故此眾多半導體廠商非常注重汽車MCU市場，意法半導體（ST）也不例外。汽車MCU涉及汽車應用的諸多領域，由于不同應用對MCU的需求各不相同，ST有多個不同系列的MCU產(chǎn)品可滿足不同的應用需求。

　　例如，8位的STM8A系列被大量用于音響控制、車身控制等領域，16位的ST10系列被大量用于發(fā)動機控制領域，在中國目前的汽車發(fā)動機控制的MCU用量中占有約1/3的市場份額。

　　眾所周知，32位的MCU是當今市場的發(fā)展方向。ST基于PowerPC架構的SPC56系列32位MCU自2011量產(chǎn)以來，已經(jīng)被大量應用于汽車發(fā)動機控制、車身控制、安全氣囊和動力傳輸管理系統(tǒng)等諸多領域。

　　“也有一些汽車應用領域則會采用專用的處理器。例如，ST的EyeQ系列處理器被用于先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），采用該芯片的Mobileye公司應經(jīng)成為全球視覺高級駕駛輔助系統(tǒng)市場上的領導企業(yè)。”Edoardo Merli表示。

　　汽車嵌入式系統(tǒng)應用千變?nèi)f化，未來MCU的發(fā)展也同樣需要針對多樣化的需求提供多樣化的MCU，以更好的性價比以及對產(chǎn)品進行優(yōu)化來更好的滿足車用需求。以ST的32位SPC56系列MCU為例，同樣基于PowerPC架構的MCU又可以分出7個不同的產(chǎn)品線。目前SPC56系列已經(jīng)量產(chǎn)的產(chǎn)品型號有100多個。

　　意法半導體大中華及南亞區(qū)汽車產(chǎn)品部市場應用總監(jiān)Edoardo Merli

　　應對汽車用MCU更加苛刻的要求

　　因為MCU在汽車領域的控制功能和應用領域越來越多，對于汽車的安全性和可靠性的影響越來越大，所以相比其他領域?qū)CU應用的要求，汽車控制系統(tǒng)中對MCU的要求更加苛刻。Edoardo Merli指出，這主要體現(xiàn)在汽車控制系統(tǒng)對MCU及其軟件系統(tǒng)提出了更高的要求。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：

　　1.在MCU產(chǎn)品方面，不僅要求有車規(guī)的質(zhì)量標準，而且也一直重視全面的測試驗證以及產(chǎn)品大批量的生產(chǎn)驗證，這使得汽車級MCU的供應商有較高的進入門檻。

　　2、在MCU發(fā)展路線上，除了要有更好的性價比、提高運行效率（高頻，多核）、降低功耗等考慮之外，必須結(jié)合MCU在汽車應用領域的發(fā)展需求，從設計方面要考慮功能安全（ISO26262）、安全加密以及新的接口標準等。

　　3、在MCU軟件上，開發(fā)環(huán)境的通用性以及軟件模塊的可復用性是基本要求，獲得第三方支持的更高標準（如AutoSAR）的軟件模塊及工具也是考量的因素。

　　苛刻要求多了，必然促使技術不斷創(chuàng)新。Edoardo Merli透露，ST基于以上要求，在目前已經(jīng)量產(chǎn)的SPC56系列90nm產(chǎn)品基礎上，又開發(fā)了55nm的SPC57系列于2012年提供客戶樣品，2015年進入量產(chǎn)。于此同時，基于40nm工藝的SPC58也已經(jīng)進入樣品階段。

　　如何使MCU高性能和低功耗可兼得

　　Edoardo Merli指出，選擇正確的技術、系統(tǒng)架構（軟硬件）和正確的設計方法可以降低功耗。為使計算/處理能力和低功耗之間達到很好的平衡，讓高處理性能和低功耗可兼得，在MCU設計過程中可以從以下幾方面入手。

　　1、通過使用高性能且低功耗的高能效模塊取得高處理性能。

　　2、MCU架構使用大量時鐘門控邏輯，當邏輯單元沒有處理任何數(shù)據(jù)時，關閉時鐘，消除動態(tài)功耗。

　　3、把產(chǎn)品分成不同的時鐘域，使其能夠在低頻下工作，閑置時能夠關閉時鐘。

　　4、將產(chǎn)品分成不同的電源域，閑置時可以用軟件關閉電源域。

　　消除MCU對車聯(lián)網(wǎng)安全的潛在影響

　　近年來不管是傳統(tǒng)汽車業(yè)還是互聯(lián)網(wǎng)巨頭，都在向車聯(lián)網(wǎng)躍進。而汽車安全無疑是橫亙在汽車更智能化道路上的障礙。MCU作為汽車電子系統(tǒng)內(nèi)部運算和處理的核心，因為車聯(lián)網(wǎng)汽車來自外部的接入信號可能會侵入汽車控制系統(tǒng)，這對汽車安全性具有潛在影響。

　　Edoardo Merli指出，為保證車聯(lián)網(wǎng)汽車的安全性以及客戶的IP不被侵入，通常有兩種解決方案：硬件安全模塊（HSM）和加密安全模塊（CSM）。據(jù)Edoardo Merli介紹，ST現(xiàn)有的Bolero 3M （SPC564B）汽車MCU具備Ethernet借口，也設計了符合安全擴展（SHE）功能規(guī)范版本1.1的加密安全模塊（CSM）。同時ST的新一代Chorus汽車MCU系列則除了有采用加密安全模塊（CSM）之外，大部分采用符合EVITA中級標準的硬件安全模塊（HSM）。

　　Edoardo Merli進一步強調(diào)，從架構定義開始，經(jīng)過設計實現(xiàn)和芯片制造，一直到客戶訂制，我們的產(chǎn)品安全解決方案貫穿產(chǎn)品研發(fā)的整個過程。每一款產(chǎn)品下線時都分配一個唯一用戶ID碼，某些一次性編程邏輯器件有保存密鑰。存儲器的某些存儲單元具有安全保護機制，防止來自芯片內(nèi)外的非法訪存操作。用戶還可以使用OTP將調(diào)試接口禁用，防止非法讀取或篡改存儲器。當安裝在汽車上時，任何人不能讀取或修改存儲器內(nèi)的信息數(shù)據(jù)，以進一步保護數(shù)據(jù)安全。

　　MCU布局的兩個策略，更廣闊的應用領域

　　中國汽車市場是全球規(guī)模最大同時能夠多年保持增長的汽車市場，同時中國市場也是ST的一個重點。ST 汽車MCU在中國的快速增長離不開客戶在本地的研發(fā)合作。Edoardo Merli指出，我們會進一步強化同客戶合作MCU系統(tǒng)開發(fā)中的技術支持，利用ST在汽車應用領域廣泛而極具競爭力的產(chǎn)品，為客戶提供全套的IC解決方案。在汽車MCU的市場上，ST依然會沿著兩個適用于不同策略的方向進行布局：針對關鍵客戶的深入而全面的研發(fā)合作，和針對大眾市場客戶引入伙伴關系開展平臺化方案的廣泛支持。

　　Edoardo Merli最后表示，由于汽車級的MCU產(chǎn)品從設計到生產(chǎn)所體現(xiàn)的品質(zhì)和安全性高于一般的工業(yè)類MCU，因此，汽車應用以外的領域（如電梯控制，發(fā)電機等）也開始采用。另外，值得注意的是ST汽車級的SPC56系列MCU通過更為嚴格的品質(zhì)控制和測試標準，用于航空及防務應用的RobuST產(chǎn)品系列，目前也已經(jīng)量產(chǎn)。
本文選自《汽車電子特刊》，更多優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，馬上下載閱覽