MCU器件在汽車應(yīng)用中的挑戰(zhàn)有哪些？

近年來，隨著前沿科技不斷向汽車領(lǐng)域涌入，企業(yè)不斷往純電動趨勢發(fā)展，在汽車不斷往智能化、電動化和網(wǎng)聯(lián)化的過程中智能電動汽車應(yīng)運(yùn)而生。據(jù)億歐智庫測算，2021年中國智能電動汽車銷量約為133.3萬輛，2022年1-9月累計(jì)銷量達(dá)247.6萬輛，預(yù)計(jì)2022年將超400萬輛，2025年將達(dá)到838.2萬輛，在新能源汽車銷量中的滲透率達(dá)到61.7%。隨著智能電動汽車在新能源汽車中的滲透率逐漸提高，智能電動汽車將成汽車產(chǎn)品競爭主戰(zhàn)場。MCU器件要應(yīng)用到汽車上首先是必須要符合車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,相對于消費(fèi)型和工業(yè)型的芯片，汽車半導(dǎo)體在環(huán)境、可靠性、供應(yīng)周期等方面有更高的要求。

汽車的芯片認(rèn)證其實(shí)有幾塊需要過的關(guān)，我們通常說AEC-Q100，通常是AECQ100-001，拿到AEC-Q100證書其實(shí)很大程度上是AEC-Q100-001已經(jīng)過了基本的電車特性能夠滿足基本的特性，其實(shí)有些還是AEC-Q100-(002~004)，它是對汽車生產(chǎn)上的品質(zhì)控制，這三塊如果AEC-Q100滿足了以后，就能滿足系統(tǒng)了，另外在功能安全以上的系統(tǒng)，做車?yán)锩娉塑嚨馁|(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)16949還有一個(gè)功能安全就是B和D級的要求。

跨越了車規(guī)級MCU標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證這座“大山”之后，智能電動汽車MCU還需要做到更高性能。智能電動汽車相比于傳統(tǒng)的燃油汽車，智能汽車在智能駕駛、智能座艙等功能越來越復(fù)雜，這就意味著對MCU的性能有著更高的要求。傳統(tǒng)燃油汽車靠汽油發(fā)動機(jī)提供動力，電動汽車則需要靠電機(jī)來進(jìn)行驅(qū)動，高效能電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)搭載高性能驅(qū)動器，而MCU是驅(qū)動器的控制核心，所以電動驅(qū)動對于 MCU 性能要求也更嚴(yán)格。當(dāng)下，大部分車規(guī)級MCU芯片的CPU主頻為100MHz，CPU主頻達(dá)到200MHz、300MHz的MCU芯片就已經(jīng)可以被業(yè)內(nèi)認(rèn)定為高性能MCU芯片。

另外，智能駕駛對于MCU算力也有要求。隨著智能駕駛逐漸部署到車上之后，L2級別的自動駕駛，計(jì)算能力大致需要10 TOPS計(jì)算能力，L3級別自動駕駛汽車需要100 TOPS以上的算力，到L3+級別自動駕駛汽車的算力級別已經(jīng)上升到1000 TOPS以上。整個(gè)汽車的算力已經(jīng)達(dá)到上百TOPS 甚至是1000TOPS 的水平。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測要做到L5 級的自動駕駛，整體的汽車算力需要達(dá)4000TOPS。這對于MCU是一個(gè)挑戰(zhàn)。

我們總結(jié)一下MCU器件在汽車應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)主要有以下幾個(gè)方面：

溫度問題：汽車在運(yùn)行過程中，發(fā)動機(jī)、電池等部件會產(chǎn)生大量的熱量，而車規(guī)MCU芯片必須能夠在這種高溫環(huán)境下正常工作。為了解決這個(gè)問題，需要在材料選擇、封裝設(shè)計(jì)和散熱方案上進(jìn)行大量的研究和優(yōu)化。

安全性問題：隨著汽車的電子化和網(wǎng)絡(luò)化，汽車系統(tǒng)面臨著越來越多的網(wǎng)絡(luò)攻擊威脅。因此，車規(guī)MCU芯片需要支持多層次的安全防護(hù)機(jī)制，包括硬件加密、軟件隔離、異常檢測等。這需要我們在芯片設(shè)計(jì)和系統(tǒng)架構(gòu)上進(jìn)行深入的研究和改進(jìn)。

抗干擾性能：汽車在行進(jìn)過程中會遭遇各種振動和沖擊，這對車規(guī)級MCU的穩(wěn)定性提出了高要求。車規(guī)級MCU需要具備抵抗外部干擾的能力，比如靜電、群脈沖、傳導(dǎo)輻射等，以確保在惡劣的工作環(huán)境下不會出現(xiàn)損壞、死機(jī)、復(fù)位等情況。

性能要求：隨著汽車功能的不斷增多，對MCU的性能要求也越來越高。需要MCU具有更強(qiáng)的處理能力和更快的運(yùn)算速度來滿足這些需求。

軟件內(nèi)容爆炸性增長：隨著汽車電子控制單元(ECU)的復(fù)雜性不斷增加，軟件內(nèi)容也呈現(xiàn)出爆炸性增長的趨勢。這需要MCU具有更大的存儲容量和更高效的軟件處理能力。

車內(nèi)與外界的連接需求：隨著汽車智能化的發(fā)展，車內(nèi)與外界的連接需求不斷增加。MCU需要支持更多的通信接口和協(xié)議，以滿足不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息交互。

總之，MCU器件在汽車應(yīng)用中需要面對多種挑戰(zhàn)，需要不斷進(jìn)行技術(shù)更新和研究開發(fā)來滿足這些需求。