車規(guī)級MCU是“專用型”還是“通用型”更具發(fā)展前景

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）車規(guī)級MCU是汽車電子系統(tǒng)控制的核心，也是汽車產(chǎn)業(yè)向電氣化、智能化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。近年來隨著消費者環(huán)保意識的提高，電動汽車市場需求持續(xù)旺盛。

2月8日，根據(jù)Allied Market Research一項最新的研究報告顯示，預(yù)計到2030年，電動車市場估值將會達到8237.4億美元，增長近5倍。同時，研究還表明，受技術(shù)進步、競爭驅(qū)動以及消費者需求的變化，電氣行業(yè)將會在接下來的數(shù)十年中呈指數(shù)性的增長。受益于電動汽車市場規(guī)模的持續(xù)擴大，車規(guī)級MCU迎來了發(fā)展的新機遇。

ST針對碳化硅功率器件應(yīng)用的車規(guī)級MCU

特斯拉Model 3是首款在量產(chǎn)車型中使用碳化硅功率器件的車型，也是促使車規(guī)級芯片材料由硅向碳化硅轉(zhuǎn)型的催化劑。相較于傳統(tǒng)的硅材料，碳化硅在電動汽車的電控系統(tǒng)應(yīng)用中，會得到更高的開關(guān)頻率和系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率，有利于提升電動車的續(xù)航里程和充電速度，助力電機的小型化。

自此特斯拉Model 3用上碳化硅之后，碳化硅站在了汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的上風(fēng)口，并吸引了眾多車企的效仿與布局，如百公里加速僅需3.9秒的比亞迪漢EV，采用了國內(nèi)首款自研的碳化硅功率模塊，以及小鵬推出國內(nèi)首款基于800V碳化硅高壓平臺的量產(chǎn)車G9，并且小鵬還戰(zhàn)略性地投資了專注于碳化硅功率器件的瞻芯電子。隨著汽車電氣化的持續(xù)演進，碳化硅功率半導(dǎo)體市場需求異常明顯。

為順應(yīng)時代的發(fā)展與市場的需求，近日ST推出了一系列針對電動汽車碳化硅電氣架構(gòu)的車規(guī)級MCU Stellar E ，這款MCU與傳統(tǒng)的MCU不同之處在于，傳統(tǒng)的MCU在執(zhí)行控制回路處理與運算方面的響應(yīng)速度無法滿足碳化硅功率器件的高頻開關(guān)需求，通常需要增加一個專用的高速信號處理器來控制SiC功率半導(dǎo)體，并且額外的加入處理器模塊意味著BOM成本、系統(tǒng)功耗以及設(shè)計難度的增加，這對目前競爭壓力如此巨大的汽車市場來說并不友好。而ST推出的專用MCU在片上集成了可應(yīng)對碳化硅功率器件高速控制的處理器，通過一顆MCU即可控制整個模塊，有助于降低電動汽車的成本，簡化電氣架構(gòu)、提高功率密度。

Stellar E系列MCU采用了最新的寬帶隙技術(shù)，能夠滿足第三代化合物碳化硅與氮化鎵在車載電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的應(yīng)用中所需的高頻控制需求，簡化的車用功率器件由硅材料向碳化硅的轉(zhuǎn)變過程。

在參數(shù)性能方面，該MCU內(nèi)置了一個雙內(nèi)核的Arm ? Cortex ? M7 CPU，以及具有雙精度 的FPU、L1 高速緩存和DSP。片上集成了一顆支持同時寫入和讀取功能的2MB閃存，其中有960KB的空間支持OTA更新。同時為增強外設(shè)可實現(xiàn)快速控制環(huán)路功能，還集成了7個模數(shù)轉(zhuǎn)換器和10個數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及多個定時器等。

在安全方面，Stellar E系列MCU支持ISO 26262 ASIL-D的汽車功能安全標準，還內(nèi)置了FCCU監(jiān)控單元、內(nèi)存錯誤管理單元和循環(huán)冗余檢驗單元。FCCU單元可以監(jiān)控MCU的完整性狀態(tài)，提供靈活的安全狀態(tài)控制，內(nèi)存錯誤管理單元主要用于收集和報告內(nèi)存中的錯誤事件。

ST官方表示，Stellar E系列MCU目前正處于樣品以及AEC-Q100車規(guī)級認證階段，預(yù)計將會于明年開始批量生產(chǎn)并進入市場。

車規(guī)級MCU裝車量超過1000萬顆的比亞迪

視線轉(zhuǎn)回國內(nèi)，在全球缺芯的背景下，為維護國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定，國產(chǎn)化替代正在如火如荼地進行著。在此次缺芯潮中，比亞迪是唯一對外宣稱產(chǎn)能未受缺芯影響的車企。截至目前，比亞迪分別推出了兩個系列，滿足車規(guī)級應(yīng)用的8位車規(guī)級MCU和32位車規(guī)級MCU。并于去年對外宣布車規(guī)級MCU累計量產(chǎn)裝車量達1000萬顆。

BF7006AMxx是比亞迪推出的32位通用型MCU，采用高可靠性的車規(guī)級制造工藝，并通過了車規(guī)級AEC-Q100的認證標準，其內(nèi)部集成CAN、LIN、UART等多種通信模塊，多路計數(shù)器、計時器及PWM功能，并包含有高精度ADC，存儲支持EEPROM即時數(shù)據(jù)保存等多種通用模塊。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(yīng)用。

在芯片產(chǎn)能方面，比亞迪采用的是IDM的垂直產(chǎn)業(yè)鏈模式，集設(shè)計與封測于一身，不僅提升的產(chǎn)品的可靠性，還縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。如今國外車規(guī)級芯片受疫情影響，交貨周期一再延長，嚴重影響了終端車企的生產(chǎn)計劃，也為比亞迪車規(guī)級芯片營造了一個良好的發(fā)展機遇。

結(jié)語

在國產(chǎn)替代的浪潮中，國產(chǎn)車規(guī)級MCU的隊伍逐漸擴大，并在缺芯潮中獲得了顯著增長。雖然車規(guī)級MCU市場百家爭鳴，但面臨到一個問題，就是產(chǎn)品的同質(zhì)化過于嚴重，不論是國內(nèi)的國產(chǎn)替代產(chǎn)品，還是國外大廠的產(chǎn)品都存在這一現(xiàn)象。若想要在國際市場中站穩(wěn)腳步，通過打造差異化的產(chǎn)品，贏得市場是最行之有效的方法之一，例如ST根據(jù)市場需求推出的專用型MCU。如今電動汽車對碳化硅功率器件的需求持續(xù)高漲，ST的專用型MCU有望搭乘汽車電氣化的東風(fēng)，開拓更大的市場。