電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）汽車MCU和SoC的界限，在近幾年隨著智能汽車的發(fā)展，變得越來(lái)越模糊。就比如過(guò)去汽車上的電動(dòng)座椅只有四向調(diào)節(jié)，而如今12向調(diào)節(jié)已經(jīng)是標(biāo)配，甚至有些車型座椅上還有腳托、零重力模式、多種按摩模式等，座椅上越來(lái)越多的電機(jī)帶來(lái)更高的性能需求，將壓力給到了MCU。

因此各家廠商的產(chǎn)品規(guī)劃中，更高性能的MCU都是重要的方向，高性能MCU，能夠更好地適配“軟件定義汽車”的概念。今年恩智浦甚至推出了一款使用了5nm制程的汽車MCU，當(dāng)然定位就有點(diǎn)“戰(zhàn)未來(lái)”的意思，面向汽車中央計(jì)算領(lǐng)域，比如用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的車載中央控制器、負(fù)責(zé)處理應(yīng)用的車載中央控制器等。本文收集了目前國(guó)內(nèi)外主流廠商最新的高性能汽車MCU產(chǎn)品，看下各家對(duì)于未來(lái)汽車MCU的發(fā)展方向都有哪些思考。

恩智浦

恩智浦的汽車MCU產(chǎn)品線目前主要是基于Arm內(nèi)核的S32系列，在2022年，為了滿足當(dāng)前智能汽車電子電氣架構(gòu)的需求，恩智浦推出了S32Z和S32E系列的高性能MCU產(chǎn)品。這兩個(gè)產(chǎn)品系列由兩種內(nèi)核構(gòu)成，Cortex-R52分核/鎖步處理器，可用于多租戶軟件集成；鎖步Cortex-M33處理器，可用于系統(tǒng)管理。同時(shí)該系列處理器具備安全MCU關(guān)鍵確定性行為，提供了多核、實(shí)時(shí)處理與內(nèi)核到引腳硬件虛擬化、DSP/ML處理、通信加速和具有硬件安全、ISO 26262 ASIL D功能安全的千兆級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)，有助于實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車，降低軟件集成復(fù)雜度，并增強(qiáng)安全性。

其中S32Z適合用于安全處理和區(qū)域控制，S32E適合用于電動(dòng)汽車控制和智能驅(qū)動(dòng)。與以往汽車中使用的安全MCU相比，S32Z和S32E采用了16nm工藝，主頻高達(dá)1GHz，性能上擁有極大優(yōu)勢(shì)，這在軟件定義汽車的時(shí)代中，能夠?yàn)閷?duì)實(shí)時(shí)處理性能需求較高的新型汽車架構(gòu)提供性能基礎(chǔ)。

當(dāng)然，今年3月恩智浦推出了S32N系列產(chǎn)品，官方宣稱為“車載超級(jí)集成處理器”，不過(guò)從規(guī)格上看確實(shí)不太好定義這款產(chǎn)品屬于MCU還是SoC。目前S32N系列只官宣了S32N55一款產(chǎn)品，從路線圖未來(lái)還會(huì)有三款產(chǎn)品推出，面向不同應(yīng)用。

S32N55采用5nm制程，搭載16個(gè)可分鎖步的Cortex-R52@1.2GHz 內(nèi)核和兩個(gè)鎖步Cortex-M7內(nèi)核，內(nèi)置48MB SRAM、3MB系統(tǒng)內(nèi)存SRAM和4MB二級(jí)緩存SRAM。閃存采用外置設(shè)計(jì)，S32N55內(nèi)置兩通道NVM接口，支持串行、四線和八線NOR存儲(chǔ)器，支持eMMC 5.1 NAND閃存和SD卡/SDIO閃存，同時(shí)具備用于擴(kuò)展內(nèi)存的LPDDR4X閃存和LPDDR4X/5/5X DRAM接口。

針對(duì)未來(lái)軟件定義汽車的趨勢(shì)，S32N55在虛擬化和功能安全上有非常多升級(jí)，包括完全片上硬件隔離與虛擬化，適用于隔離的混合關(guān)鍵性應(yīng)用，以及內(nèi)核到引腳的虛擬硬件隔離技術(shù)，可避免干擾。

系統(tǒng)管理器由Cortex-M7處理器鎖步內(nèi)核組成，負(fù)責(zé)管理功能安全；硬件為共享資源提供抗干擾能力和虛擬化服務(wù)質(zhì)量(QoS)機(jī)制：通過(guò)本地反應(yīng)將故障影響控制在集成ECU級(jí)別；運(yùn)行時(shí)工作模式、安全停止和復(fù)位均由每個(gè)集成ECU單獨(dú)控制，減少了導(dǎo)致SoC復(fù)位的故障數(shù)量。同時(shí)S32N55根據(jù)ISO26262 ASIL D功能安全認(rèn)證流程開(kāi)發(fā)。

通信方面S32N55的配置也相當(dāng)豪華，包括有24個(gè)CAN FD、兩個(gè)CAN XL、10個(gè) LIN和1個(gè)2通道FlexRay?接口，還有兩個(gè)以太網(wǎng)MAC，每個(gè)工作頻率為10Mbit/s至2.5Gbit/s，同時(shí)支持PCI Express Gen 4 x1/x2。不過(guò)目前S32N55還在樣品階段，準(zhǔn)確的大規(guī)模出貨節(jié)點(diǎn)恩智浦還沒(méi)有透露。

英飛凌

英飛凌的汽車MCU產(chǎn)品分為AURIX、TRAVEO、PSoC三個(gè)系列，其中TRAVEO、PSoC使用Arm Cortex -M內(nèi)核，AURIX則是英飛凌自家的32位RISC架構(gòu)TriCore內(nèi)核。目前AURIX系列最新的MCU產(chǎn)品是今年正式開(kāi)始量產(chǎn)的TC4xx系列。

過(guò)去，TC4xx系列的前代產(chǎn)品TC29X/TC39X都是電動(dòng)汽車的常客，作為汽車MCU中單價(jià)最高的產(chǎn)品系列之一，在智駕域控、主驅(qū)控制模塊上出鏡率非常高，我們此前還為此推出過(guò)一篇文章“國(guó)產(chǎn)智駕域控上為什么很多是用英飛凌TC397？”

而最新的TC4XX作為“適用于下一代電動(dòng)交通、ADAS、汽車 E/E 架構(gòu)和人工智能（AI）”的產(chǎn)品，它的變化非常值得關(guān)注。

TC4xx系列最核心的技術(shù)迭代，是內(nèi)置的NVM內(nèi)存采用了全新的阻變型NVM存儲(chǔ)器（RRAM），相比過(guò)去的eFlash，RRAM不僅滿足高讀寫速度和存儲(chǔ)密度的要求，同時(shí)延遲可降低1000倍，可滿足未來(lái)智能駕駛高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)吞吐量，還具備更高可靠性。

另外主頻以及內(nèi)核都有所升級(jí)，搭載最高6個(gè)TriCore v 1.8@500MHz核心，以及一系列加速器，包括并行處理單元(PPU)、數(shù)據(jù)路由引擎(DRE)、cDSP、雷達(dá)信號(hào)處理單元、安全加速器(CSRM/CSS)等。

同時(shí)片上內(nèi)存升級(jí)到最高25MB，通過(guò)優(yōu)化的A/B交換分區(qū)和外部?jī)?nèi)存接口實(shí)現(xiàn)零停機(jī)SOTA支持。搭載新eGTM計(jì)時(shí)器和高分辨率PWM，實(shí)現(xiàn)低延遲互連(LLI)。接口方面也新增了5Gbps帶寬以太網(wǎng)和PCIe等高速通信接口，以及新增支持CAN-XL和10BASE T1S以太網(wǎng)等。面向軟件定義汽車的應(yīng)用，TC4xx還支持CPU虛擬化。

當(dāng)然作為汽車安全MCU，TC4XX符合ASIL D標(biāo)準(zhǔn)，包括CSRM和CSS的安全集群提供了增強(qiáng)的安全性能。不過(guò)相比恩智浦，英飛凌在工藝制程上沒(méi)有那么激進(jìn)，TC4xx還是沿用成熟的28nm制程。

國(guó)內(nèi)廠商的高性能汽車MCU

在高性能汽車MCU領(lǐng)域，目前國(guó)際廠商中瑞薩、TI等似乎沒(méi)有太強(qiáng)的跟進(jìn)計(jì)劃，瑞薩最近倒是推出了一款3nm的R-CAR X5H SoC，提供高達(dá)200TOPS的高算力，面向ADAS、車載信息娛樂(lè)等應(yīng)用，重心似乎轉(zhuǎn)向了高性能計(jì)算平臺(tái)。

但在軟件定義汽車的時(shí)代，MCU依然是不可或缺的部分，而國(guó)內(nèi)也有一些MCU廠商在布局高性能汽車MCU產(chǎn)品。

比如今年7月底，國(guó)芯科技就宣布其新一代汽車電子高性能MCU新產(chǎn)品CCFC3012PT流片和測(cè)試成功。據(jù)了解，CCFC3012PT是基于國(guó)芯科技自主PowerPC架構(gòu)C*Core CPU內(nèi)核研發(fā)的新一代多核MCU芯片，適用于智能化汽車輔助駕駛、智能座艙以及高集成度域控制器等應(yīng)用，可對(duì)標(biāo)英飛凌廣泛應(yīng)用于智能駕駛、智能座艙域控制器的TC397/TC399系列MCU。

CCFC3012PT集成了10個(gè)C3007核心，其中包括6個(gè)主核和4個(gè)鎖步核，該CPU核流水線采用雙發(fā)射，DMIPS性能達(dá)到2.29/MHz；安全性能方面，CCFC3012PT內(nèi)嵌硬件安全HSM模塊，支持Crypto/SM2/AES/SM4等國(guó)際和國(guó)密算法，可以支持安全啟動(dòng)和OTA，并按照汽車電子Grade1等級(jí)、信息安全Evita-Full等級(jí)、功能安全ASIL-D等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。

同樣對(duì)標(biāo)英飛凌TC39X的還有旗芯微FC7300系列，最高搭載3個(gè)Cortex-M7@300MHz內(nèi)核，其中2個(gè)鎖步核，內(nèi)置8MB P-Flash + 256K D-Flash，以及1.1MB SRAM。接口方面具有10個(gè)CAN-FD口，1個(gè)千兆網(wǎng)口并支持TSN功能。并通過(guò)AEC-Q100 Grade 1等級(jí)認(rèn)證，滿足 ASIL-D功能安全等級(jí)。

芯馳科技E3系列汽車MCU也是國(guó)內(nèi)高性能汽車MCU的代表之一，E3全系列產(chǎn)品集成了ARM Cortex R5及ARM Cortex R52+ CPU并最高配置4對(duì)鎖步主核，主頻最高800MHz，其中最高規(guī)格產(chǎn)品配置有接近5MB的片內(nèi)SRAM和高達(dá)16MB高性能嵌入式存儲(chǔ)。通信外設(shè)方面支持CAN-FD、LIN、FlexRay、 USB和千兆以太網(wǎng)TSN等。E3系列MCU也通過(guò)了ASIL D級(jí)別的功能安全認(rèn)證，目前已經(jīng)在一些汽車底盤應(yīng)用中量產(chǎn)。

小結(jié)：

在汽車Zonal架構(gòu)的趨勢(shì)下，軟件定義汽車的概念更為重要，而高性能MCU在未來(lái)的汽車電子電氣架構(gòu)中也將會(huì)有更高的性能要求，更多的核心，更先進(jìn)的制程工藝都是未來(lái)汽車MCU的重要發(fā)展方向。與此同時(shí)，軟件定義汽車的需求下，MCU在硬件虛擬化技術(shù)上也會(huì)更加受到重視。