隨著我國汽車產(chǎn)量突飛猛進(jìn)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(chǎng)也在持續(xù)增長，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制、音響設(shè)備、安全氣囊和傳輸管理系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域都需要MCU，汽車已經(jīng)成為MCU重要的應(yīng)用市場(chǎng)之一。

　　以豐富的產(chǎn)品線搶占汽車MCU市場(chǎng)

　　故此眾多半導(dǎo)體廠商非常注重汽車MCU市場(chǎng)，意法半導(dǎo)體（ST）也不例外。汽車MCU涉及汽車應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，由于不同應(yīng)用對(duì)MCU的需求各不相同，ST有多個(gè)不同系列的MCU產(chǎn)品可滿足不同的應(yīng)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(lǐng)域，16位的ST10系列被大量用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域，在中國目前的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制的MCU用量中占有約1/3的市場(chǎng)份額。

　　眾所周知，32位的MCU是當(dāng)今市場(chǎng)的發(fā)展方向。ST基于PowerPC架構(gòu)的SPC56系列32位MCU自2011量產(chǎn)以來，已經(jīng)被大量應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制、車身控制、安全氣囊和動(dòng)力傳輸管理系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。

　　“也有一些汽車應(yīng)用領(lǐng)域則會(huì)采用專用的處理器。例如，ST的EyeQ系列處理器被用于先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），采用該芯片的Mobileye公司應(yīng)經(jīng)成為全球視覺高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)市場(chǎng)上的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)?！盓doardo Merli表示。

　　汽車嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用千變?nèi)f化，未來MCU的發(fā)展也同樣需要針對(duì)多樣化的需求提供多樣化的MCU，以更好的性價(jià)比以及對(duì)產(chǎn)品進(jìn)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(gòu)的MCU又可以分出7個(gè)不同的產(chǎn)品線。目前SPC56系列已經(jīng)量產(chǎn)的產(chǎn)品型號(hào)有100多個(gè)。

　　意法半導(dǎo)體大中華及南亞區(qū)汽車產(chǎn)品部市場(chǎng)應(yīng)用總監(jiān)Edoardo Merli

　　應(yīng)對(duì)汽車用MCU更加苛刻的要求

　　因?yàn)镸CU在汽車領(lǐng)域的控制功能和應(yīng)用領(lǐng)域越來越多，對(duì)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(lǐng)域?qū)CU應(yīng)用的要求，汽車控制系統(tǒng)中對(duì)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(duì)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(gè)方面：

　　1.在MCU產(chǎn)品方面，不僅要求有車規(guī)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而且也一直重視全面的測(cè)試驗(yàn)證以及產(chǎn)品大批量的生產(chǎn)驗(yàn)證，這使得汽車級(jí)MCU的供應(yīng)商有較高的進(jìn)入門檻。

　　2、在MCU發(fā)展路線上，除了要有更好的性價(jià)比、提高運(yùn)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(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展需求，從設(shè)計(jì)方面要考慮功能安全（ISO26262）、安全加密以及新的接口標(biāo)準(zhǔn)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(fù)用性是基本要求，獲得第三方支持的更高標(biāo)準(zhǔn)（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(shù)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(chǔ)上，又開發(fā)了55nm的SPC57系列于2012年提供客戶樣品，2015年進(jìn)入量產(chǎn)。于此同時(shí)，基于40nm工藝的SPC58也已經(jīng)進(jìn)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(shù)、系統(tǒng)架構(gòu)（軟硬件）和正確的設(shè)計(jì)方法可以降低功耗。為使計(jì)算/處理能力和低功耗之間達(dá)到很好的平衡，讓高處理性能和低功耗可兼得，在MCU設(shè)計(jì)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(gòu)使用大量時(shí)鐘門控邏輯，當(dāng)邏輯單元沒有處理任何數(shù)據(jù)時(shí)，關(guān)閉時(shí)鐘，消除動(dòng)態(tài)功耗。

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

　　4、將產(chǎn)品分成不同的電源域，閑置時(shí)可以用軟件關(guān)閉電源域。

　　消除MCU對(duì)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(jìn)。而汽車安全無疑是橫亙?cè)谄嚫悄芑缆飞系恼系K。MCU作為汽車電子系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)算和處理的核心，因?yàn)檐嚶?lián)網(wǎng)汽車來自外部的接入信號(hào)可能會(huì)侵入汽車控制系統(tǒng)，這對(duì)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(shè)計(jì)了符合安全擴(kuò)展（SHE）功能規(guī)范版本1.1的加密安全模塊（CSM）。同時(shí)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)的硬件安全模塊（HSM）。

　　Edoardo Merli進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，從架構(gòu)定義開始，經(jīng)過設(shè)計(jì)實(shí)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(gè)過程。每一款產(chǎn)品下線時(shí)都分配一個(gè)唯一用戶ID碼，某些一次性編程邏輯器件有保存密鑰。存儲(chǔ)器的某些存儲(chǔ)單元具有安全保護(hù)機(jī)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(chǔ)器。當(dāng)安裝在汽車上時(shí)，任何人不能讀取或修改存儲(chǔ)器內(nèi)的信息數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步保護(hù)數(shù)據(jù)安全。

　　MCU布局的兩個(gè)策略，更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域

　　中國汽車市場(chǎng)是全球規(guī)模最大同時(shí)能夠多年保持增長的汽車市場(chǎng)，同時(shí)中國市場(chǎng)也是ST的一個(gè)重點(diǎn)。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(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化同客戶合作MCU系統(tǒng)開發(fā)中的技術(shù)支持，利用ST在汽車應(yīng)用領(lǐng)域廣泛而極具競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)上，ST依然會(huì)沿著兩個(gè)適用于不同策略的方向進(jìn)行布局：針對(duì)關(guān)鍵客戶的深入而全面的研發(fā)合作，和針對(duì)大眾市場(chǎng)客戶引入伙伴關(guān)系開展平臺(tái)化方案的廣泛支持。

　　Edoardo Merli最后表示，由于汽車級(jí)的MCU產(chǎn)品從設(shè)計(jì)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(yīng)用以外的領(lǐng)域（如電梯控制，發(fā)電機(jī)等）也開始采用。另外，值得注意的是ST汽車級(jí)的SPC56系列MCU通過更為嚴(yán)格的品質(zhì)控制和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，用于航空及防務(wù)應(yīng)用的RobuST產(chǎn)品系列，目前也已經(jīng)量產(chǎn)。
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