一輛傳統(tǒng)燃油車(chē)需要大約500到600顆芯片，輕混汽車(chē)大約需要1000顆，插電混動(dòng)和純電動(dòng)汽車(chē)則需要至少2000顆芯片。這意味著，隨著智能電動(dòng)汽車(chē)的飛速發(fā)展，不但先進(jìn)制程的芯片需求量越來(lái)越大，傳統(tǒng)芯片的需求量也將繼續(xù)提升。MCU就是這樣，除了單車(chē)搭載的數(shù)量在不斷增長(zhǎng)，域控制器也帶來(lái)了對(duì)高安全、高可靠、高算力MCU的新需求增長(zhǎng)。
? ? MCU，Microcontroller?Unit，中文稱單片微型計(jì)算機(jī)/微控制器/單片機(jī)，將CPU、存儲(chǔ)器、外圍功能整合在單一芯片上，形成具有控制功能的芯片級(jí)計(jì)算機(jī)，主要用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理和控制，是智能控制系統(tǒng)的核心。
? ? MCU與我們的生活工作息息相關(guān)，如,、工業(yè)、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)電子、家電、物聯(lián)網(wǎng)等，其中汽車(chē)電子市場(chǎng)是最大的，從全球角度看占比達(dá)到了33%。
? ?MCU芯片的結(jié)構(gòu)
MCU主要由中央處理器CPU、存儲(chǔ)器（ROM和RAM）、輸入輸出I/O接口、串行口、計(jì)數(shù)器等構(gòu)成。
? ? ?CPU：Central?Processing?Unit，中央處理器，是?MCU?內(nèi)部的核心部件，運(yùn)算部件能完成數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送操作，控制部件則按照一定時(shí)序協(xié)調(diào)工作，分析并執(zhí)行指令。
? ? ?ROM：Read-Only?Memory，是程序存儲(chǔ)器，用來(lái)存放由制造廠家寫(xiě)好的程序，信息以非破壞方式讀取，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)掉電后不消失，MCU按照事先編寫(xiě)好的程序執(zhí)行。
? ? ?RAM：Random?Access?Memory，是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，與?CPU?直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，掉電后該數(shù)據(jù)不能保持。在程序運(yùn)行過(guò)程中可以隨時(shí)寫(xiě)入、讀出，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行中程序的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。
? ? ?CPU和MCU芯片的關(guān)系：
? ? ?CPU是運(yùn)算控制的核心。MCU除了CPU之外，還包含ROM或RAM等，是車(chē)規(guī)級(jí)芯片。常見(jiàn)的還有SoC（System?on?Chip），中文稱片上系統(tǒng)，是系統(tǒng)級(jí)芯片，可存放并運(yùn)行系統(tǒng)級(jí)別的代碼，運(yùn)行QNX、Linux?等操作系統(tǒng)，包含多個(gè)處理器單元（CPU+GPU+DSP+NPU+存儲(chǔ)+接口單元）。
? ? ?MCU芯片的位數(shù)
? ? ?位數(shù)是指MCU每次處理數(shù)據(jù)的寬度，位數(shù)越高意味著MCU數(shù)據(jù)處理能力就越強(qiáng)，目前最主要的是8、16、32位三種，其中32位占比最多且增長(zhǎng)迅速。
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NXP的S32汽車(chē)處理器平臺(tái)。(來(lái)源：NXP)
在汽車(chē)電子應(yīng)用中，8位MCU成本低、便于開(kāi)發(fā)，目前主要應(yīng)用在相對(duì)簡(jiǎn)單的控制領(lǐng)域，如照明、雨刷、車(chē)窗、座椅和車(chē)門(mén)等車(chē)身域控制。而對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的領(lǐng)域，如儀表顯示、車(chē)載娛樂(lè)信息系統(tǒng)、動(dòng)力控制系統(tǒng)、底盤(pán)、駕駛輔助系統(tǒng)等，則以32位的為主，且隨著汽車(chē)電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的迭代進(jìn)化，對(duì)MCU的運(yùn)算能力要求也越來(lái)越高。
? ? ? 8位 低端控制功能：車(chē)體的各個(gè)次系統(tǒng)，如風(fēng)扇控制、空調(diào)控制、雨刷、天窗、車(chē)窗升降、低階儀表板、集線盒、座椅?控制、門(mén)控模塊等低階控制功能。 1980-1983年 <1USD
16位 中端控制功能：①?動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，如引擎控制、齒輪與離合器控制，和電子式渦輪系統(tǒng)等；②?底盤(pán)機(jī)構(gòu)，如懸吊系統(tǒng)、電子式動(dòng)力方向盤(pán)、扭力分散控制、電子幫輔、電子剎車(chē)等 1983-80年代末 1~5USD
? ? ?32位 高端控制功能：L1/L2智能駕駛功能中扮演重要角色，如儀表盤(pán)控制、車(chē)身控制、多媒體信息系統(tǒng)、引擎控制，以及新興的智能性和實(shí)時(shí)性的安全系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)（預(yù)碰撞、ACC、駕駛輔助系統(tǒng)、電子穩(wěn)定程序、X-by-wire?等） 1990年代至今 5~10USD
部分>10USD
? ? MCU車(chē)規(guī)芯片認(rèn)證
? ? MCU汽車(chē)芯片供應(yīng)商在進(jìn)入OEM的供應(yīng)鏈體系前，一般需要完成三大認(rèn)證：設(shè)計(jì)階段要遵循功能安全標(biāo)準(zhǔn)?ISO?26262，流片和封裝階段要遵循AEC-Q001~004和IATF16949，以及在認(rèn)證測(cè)試階段要遵循AEC-Q100/Q104。
? ? ?其中，ISO?26262定義了ASIL四個(gè)安全等級(jí)，從低到高分別為A、B、C和D；AEC-Q100?分為四個(gè)可靠性等級(jí)，從低到高分別為?3、2、1和0。AEC-Q100系列認(rèn)證一般需要1-2年的時(shí)間，而ISO?26262的認(rèn)證難度更大，汽車(chē)芯片供應(yīng)商周期更長(zhǎng)。
MCU在智能電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用
? ? ?MCU在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，如前表，從車(chē)身附件、動(dòng)力系統(tǒng)、底盤(pán)、車(chē)載信息娛樂(lè)到智能駕駛等板塊都會(huì)用到。隨著智能電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代的發(fā)展，MCU產(chǎn)品需求會(huì)越來(lái)越旺盛。
? ? ?電動(dòng)化：
1、電池管理系統(tǒng)BMS：BMS需要對(duì)充放電、溫度、電池間均衡進(jìn)行控制，主控板需要一顆MCU，每個(gè)從控板也需要一顆MCU；
2、整車(chē)控制器VCU：電動(dòng)汽車(chē)能量管理需要增加一個(gè)整車(chē)控制器，同時(shí)需要配備32位高階MCU，數(shù)量根據(jù)各廠的方案不同而不同；
3、引擎控制器/變速箱控制器：存量替換，電動(dòng)汽車(chē)逆變器控制MCU替代油車(chē)的引擎控制器，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，需要經(jīng)過(guò)減速器減速，其配備的MCU控制芯片替換了油車(chē)的變速箱控制器。
? ?智能化：
1、目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)還是處于L2高速滲透的階段，基于綜合成本和性能的考量，OEM新增ADAS功能仍沿用分布式架構(gòu)，隨著裝載率的提升，處理傳感器信息的MCU隨之增加。
2、由于座艙功能日益增多，更高性能的芯片作用越來(lái)越重要，對(duì)應(yīng)的MCU地位有所下降。
? ?工藝制造
MCU本身對(duì)算力要求優(yōu)先，對(duì)先進(jìn)制程要求不高，同時(shí)其內(nèi)置的嵌入式存儲(chǔ)自身也限制了MCU制程的提升，因此當(dāng)前車(chē)規(guī)MCU工藝節(jié)點(diǎn)主要是在40nm及以上的成熟制程，部分比較先進(jìn)的車(chē)用MCU產(chǎn)品采用了28nm制程。車(chē)規(guī)芯片的規(guī)格主要是8英寸晶圓，部分廠商尤其IDM開(kāi)始向12英寸平臺(tái)遷移，目前28nm和40nm工藝是市場(chǎng)主流。
國(guó)外典型汽車(chē)芯片供應(yīng)商
? ? 相較于消費(fèi)和工業(yè)級(jí)MCU，車(chē)規(guī)級(jí)MCU對(duì)運(yùn)行環(huán)境、可靠性和供貨周期的要求較高，此外車(chē)規(guī)級(jí)MCU認(rèn)證門(mén)檻比較高，認(rèn)證時(shí)間長(zhǎng)、進(jìn)入難度大，所以整體看MCU市場(chǎng)格局較為集中，2021年世界前五名的MCU企業(yè)占比就達(dá)82%之多。
序號(hào)? 企業(yè)? 國(guó)別? 2021年銷(xiāo)售額（億美元）? 2021年市場(chǎng)份額
1 NXP 荷蘭 37.95億美元 18.8%
2 微芯 美國(guó) 35.84億美元 17.8%
3 瑞薩 日本 34.2億美元 17%
4 ST 意大利 33.74億美元 16.7%
5 英飛凌 德國(guó) 23.78億美元 11.8%
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