隨著汽車(chē)向更節(jié)能、更舒適、更安全、更智能的方向發(fā)展，車(chē)用MCU也迎來(lái)了更廣闊的發(fā)展空間，8位、16位MCU將集成更多的功能，并將擔(dān)綱汽車(chē)

MCU應(yīng)用主流角色，而32位MCU也會(huì)在汽車(chē)導(dǎo)航、音響、動(dòng)力控制方面找到用武之地，汽車(chē)MCU在性能、穩(wěn)定性上都有提高，并將把更大的靈活性帶給設(shè)

計(jì)開(kāi)發(fā)人員。

　　無(wú)庸置疑，在經(jīng)歷了DVD、手機(jī)熱潮之后，汽車(chē)電子熱潮正撲面而來(lái)，隨著汽車(chē)向高檔化、舒適化邁進(jìn)，專(zhuān)家預(yù)測(cè)：未來(lái)5年內(nèi)汽車(chē)電子裝置成本

將占到汽車(chē)整車(chē)成本的50%左右，而目前，中檔車(chē)的這個(gè)比例只是20%左右。汽車(chē)已由單一的機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展成高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，在這個(gè)變革中，

MCU無(wú)疑充當(dāng)了急先鋒的角色。

　　MCU在汽車(chē)應(yīng)用的領(lǐng)域不斷

　　自上世紀(jì)70年代中期，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)率先采用MCU以后，MCU在汽車(chē)電子的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，至今，MCU在汽車(chē)電子的主要應(yīng)用涵蓋五大領(lǐng)域，

分別是：

　　汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)控制，主要應(yīng)用為發(fā)動(dòng)機(jī)控制、動(dòng)力轉(zhuǎn)向等；

　　車(chē)身控制系統(tǒng)，主要有防盜裝置、開(kāi)關(guān)控制、電動(dòng)車(chē)窗控制、車(chē)門(mén)控制、前照燈控制、低速LAN、 x-by-wire(線(xiàn)控概念)等；

　　安全控制系統(tǒng)，主要有安全氣囊、ABS/穩(wěn)定性和SAFF-by-wire(線(xiàn)控安全)等；

　　行駛系統(tǒng)控制，主要有儀表板、空調(diào)控制、底盤(pán)控制等；

　　汽車(chē)信息系統(tǒng)，主要 娛樂(lè)、服務(wù)、移動(dòng)通信、信息處理和GPS導(dǎo)航系統(tǒng)等。

　　這些應(yīng)用拓展促使MCU在性能上不斷提升。同時(shí)也使汽車(chē)內(nèi)MCU的用量從最初的20顆上升到現(xiàn)在的近百顆，最新的寶馬汽車(chē)(S級(jí))的MCU用量已經(jīng)達(dá)

到100顆以上。(圖1)在具體應(yīng)用上，8位MCU主要用于儀表控制、車(chē)窗控制、前后照鏡控制等，隨著控制精度需求的提升，目前，16位MCU正取代8位MCU

成為增長(zhǎng)車(chē)用MCU中最快的器件，32位MCU則主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制、汽車(chē)導(dǎo)航、音響、汽車(chē)智能應(yīng)用等。在中國(guó)，車(chē)用MCU的出貨數(shù)量將保持2位數(shù)增長(zhǎng)

勢(shì)頭，圖1為Isuppli提供的車(chē)用MCU中國(guó)銷(xiāo)售額預(yù)測(cè)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1：Isuppli提供的車(chē)用MCU中國(guó)銷(xiāo)售額預(yù)測(cè)。

　　汽車(chē)應(yīng)用促使MCU在結(jié)構(gòu)、工藝、性能上突破

　　中科院電工研究所的唐曉泉博士認(rèn)為：“車(chē)用MCU不同于一般消費(fèi)用MCU的最大區(qū)別是需要在極苛刻的環(huán)境下運(yùn)行，例如可能要工作在-40度到+120

度的環(huán)境中，這就要求車(chē)用MCU要有很高的可靠性和穩(wěn)定性。”

　　為滿(mǎn)足車(chē)用MCU的性能需求，各供應(yīng)商正在從結(jié)構(gòu)、工藝、封裝上改進(jìn)MCU。Microchip汽車(chē)電子事業(yè)部副總裁Dan Termer表示：“Microchip利用

CMOS工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)車(chē)用MCU產(chǎn)品以獲得高可靠性和穩(wěn)定性�！�

　　賽普拉斯汽車(chē)業(yè)務(wù)部行銷(xiāo)經(jīng)理Steve Gerber表示：“賽普拉斯的PsoC微控制器基于一種獨(dú)特的Flash工藝，這種叫做亞硝酸硅半導(dǎo)體(SONOS)的工

藝技術(shù)相比目前的flash工藝可以提供更好的可靠性和更低的成本。低成本源于SONOS是基于標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝，它僅要求新增3個(gè)層就可創(chuàng)造出非易失性

單元(NV cell)，可靠性源于SONOS“電容”可以在氮化物存儲(chǔ)層存儲(chǔ)電荷使存儲(chǔ)單元容錯(cuò)性提高以應(yīng)對(duì)氧化柵極失效�！�

　　Freescale(飛思卡爾)表示他們也采用了新的閃存制造技術(shù)，來(lái)提高M(jìn)CU中的閃存容量。

　　富士通MCU產(chǎn)品線(xiàn)總經(jīng)理Andy Chang表示：“可以通過(guò)幾種方法使車(chē)用MCU達(dá)到高可靠性和高性能，首先，可以通過(guò)先進(jìn)的生產(chǎn)控制管理使MCU的性

能參數(shù)偏差達(dá)到最小，其次，我們的CAN MCU自98年就投入使用，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用可以不斷改善其性能缺陷。最后，MCU中的嵌入式閃存采用了和AMD/富

士通閃存一樣的技術(shù)，這項(xiàng)最具可靠性的技術(shù)可以確保車(chē)用MCU符合需求。”

　　汽車(chē)用MCU的技術(shù)特點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

　　1. 閃存MCU成主流

　　在車(chē)用MCU領(lǐng)域，目前內(nèi)置閃存的MCU已經(jīng)成為主流，其最大的優(yōu)勢(shì)是靈活性，它可以讓汽車(chē)制造廠(chǎng)在車(chē)間的最后一分鐘才配置車(chē)輛的特性集和控

制算法。另外，相對(duì)片外閃存來(lái)說(shuō)，汽車(chē)電子制造商不會(huì)有交貨和價(jià)格方面的困擾，同時(shí)由于片上閃存沒(méi)有高速總線(xiàn)，所以對(duì)車(chē)內(nèi)設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生輻射

干擾。

　　Microchip的Dan Termer表示：“汽車(chē)電子供應(yīng)商努力維持其競(jìng)爭(zhēng)力并積極對(duì)市場(chǎng)需求和變化作出響應(yīng)，閃存MCU可以可以讓開(kāi)發(fā)人員快速響應(yīng)用

戶(hù)的需求，另外，閃存MCU也更具成本效益。目前，閃存MCU已快成為‘標(biāo)準(zhǔn)’了�！� 富士通的Andy Chang也表示：“由于有可重寫(xiě)能力，我們所有的

支持CAN總線(xiàn)的MCU都使用了閃存技術(shù)，我們最新采用的閃存技術(shù)是雙運(yùn)行閃存(dual-operation flash)它可以允許程序的執(zhí)行和擦/寫(xiě)同步進(jìn)行�！彼�

強(qiáng)調(diào)：“未來(lái)閃存的容量和功耗會(huì)因要支持LIN、FlexRay這樣的新功能而增加�！蹦壳�，一般的MCU內(nèi)建的閃存多是128K字節(jié)。

　　瑞薩科技表示：“閃存MCU的最大優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)方面，我們的SH7058F內(nèi)建了1MB的閃存。”2002年，瑞薩科技的閃存MCU份額排名全球第一

，NEC、飛思卡爾緊隨其后。

　　給MCU內(nèi)建閃存主要是提高其應(yīng)用靈活性，除嵌入閃存外，一些公司也在采取其他的措施，Dan Termer表示：“Microchip把先進(jìn)的模擬功能集成

進(jìn)MCU可以幫助開(kāi)發(fā)人員減少系統(tǒng)模塊的元件數(shù)量�！� 賽普拉斯的Steve Gerber表示：“PsoC除提供閃存外，還可提供混合信號(hào)可編程能力， PsoC的

可配置模擬模塊可以讓消費(fèi)者集成ADC、DAC、放大器、比較器和濾波器以及一些數(shù)字模塊如定時(shí)記數(shù)器、PWM等，這樣，單個(gè)PsoC器件就可以支持一系

列汽車(chē)電子應(yīng)用，如傳感器、車(chē)身控制、座椅控制、儀表控制、LIN通信等�！笨梢�(jiàn)未來(lái)車(chē)用MCU將集成更多功能以提高設(shè)計(jì)靈活性。

　　2. 支持CAN、LIN總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)及其他標(biāo)準(zhǔn)

　　雖然CAN、LIN總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)還未被正式確定為汽車(chē)電子標(biāo)準(zhǔn)，但許多車(chē)用MCU已經(jīng)能夠支持他們。Microchip的Dan Termer表示：“Microchip的PIC8位

閃存MCU都可以支持CAN和LIN總線(xiàn)協(xié)議，這兩個(gè)總線(xiàn)屬于關(guān)鍵汽車(chē)架構(gòu)單元，它們已被廣泛承認(rèn)并受到主要MCU供應(yīng)商的支持�！蹦壳�，汽車(chē)電子MCU供

應(yīng)商中，飛思卡爾、飛利浦、NEC、瑞薩科技、東芝、西門(mén)子等的產(chǎn)品都提供對(duì)CAN、LIN總線(xiàn)的支持。富士通的Andy Chang也表示：“富士通的16位

MCU嵌入了CAN V2.0B IP核。”

　　3. 32位MCU增長(zhǎng)迅速，但8位/16 MCU位應(yīng)用仍是主流
　　圖2：從車(chē)身到發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)汽車(chē)電子子系統(tǒng)中MCU的應(yīng)用。主要MCU供應(yīng)商包括Freescale、富士通、瑞薩科技、英飛凌、Microchip、東芝、NEC、

Cypress和AMIS等。

　　在消費(fèi)電子領(lǐng)域，32位MCU增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛，在汽車(chē)電子領(lǐng)域，它的應(yīng)用如何呢？富士通的Andy Chang指出：“32位MCU多用于高檔轎車(chē)，主要用于

汽車(chē)多媒體方面，由于CAN總線(xiàn)是控制總線(xiàn)，所以16位MCU足以勝任。”他強(qiáng)調(diào)汽車(chē)MCU的應(yīng)用視功能而定，他認(rèn)為8位/16位MCU是汽車(chē)電子領(lǐng)域的主流

產(chǎn)品。賽普拉斯的Steve Gerber也表示：“雖然32位MCU在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用勢(shì)如破竹，但由于今天的汽車(chē)系統(tǒng)是分布式架構(gòu)，所以32位的應(yīng)用勢(shì)頭

并不會(huì)象消費(fèi)電子領(lǐng)域那樣火暴，另外，汽車(chē)電子領(lǐng)域是成本意識(shí)很強(qiáng)的市場(chǎng)，雖然4位MCU在淡出，但8位/16位MCU會(huì)因其獨(dú)特的成本優(yōu)勢(shì)占據(jù)車(chē)身控

制和傳感器應(yīng)用領(lǐng)域�！�

　　雖然32位MCU還不能成為主流，但它的應(yīng)用不斷擴(kuò)展是不爭(zhēng)的事實(shí)。瑞薩科技表示：“高性能32位MCU目前主要用于引擎控制和汽車(chē)信息系統(tǒng)，但

未來(lái)安全氣囊、ACC、ABS、EPS、SAFE-by-Wire等都會(huì)應(yīng)用32位MCU�！� Microchip的Dan Termer也表示：“32位MCU的應(yīng)用在拓展，從銷(xiāo)售額來(lái)看，32

位MCU較多份額，但在數(shù)量上32位MCU只占8位/16位/32位MCU總量的1/4還不到。32位MCU會(huì)成為汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)、安全控制、信息導(dǎo)航系統(tǒng)的主角�！�

　　目前瑞薩科技的車(chē)用MCU在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱全球市場(chǎng)占有率高達(dá)17%。瑞薩科技表示：“在發(fā)動(dòng)機(jī)控制方面，未來(lái)的技術(shù)難題是型號(hào)控制、無(wú)凸輪

、可變氣門(mén)控制等，相應(yīng)地對(duì)MCU提出的要求是增大閃存容量、提高時(shí)鐘頻率和強(qiáng)化處理能力�！比鹚_計(jì)劃開(kāi)發(fā)的下一代微處理器的頻率將達(dá)到160-

200MHz，閃存容量更達(dá)到2MB。飛思卡爾32位MCU在全球汽車(chē)電子市場(chǎng)的占有率是第一，它的32位MCU采用了兩種不同內(nèi)核的發(fā)展策略，一種基于Power

PC內(nèi)核，主要用于引擎管理、信息系統(tǒng)、遠(yuǎn)程通信和高端底盤(pán)控制等；另一類(lèi)采用ARM7和ARM9內(nèi)核，主要用于網(wǎng)關(guān)、安全氣囊、車(chē)身電子和ABS等。

　　4. 應(yīng)用需求向高端邁進(jìn)，刺激MCU功能復(fù)雜化

　　隨著汽車(chē)向更節(jié)能、更安全、更舒適方向發(fā)展，對(duì)汽車(chē)用MCU的需求層次和數(shù)量不斷提升，例如，90年代中期，汽車(chē)所需得安全氣囊數(shù)量?jī)H2個(gè)，

到2002年增長(zhǎng)到4個(gè)，預(yù)計(jì)到2006年以后，安全氣囊的數(shù)量會(huì)增長(zhǎng)到12個(gè)以上！這其中除了對(duì)車(chē)內(nèi)人員的保護(hù)以外，安全氣囊的保護(hù)范圍延伸到對(duì)行人

的保護(hù)，顯然這些需求會(huì)提高M(jìn)CU的應(yīng)用數(shù)量。再如，汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)從初期的簡(jiǎn)單繪圖到第2代的2D繪圖再到第3代的3D繪圖給MCU提出性能的新需求，

瑞薩科技表示：“未來(lái)的導(dǎo)航中樞芯片會(huì)是集成有2D/3D繪圖功能、USB、GPS、串行口和DDR等控制器的多功能合一芯片。將帶給乘客身臨其境感的繪

圖�！比鹚_表示未來(lái)的這款芯片的時(shí)鐘將達(dá)到400MHz左右。圖2所示為從車(chē)身到發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)汽車(chē)電子子系統(tǒng)中MCU的應(yīng)用。

　　在東芝公司的產(chǎn)品規(guī)劃上，其第3代的MCU產(chǎn)品將集成有模擬IP以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP，并可能是MCU+DSP的架構(gòu)以完成3相AC馬達(dá)的矢量控制等復(fù)雜控制

功能。

　　中國(guó)汽車(chē)電子公司的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

　　中國(guó)汽車(chē)電子公司目前處于起步階段，其主要的切入領(lǐng)域?yàn)槠��?chē)音響和汽車(chē)安防領(lǐng)域，電子工程專(zhuān)輯網(wǎng)站的網(wǎng)上調(diào)查顯示，有68.4%的汽車(chē)電子解

決方案涵蓋這兩個(gè)領(lǐng)域。另外，由于國(guó)內(nèi)的汽車(chē)電子廠(chǎng)商規(guī)模偏小，因此他們?cè)诤推��?chē)大廠(chǎng)合作方面難度較大，唐曉泉指出：“汽車(chē)不同于一般的電

子消費(fèi)品，一般汽車(chē)的壽命可以達(dá)到10年以上，這就要求汽車(chē)電子解決方案供應(yīng)商可以提供較長(zhǎng)期的技術(shù)支持，在此方面，規(guī)模較大的汽車(chē)制造廠(chǎng)對(duì)

小型汽車(chē)電子供應(yīng)商有所顧慮�！币患抑械纫�(guī)模的汽車(chē)電子供應(yīng)商也表示：“目前只能和國(guó)內(nèi)一些民營(yíng)汽車(chē)制造企業(yè)展開(kāi)合作，較難切進(jìn)汽車(chē)大廠(chǎng)。

”
　　針對(duì)這種情況，選擇有技術(shù)實(shí)力、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的元器件供應(yīng)商開(kāi)發(fā)汽車(chē)電子解決方案無(wú)疑是有利于打開(kāi)市場(chǎng)的。目前，汽車(chē)MCU供應(yīng)商都很看重

中國(guó)市場(chǎng)，他們也愿意與中國(guó)汽車(chē)電子公司合作，瑞薩科技就表示：“瑞薩科技有豐富的產(chǎn)品線(xiàn)，而且在日本汽車(chē)電子領(lǐng)域有豐富的經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)敢?/P>

為中國(guó)客戶(hù)提供最佳的解決方案�！� Microchip的Dan Termer也表示：“Microchip會(huì)提供多種開(kāi)發(fā)工具、資料并給予現(xiàn)場(chǎng)支持，為汽車(chē)電子供應(yīng)商營(yíng)

造一個(gè)低風(fēng)險(xiǎn)的開(kāi)發(fā)環(huán)境�！� Andy Chang也表示：“富士通會(huì)為應(yīng)用提供軟硬件解決方案，我們更關(guān)注車(chē)身控制、x-by-wire和汽車(chē)黑盒子等方面。

”