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汽车MCU性能不断优化内核暗战升级

时间:2007-10-10 11:46:14 　来源:汽车维护与修理网　作者: 　编辑：　进入论坛

    MCU可谓汽车电子化进程中“当仁不让”的主角。目前一部中端汽车采用的MCU数量大约是40-50片，而高端车型可达到80-100片。据IC-Insights预计，2008年全球车用MCU市场将达到66.2亿美元，年复合平均成长率为13%。

    8位、16位和32位MCU各成其就

    从目前的状况来看，在汽车市场上，8位、16位和 32位MCU都有一定的市场份额，因为针对不同的应用需要与之相应的不同性能的产品。英飞凌科技中国有限公司汽车工业及多元化电子市场事业部汽车电子安全管理高级市场工程师沈顺伟表示，对很多车身应用来说，8位MCU已经足够，但对发动机管理可能需要32位MCU才能满足需求。从销量来看，16位MCU在市场上的销量最大。他还举例道，在欧洲，英飞凌所销售的车用MCU中有一半左右是16位MCU，其原因是在目前的市场中16位MCU应用最广。如在安全系统的绝大部分，车身应用中的一部分以及低端的发动机管理系统主要都还是采用16位MCU。

    而中国汽车市场有着其特殊性。沈顺伟表示，由于在中国汽车市场中低端车占了相当大的市场份额，所以针对这些车的低端应用也是一个相当巨大的市场，考虑到成本压力，在这个市场中主要以8位MCU应用为主。

    目前，市场对汽车MCU的要求主要体现在三个方面：一是性能上的提高；二是质量上的提高；三是价格将不断走低。半导体厂商正不断加大研发和市场开发力度，开发出适应市场需求的产品，并优化对大规模生产的管理，以达到品质的同一化和成本的不断降低。针对不同应用，英飞凌都提供了汽车级的MCU，比如8位的XC800系列、16位的XC164系列和XC2000系列以及32位基于TriCore技术的MCU，以稳定的质量和优异的性能被广泛采用。飞思卡尔汽车MCU解决方案包括：基于8位908MCU的CAN/LIN总线车门控制方案、车灯控制方案；以9S12C3216位MCU控制方向盘、车灯开关和仪表等。飞思卡尔中国区汽车电子业务拓展经理康晓敦介绍，飞思卡尔的S12X系列16位MCU具有接近32位MCU的性能，近乎于8位MCU的价格，从动力总成控制到车身控制中均可使用。另外，飞思卡尔也将会在低价格32位MCU单片(SoC)系统方面不断开发新的产品。

    MCU性能在不断优化

    “随着快速增长的汽车电子控制技术特别是汽车网络技术的发展；日益严格的安全(如乘员位置检测和TPMS)、尾气排放和燃料消耗要求促使汽车生产商开发更多混合燃料汽车；新一代汽车使用者希望在汽车中实现无缝移动，拥有个性化信息娱乐空间。所有这些需求都需要更加先进的MCU的支持。”康晓敦对《中国电子报》记者表示。

    因而，汽车MCU发展也应时而变。沈顺伟表示，从MCU本身来说，主要是运算能力的提高，今后MCU接收的信息会越来越多，需要实现的控制算法也越来越复杂，所需的运算量会越来越大，要求的时间也越来越短，所以对MCU至少要进行以下几个方面的优化：首先就是MCU主频的提高，如在汽车安全领域，MCU的主频将由现在主流的20MHz或40MHz提高到66MHz或80MHz。其次由于MCU需要处理的信息越来越多，所以需要更大的存储空间(主要是Flash)来存储程序和输入输出的数据。以16位MCU为例，目前主流MCU所具有的256KBFlash将不再能满足需求，以后的16位MCU将具有1MB-1.5MB乃至更大容量的Flash，而且要求Flash的读写速度更加快速。另外，随着汽车上各种应用网络化趋势的不断发展，各系统之间的数据交换将更加频繁，这需要MCU具有更加多的引脚数和总线接口。他举例道，以16位MCU为例，目前通行的100pin将扩展为208pin，LIN总线接口因为传输的数据量不大而不会有太多的变化，但CAN总线接口的数目将由现在的一个增加为几个，还需要MCU为以后的 FlexRay总线做好准备。还有就是对MCU小型化和低功耗的要求，这需要采用更高的半导体制造技术和更合理的设计。

    此外，双 MCU 技术开始“浮出水面”。沈顺伟指出，从系统的角度来说，未来在汽车应用中对系统安全性的要求会越来越高，特别是发动机管理、安全等直接关系到乘员生命安全的系统，在这些系统中往往会使用双MCU技术。即系统采用一个主MCU和一个从MCU，从MCU的主要功能是对主MCU中进行的重要运算进行验证并且在主 MCU不能正常工作时临时替代它的职能，以保证系统运行的可靠性。

    32位MCU内核暗战升级

    自去年宣布合作设计活动以来，飞思卡尔和ST不断加快产品开发速度，目前已设计并制造出了采用90nm嵌入式闪存技术的测试芯片。飞思卡尔和ST计划利用双方统一的90nm制造工艺生产合作设计PowerArchitecture微控制器产品。双方宣称2008年第一季度主要客户将能获得双方合作开发的样片。

    据悉，最近推出的通用MCU架构平台设计是双方合作的最重要的开发成果之一。这个设计平台允许同时开发多款不同的产品，每款产品都有一套针对某一特殊的目标应用优化的外设。而这种方法可大幅降低产品上市时间，有助于加快两家公司实现把Power

    Architecture技术变成主要的汽车微控制器内核的目标。“PowerArchitecture技术是汽车行业中使用的领先的32位MCU体系结构，同时也是传动系统控制的主导体系结构。e200核心系列已在飞思卡尔的各种汽车MCU产品中进行了彻底的实地测试。飞思卡尔已经售出超过百万颗基于 e200核心的MPC5500系列MCU，并且在质量上达到零缺陷。”康晓敦对PowerArchitecture发展前景充满信心。

    竞争对手在加快出招，其他厂商当然不会坐视不管。沈顺伟表示，英飞凌一直在研发自己的基于90nm技术的产品，并将在适当的时候推向市场。这将是一个和 TriCore不同架构的产品，其性能也肯定不会让用户失望。对于TriCore系列英飞凌也在进行进一步的拓展，并将在不久推出新的产品。

    虽然目前进入汽车领域的MCU制造厂家越来越多，但关键的控制领域仍然是由少数MCU供应商的MCU所垄断，因汽车控制特别是汽车一些关键的控制领域需要长期的技术和市场积累。中科院电工研究所分析员唐晓泉对《中国电子报》记者表示，这些MCU主要是以英飞凌的C16X系列MCU、飞思卡尔的H12、 PowerPC系列、NEC的V850系列所垄断。为了保证技术积累和市场积累的连续性，这些MCU可能不是由这些厂生产，但MCU的内核却是由这些厂家提供，如ST采用的ST10与英飞凌的C16X的核类似，同时ST还与飞思卡尔合作生产PowerPC。因此其他MCU制造厂家的MCU要想进入汽车控制的核心领域还需要长期奋斗。

    精彩观点

    英飞凌汽车电子安全管理高级市场工程师沈顺伟:

    集成FlexRay、支持AutoSar是MCU发展方向

    由于对车用MCU性能要求的不断提高，目前市场上新推出的16位以上的MCU几乎都集成了闪存功能或模拟功能。模拟功能主要用于和传感器直接连接的系统中把模拟信号直接转换为数字信号，把MCU和模拟器件集成到一起可以减小系统PCB板的面积，减少外围器件并缩短开发周期从而降低成本。

    而集成DSP主要用于高速处理数字信号。DSP方面的功能可能会加强，因为未来会有越来越多数字信号处理的需求，包括在车载影音娱乐系统方面的应用。在未来，集成FlexRay并支持AutoSar等行业协议将是MCU发展的主要方向。

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