随着通信、连接、计算机技术与汽车的日益融合，汽车MCU作为核心部件将在汽车电子中扮演越来越重要的角色，MCU在汽车中应用的数量将越来越多。 汽车MCU在提高自身性能的同时，在应用上不同于在消费、通信中的应用模式，高、中、低端汽车MCU将现身同一系统，推动汽车向更节能、更安全和更舒适的方向发展。本文介绍了汽车MCU的几个未来发展趋势。

过去几年里，平均一部汽车大约会用到20颗MCU，而现在汽车中使用的MCU数量已达到上百颗。2004年，全球汽车半导体的收入就占到34%。据预测，2005年，汽车MCU所占比例还将保持这一数字。

目前，汽车MCU已经进入汽车动力系统、汽车安防系统、汽车娱乐系统、汽车导航与远程通信系统，这些系统对汽车MCU提出了不同的要求，推动汽车MCU不断发展。汽车MCU在提高性能的同时，在应用上也将以不同于消费、通信中的应用模式演绎新的发展，助力汽车向更节能、更安全和更舒适方向发展。

高、中、低端MCU共存于汽车应用

MCU是汽车电子中的核心部件，由于它在汽车电子中的实现的功能呈现多样性，从简单的车灯控制到复杂的发动机控制以及汽车远程通信实现，高、中、低端MCU在汽车中都可以发挥作用，可共存于一个系统中。

从Strategy Analytics的分析中，可以看出，高、中、低端MCU未来几年在汽车中的应用格局与现在差别不大。就高、中、低端MCU的具体应用而言， 其本身又分化为高、中、低端应用产品， 这里的高、中、低端指集成的功能、性能而言。Strategy Analytics认为，在未来应用中8位MCU的应用集中在中、低端，32位MCU的应用集中在高端。

Microchip 亚太区汽车营销经理 Chris Appleton指出：“从出货数量来看是低端MCU占据主导地位，虽然高端MCU不断进入这个市场，但8位MCU的增长速度超过32位MCU的增长速度，针对8位的新应用不断涌现，成为推动8位MCU增长的动力。所以每个供应商都把发展8位MCU作为重点。”

未来中国汽车电子市场将保持高速增长，富士通微电子市场部副总经理郑国威认为，中国工程师缺乏高端MCU应用(如汽车动力和ABS等方面)开发经验，所以中国汽车电子市场低端MCU会占据主导。英飞凌工业与多元化电子事业部高级总监石敬岩也表示，中国汽车电子应用多受成本驱动，所以主要以低端MCU 应用为主。

多种方法助力MCU的性能提升

随着对汽车舒适性、安全性的需求提升，以及对汽车节能、混合动力等新需求的涌现，汽车MCU的性能要求不断提高。各供应商在提高汽车MCU性能方面各显神通。瑞萨半导体管理(中国)有限公司汽车电子行销中心总经理崛田慎吉表示：“瑞萨利用基于先进工艺和片上高速闪存的高速设计来提高MCU的运行速度。其它的方法有加入FPU(单/ 双精确浮点单元)、加入MAC(乘加指令)等。”Microchip的Appleton 强调：“提高MCU性能的方法很多，从改变架构到集成外设到提高工作频率等都可以，但性能提升还要考虑成本折中问题，我们的dsPIC DSC系列就增加了对数字信号处理的支持。”

富士通微电子市场部副总经理郑国威则表示，给MCU增加DSP功能仅是提高其性能的一种做法，富士通通过把一些控制算法交给硬件逻辑去完成来降低MCU的工作量，从而达到提升MCU性能的目的。

英飞凌的石敬岩表示，由于英飞凌在汽车电子方面可以提供传感器、MCU和功率器件，所以英飞凌寻求通过智能分割和优化总线系统的方法来提升整个系统的性能。具体而言，英飞凌除了提高MCU的频率外还通过智能的优化外设和外设控制处理器来分担MCU在数据处理方面的工作量。 英飞凌的32位TriCore 架构就包含了uC、RISC和DSP特性。

MCU的集成度进一步提高

随着工艺技术的进步，汽车MCU的集成度将进一步提高。各供应商在集成策略上差别不大，主要是集成器件的数量的差异。Freescale亚太区汽车电子市场总监杨飞表示：“Freescale倡导智能化分立器件的概念，即SmartMOS，其中之一是把MCU和功率器件集成，可以叫做分布式控制(IDC)。它把模拟器件和标准MCU结合起来，这样给客户带来的好处包括减少PCB板面积、减少外围器件、缩短开发周期、降低成本等。”他强调，IDC主要是应用于下一代的车身控制，如车灯、车窗、车镜、车锁等应用。他还表示，针对有关汽车安全的应用，如胎压检测系统(TPMS)，Freescale则提供另外一种集成方案，就是系统级封装方案(SIP)。在该方案中，整个芯片包括MCU、压力传感器、射频发送器、运动感应或定位装置等。目前Freescale已提供该芯片的样片。

英飞凌的石敬岩表示：“CAN、LIN协议已经被认可， 未来FlexRay也会被采用， 这些都会集成进MCU中，除了这些，英飞凌还将集成嵌入式电压调节器、振荡器等帮助汽车电子系统供应商降低成本。” 瑞萨的崛田慎吉表示：“对于车内网络，瑞萨的MCU提供CAN或LIN接口，对于线控安全和FlexRay，瑞萨加入到汽车标准制订组织中，积极推进标准的制订以及将标准在产品中实现。瑞萨在2004年加入汽车开放系统架构(AUTOSAR)组织和日本汽车软件平台和架构(JasPar)组织，这两个组织致力于为汽车控制系统制订标准化的软件和模块接口。”

Microchip的Appleton指出：“对于网络化的汽车，给MCU集成通信模块如UART、LIN或CAN是必需的。此外，集成模拟功能如A/D转换器、振荡器、BOR等可以帮助工程师在增加功能的同时降低成本和占位面积。Microchip越来越多的汽车MCU中集成了外设，以支持CAN和LIN总线协议。”富士通微电子的郑国威表示富士通有集成了CAN、LIN和UART，集成FlexRay的单芯片正在开发中。

Flash MCU的发展

目前，Flash MCU已经成为汽车MCU的主流。在响应终端用户和市场变化方面，在降低MCU因软件代码变化而闲置方面、在增加软件开发和测试时间方面、Flash MCU都有巨大的优势。不过各供应商在开发下一代Flash MCU方面的策略和重点略有不同。

瑞萨科技在大容量Flash MCU方面一直领先，目前七SH7059,80MHz MCU的Flash容量达1.5MB，为目前最高的。瑞萨的崛田慎吉表示：“瑞萨开发的下一代Flash MCU的外形将会更小，其读速达100MHz。”数据保持、读速、编程速度和芯片尺寸是瑞萨最关注的。

而英飞凌则将最先进的工艺技术用于Flash，其最新的32位引擎控制MCU中的Flash将采用0.13um工艺技术。英飞凌的石敬岩表示：“Flash的质量是最受关注的，英飞凌倡导零缺陷文化，以严格的测试规范确保其质量。”除此之外，英飞凌还在研究将MRAM、NROM引入汽车MCU的可能性。

Microchip的Appleton表示：“数据保持、耐久度、编程时间和成本是我们关心的。Microchip以专有的PEEC单元技术作为8位和16位MCU Flash的工艺基础。”

富士通微电子的郑国威表示：“富士通关注Flash MCU的数据保持期限、擦除/写入周期、是否支持板上编程等。随着汽车应用日益复杂，Flash的容量也需要增大，我们也在提高Flash的容量。”

未来汽车MCU的应用开发

中国单片机公共实验室主任兼北京英贝多公司IP开发中心CTO吕京建表示：“未来有关汽车电子规范越来越多、越来越复杂。汽车MCU要适应这些不断变化的规范和需求就必须走SoC化的路子，具体而言，就是基于SoC的应用成为汽车电子的目标，汽车电子中控制功能的实现也将由板级实现向芯片级实现转移。在开发初期，通过FPGA上的IP内核重构实现功能，然后再将FPGA转化成ASIC，进行批量生产。当然，这些产品在使用前要经过严格的测试。”他表示，这样开发的好处是可以快速地响应市场需求，对中国IC设计公司而言，这可以开发出具有自主知识产权的产品。他也表示，因为汽车产品关乎人的生命安全，所以对汽车应用的开发要讲求可靠性。

不过，来自Philips和ST的专家则表示，SoC化的MCU主要应用在汽车娱乐部分，在汽车控制系统中目前还不会采用SoC MCU。

为确保汽车MCU开发方面的可靠性，汽车工业软件可靠性联合会MISRA(The Motor Industry Software Re-liability Association)发布了MISRA C Coding Standard，这一标准中包括了127条C语言编码标准。通常认为，如果能够完全遵守这些标准，则开发出的C代码是易读、可靠、可移植和易于维护的。

吕京建表示，这个标准对于C/C++语言工程项目的代码质量管理能够起到良好的指导作用，目前已经有针对这127 条规则的专门检查工具。他建议汽车MCU的开发工程师严格遵守这些规则。

关于这127条检查规则的详细内容，请登陆电子工程专辑网站。

摘自《汽车电子特刊》2005.7

返回>>>