ST车规级MCU芯片简介

MCU芯片已经广泛应用于各种电子设备,包括汽车、工业、电信、医疗和消费电子等,其中汽车市场占据30.13%的MCU份额。现在的汽车一般需要50-100颗MCU芯片,MCU需求的增长主要来自汽车电动化、增强的安全特性、ADAS和自动驾驶、车内娱乐系统,以及政府对汽车废气排放的法规要求。

车规MCU分类及应用

作为车辆控制的核心器件,MCU主要用于车身控制、驾驶控制、信息娱乐和驾驶辅助系统。

8位MCU :提供低端控制功能:风扇控制、空调控制、雨刷、天窗、 车窗升降、低端仪表盘、集线盒、座椅控制、门控模块。

16位MCU :提供中端控制功能:用于动力系统,如引擎控制、齿轮与离合器控制和电子式涡轮系统等;用于底盘 ,如悬吊系统、电子式动力方向盘、扭力分散控制和电子泵、电子刹车等。

32位MCU:提供高端控制功能:在实现L1和L2的自动驾驶功能中扮演重要角色,如仪表盘控制、车身控制、多媒体信息系统、引擎控制,以及新兴的智能性和实时性的安全系统及动力系统。

车规MCU认证

相较于消费级和工业级 MCU,车规级 MCU 要求更高。与消费级和工业级芯片相比,车规级半导体对产品的环境要求、可靠性要求和供货周期要求较高,主要体现在:(1)环境要求。汽车芯片的工作环境更复杂,有高振动、多粉尘、多电磁干扰、温度范围宽(-40~155℃)等特点;(2)可靠性要求。汽车设计寿命一般 在 15 年或 20 万公里,整车厂对车规级 MCU 的要求通常是零失效;(3)供货周 期要求。车规级 MCU 的供应周期需要覆盖整车的全生命周期,供货周期一般为 15~20 年;(4)重新认证要求。在工业 MCU 上执行很多微小的工艺变化都不需 要客户或对 MCU 进行重新认证,但对于汽车 MCU 来说需要进行重新认证。

车规级 MCU 具有三大认证门槛,认证时间长、进入难度大。车规级 MCU 企业在进入整车厂的供应链体系前,一般需符合三大车规标准和规范:在设计阶段要遵循功能安全标准 ISO26262,在流片和封装阶段要遵循的 AEC-Q001~004 以及 IATF16949,以及在认证测试阶段要遵循的 AEC-Q100/Q104。其中,AECQ100 分为四个可靠性等级,从低到高分别为 3、2、1、0;ISO26262 定义的 ASIL 有四个安全等级,从低到高分别为 A、B、C、D;AEC-Q100 系列认证一般至少 需要 1-2 年的时间,而 ISO26262 的认证难度更高,周期更长。在考虑到芯片上 车后还需要认证的时间,整体上车规级芯片从流片到相关车型量产出货可能要 3- 5 年时间。

车用 MCU 具有客户认证壁垒,供应周期长,下游车厂完成认证后不会轻易更换供应商。芯片经过车规级认证为先行条件,后续还需要被整车厂认可,经过上车认证合格后才能批量供货。同时一款车型的销售和售后周期较久,同一型号 芯片可稳定供货 5 年甚至更久。长期以来,主流车厂的供应商资质被几大芯片龙头占据,他们的产品品质经过了长期的验证,因此整车厂一般不会轻易更换供应商。

意法半导体SPC5系列及Stellar 32位汽车MCU

意法半导体不仅拥有通用型MCU STM32产品系列,在车规MCU也耕耘多年。目前,可提供基于 Power Architecture® 架构的SPC5 汽车微控制器系列和基于arm®的Stellar汽车微控制器系列。

SPC5系列32位汽车微控制器可广泛应用于网关、电动移动和ADAS到发动机和变速器控制、车身、底盘和安全的汽车应用。SPC5微控制器基于Power PC架构,最多可提供3个内核,工作频率高达200 MHz,结温为165°C;产品设计符合汽车AEC-Q100标准,可达到ASIL-D安全标准。


如今,汽车工业已经步入“软件定义车辆”的时代,电动车辆(EV)正率先经历这种转型。可升级性对提高电动车辆的功率效率、增加行驶里程和提升性能至关重要,而传统的电子/电气(E/E)架构达到了支持这种软件驱动方法的能力极限。新型的车辆架构需要具有高实时计算效率以及易于升级的设备开放式硬件平台,以便处理大规模数据流,同时遵守严格的安全准则和功能安全要求。

意法半导体基于Arm®的Stellar平台正迎合了汽车工业这一转型,专为基于域控制器的汽车平台而设计,不仅降低了新车辆架构及其电气化的复杂性,还可满足现代化车辆节点的要求。Stellar 产品系列分为集成式MCU和驱动MCU。

Stellar集成式MCU基于 Arm® Cortex R-52 内核,结合 28nm FD-SOI、嵌入式相变存储器 (PCM) 等技术,可支持高达 600Mhz 的频率和超过 40MByte 的嵌入式 PCM 非易失性存储器,用于快速和确定性的实时计算,不受非集成存储器的延迟影响。该产品子线又分为应用于运动控制的Stellar P集成式MCU和用于网关和车身的Stellar G集成式MCU。

Stellar驱动MCU目前可提供 Stellar E 系列,该产品基于Arm® Cortex M7内核,可实现高效的功率转换及卓越的安全性和保密性。目前已上市的 Stellar E 系列有SR5E1E3 和 SR5E1E7,可提升板载充电 (OBC) 和DC/DC转换器应用的功率效率,缩短电动汽车充电时间。Stellar E 系列是意法半导体SiC和GaN产品理想的配套控制芯片。

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参考来源

AI电堂: https://mp.weixin.qq.com/s/ZLiyFk6bcsrvjj2_FsYtVA

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