什么是车规级MCU？国产控制芯片应用情况
控制类芯片介绍
控制类芯片主要就是指mcu（microcontroller unit），即微控制器，又叫单片机，是把cpu的主频与规格做适当缩减，并将存储器、定时器、a/d转换、时钟、i/o端口及串行通讯等多种功能模块和接口集成在单个芯片上，实现终端控制的功能，具有性能高、功耗低、可编程、灵活度高等优点。 车规级mcu示意图
※资料来源：公开资料、编写单位提供
汽车是mcu的一个非常重要的应用领域，据ic insights数据，2019年全球mcu应用于汽车电子的占比约为33%。高端车型中每辆车用到的mcu数量接近100个，从行车电脑、液晶仪表，到发动机、底盘，汽车中大大小小的组件都需要mcu进行把控。 早期，汽车中应用的主要是8位和16位mcu，但随着汽车电子化和智能化不断加强，所需要的mcu数量与质量也不断提高。当前，32位mcu在汽车mcu中的占比已经达到了约60%，其中arm公司的cortex系列内核，因其成本低廉，功耗控制优异，是各汽车mcu厂商的主流选择。 汽车mcu的主要参数包括工作电压、运行主频、flash和ram容量、定时器模块和通道数量、adc模块和通道数量、串行通讯接口种类和数量、输入输出i/o口数量、工作温度、封装形式及功能安全等级等。
按cpu位数划分，汽车mcu主要可分为8位、16位和32位。随着工艺升级，32位mcu成本不断下降，目前已经成为主流，正在逐渐替代过去由8/16位mcu主导的应用和市场。
如果按应用领域划分，汽车mcu又可以分为车身域、动力域、底盘域、座舱域和智驾域。其中对于座舱域和智驾域来说，mcu需要有较高的运算能力，并具有高速的外部通讯接口，比如can fd和以太网，车身域同样要求有较多的外部通讯接口数量，但对mcu的算力要求相对较低，而动力域和底盘域则要求更高的工作温度和功能安全等级。
底盘域控制芯片
底盘域是与汽车行驶相关，由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统共同构成，有五大子系统构成，分别为转向、制动、换挡、油门、悬挂系统，随着汽车智能化发展，智能汽车的感知识别、决策规划、控制执行为底盘域核心系统，线控转向和线控制动是面向自动驾驶执行端的核心零部件。
（1）工作要求
底盘域ecu采用高性能、可升级的功能安全性平台，并支持传感器群集及多轴惯性传感器。基于这种应用场景，对底盘域mcu提出如下需求： · 高主频和高算力要求，主频不低于200mhz且算力不低于300dmips · flash存储空间不低于2mb，具有代码flash和数据flash物理分区； · ram不低于512kb； · 高功能安全等级要求，可以达到asil-d等级； · 支持12位精度adc； · 支持32位高精度，高同步性定时器； · 支持多通道can-fd； · 支持不低于100m以太网； · 可靠性不低于aec-q100 grade1； · 支持在线升级（ota）； · 支持固件验证功能（国密算法）；
（2）性能要求
· 内核部分： i.内核主频：即内核工作时的时钟频率，用于表示内核数字脉冲信号震荡的速度，主频不能直接代表内核的运算速度。内核的运算速度还和内核的流水线、缓存、指令集等有关系； ii.算力：通常可以使用dmips来进行评估。dmips是指测量mcu综合的基准程序的测试程序时表现出来的相对性能高低的一个单位。
· 存储器参数： i.代码存储器：用于存放代码的存储器； ii.数据存储器：用于存放数据的存储器； iii.ram：用于存放临时数据和代码的存储器。 · 通信总线：包括汽车专用总线和常规通信总线； · 高精度外设； · 工作温度；
（3）产业格局
由于不同车厂采用的电子电气架构会有所区别，对底盘域的零部件需求会有所不同。同一车厂的不同车型由于高低配置不同，对底盘域的ecu选择也会不一样。这些区分都会造成对底盘域的mcu需求量会有所不同。例如本田雅阁的底盘域mcu芯片使用了3颗，奥迪q7采用了大约11颗底盘域的mcu芯片。2021年中国品牌乘用车产量约为1000万辆，其中单车底盘域mcu平均需求量为5颗，整个市场总量就达到了约5000万颗。整个底盘域mcu的主要供货商为英飞凌、恩智浦、瑞萨、microchip、ti和st。这五家国际半导体厂商在底盘域mcu的市场占比超过了99%。
（4）行业壁垒
关键技术角度，eps、epb、esc等底盘域的零部件均与驾驶员的生命安全息息相关，因此对底盘域mcu的功能安全等级要求非常高，基本上都是asil-d等级的要求。这个功能安全等级的mcu国内属于空白。除了功能安全等级，底盘域零部件的应用场景对mcu的主频、算力、存储器容量、外设性能、外设精度等方面均有非常高的要求。底盘域mcu形成了非常高的行业壁垒，需要国产mcu厂商去挑战和攻破。
供应链方面，由于底盘域零部件需要控制芯片具有高主频、高算力的要求，这对晶圆生产的工艺和制程方面提出了比较高的要求。目前看来至少需要55nm以上的工艺才能满足200mhz以上的mcu主频要求。在这个方面国内的车规mcu产线尚不完备，没有达到量产级别。国际半导体厂商基本上都采用了idm模式，在晶圆代工厂方面，目前只有台积电、联华电子和格芯具备相应能力。国内芯片厂商均为fabless公司，在晶圆制造和产能保证上面具有挑战和一定的风险。
在自动驾驶等核心计算场景中，传统通用cpu由于计算效率低，难以适应ai计算要求，gpu、fpga以及asic等ai芯片凭借着自身特点，在边缘端和云端有着优异表现，应用更广。从技术趋势看，短期内gpu仍将是ai芯片主导，长期来看，asic是终极方向。从市场趋势看，全球ai芯片需求将保持较快增长势头，云端、边缘芯片均具备较大增长潜力，预计未来5年市场增速将接近50%；国内芯片技术虽然基础较弱，但随着ai应用的快速落地，ai芯片需求快速放量为本土芯片企业技术和能力成长创造机遇。自动驾驶对算力、时延和可靠性要求严苛，目前多使用gpu+fpga的解决方案，后续随着算法的稳定以及数据驱动，asic有望获得市场空间。
cpu芯片上需要很多空间来进行分支预测与优化，保存各种状态以降低任务切换时的延时。这也使得其更适合逻辑控制、串行运算与通用类型数据运算。以gpu与cpu进行比较为例，与cpu相比，gpu 采用了数量众多的计算单元和超长的流水线，只有非常简单的控制逻辑并省去了 cache。而 cpu 不仅被 cache 占据了大量空间，而且还有复杂的控制逻辑和诸多优化电路，相比之下计算能力只是很小的一部分。
动力域控制芯片
动力域控制器是一种智能化的动力总成管理单元。借助can/flexray实现变速器管理，电池管理，监控交流发电机调节，主要用于动力总成的优化与控制，同时兼具电气智能故障诊断智能节电、总线通信等功能。
（1）工作要求
动力域控制mcu可支持bms等动力方面的主要应用，其要求如下： · 高主频，主频600mhz~800mhz · ram 4mb · 高功能安全等级要求，可以达到asil-d等级； · 支持多通道can-fd； · 支持2g以太网； · 可靠性不低于aec-q100 grade1； · 支持固件验证功能（国密算法）；
（2）性能要求高性能：产品集成了arm cortex r5双核锁步cpu和4mb片内sram以支撑汽车应用对于算力和内存日益增长的需求。arm cortex-r5f cpu主频高达800mhz。高安全：车规可靠性标准aec-q100达到grade 1级别，iso26262功能安全等级达到asil d。采用的双核锁步cpu，可以实现高达99%的诊断覆盖率。内置的信息安全模块集成真随机数生成器、aes、rsa、ecc、sha以及符合国密商密相关标准的硬件加速器。这些信息安全功能的集成可以满足安全启动、安全通信、安全固件更新升级等应用的需求。
车身域控制芯片
车身域主要负责车身各种功能的控制。随着整车发展，车身域控制器也越来越多，为了降低控制器成本，降低整车重量，集成化需要把所有的功能器件，从车头的部分、车中间的部分和车尾部的部分如后刹车灯、后位置灯、尾门锁、甚至双撑杆统一集成到一个总的控制器里面。
车身域控制器一般集成bcm、peps、tpms、gateway等功能，也可拓展增加座椅调节、后视镜控制、空调控制等功能，综合统一管理各执行器，合理有效地分配系统资源。车身域控制器的功能众多，如下图所示，但不限于在此列举的功能。
车身域控制器功能表
※资料来源：公开资料、编写单位提供
（1）工作要求
汽车电子对mcu控制芯片的主要诉求为更好的稳定性、可靠性、安全性、实时性等技术特性要求，以及更高的计算性能和存储容量，更低的功耗指标要求。车身域控制器从分散化的功能部署，逐渐过渡到集成所有车身电子的基础驱动、钥匙功能、车灯、车门、车窗等的大控制器，车身域控制系统设计综合了灯光、雨刮洗涤、中控门锁、车窗等控制，peps智能钥匙、电源管理等，以及网关can、可扩展canfd和flexray、lin网络、以太网等接口和模块等多方面的开发设计技术。
在总体上讲，车身域上述各种控制功能对mcu主控芯片的工作要求主要体现在运算处理性能、功能集成度和通信接口，以及可靠性等方面。具体要求方面由于车身域不同功能应用场景的功能差异性较大，例如电动车窗、自动座椅、电动尾门等车身应用还存在高效电机控制方面的需求，这类车身应用要求mcu集成有foc电控算法等功能。此外，车身域不同应用场景对芯片的接口配置需求也不尽相同。因此，通常需要根据具体应用场景的功能和性能要求，并在此基础上综合衡量产品性价比、供货能力与技术服务等因素进行车身域mcu选型。
（2）性能要求
车身域控制类mcu芯片主要参考指标如下： · 性能：arm cortex-m4f @144mhz，180dmips，内置8kb指令cache缓存，支持flash加速单元执行程序0等待。 · 大容量加密存储器：高达512k bytes eflash，支持加密存储、分区管理及数据保护，支持ecc校验，10万次擦写次数，10年数据保持；144k bytes sram，支持硬件奇偶校验。 · 集成丰富的通信接口：支持多路gpio、usart、uart、spi、qspi、i2c、sdio、usb2.0、can 2.0b、emac、dvp等接口。 · 集成高性能模拟器件：支持12bit 5msps高速adc、轨到轨独立运算放大器、高速模拟比较器、12bit 1msps dac；支持外部输入独立参考电压源，多通道电容式触摸按键；高速dma控制器。 · 支持内部rc或外部晶体时钟输入、高可靠性复位。 · 内置可校准的rtc实时时钟，支持闰年万年历，闹钟事件，周期性唤醒。 · 支持高精度定时计数器。 · 硬件级安全特性：密码算法硬件加速引擎，支持aes、des、tdes、sha1/224/256，sm1、sm3、sm4、sm7、md5算法；flash存储加密，多用户分区管理（mmu），trng真随机数发生器，crc16/32运算；支持写保护（wrp），多种读保护（rdp）等级（l0/l1/l2）；支持安全启动，程序加密下载，安全更新。 · 支持时钟失效监测，防拆监测。 · 具有96位uid及128位ucid。 · 高可靠工作环境：1.8v～3.6v/-40℃～105℃。
（3）产业格局
车身域电子系统不论是对国外企业还是国内企业都处于成长初期。国外企业在如bcm、peps、门窗、座椅控制器等单功能产品上有深厚的技术积累，同时各大外企的产品线覆盖面较广，为他们做系统集成产品奠定了基础。而国内企业新能源车车身应用上具有一定优势。以byd为例，在byd的新能源车上，将车身域分为左右后三个域，重新布局和定义系统集成的产品。但是在车身域控制芯片方面，mcu的主要供货商为仍然为英飞凌、恩智浦、瑞萨、microchip、st等国际芯片厂商，***厂商目前市场占有率低。
（4）行业壁垒
从通信角度来看，存在传统架构-混合架构-最终的vehicle computer platform的演变过程。这里面通信速度的变化，还有带高功能安全的基础算力的价格降低是关键，未来有可能逐步实现在基础控制器的电子层面兼容不同的功能。例如车身域控制器能够集成传统bcm、peps、纹波防夹等功能。相对来说，车身域控制芯片的技术壁垒要低于动力域、驾舱域等，***有望率先在车身域取得较大突破并逐步实现国产替代。近年来，国产mcu在车身域前后装市场已经有了非常良好的发展势头。
座舱域控制芯片
电动化、智能化、网联化加快了汽车电子电气架构向域控方向发展，座舱域也在从车载影音娱乐系统到智能座舱快速发展。座舱以人机交互界面呈现出来，但不管是之前的信息娱乐系统还是现在的智能座舱，除了有一颗运算速度强大的soc，还需要一颗实时性高的mcu来处理与整车的数据交互。软件定义汽车、ota、autosar在智能座舱域的逐渐普及，使得对座舱域mcu资源要求也越来越高。具体体现在flash、ram容量需求越来越大，pin count需求也在增多，更复杂的功能需要更强的程序执行能力，同时还要有更丰富的总线接口。
（1）工作要求
mcu在座舱域主要实现系统电源管理、上电时序管理、网络管理、诊断、整车数据交互、按键、背光管理、音频dsp/fm模块管理、系统时间管理等功能。
mcu资源要求： · 对主频和算力有一定要求，主频不低于100mhz且算力不低于200dmips； · flash存储空间不低于1mb，具有代码flash和数据flash物理分区； · ram不低于128kb； · 高功能安全等级要求，可以达到asil-b等级； · 支持多路adc； · 支持多路can-fd； · 车规等级aec-q100 grade1； · 支持在线升级（ota），flash支持双bank； · 需要有she/hsm-light等级及以上信息加密引擎，支持安全启动； · pin count不低于100pin；
（2）性能要求
· io支持宽电压供电（5.5v~2.7v），io口支持过压使用； 很多信号输入根据供电电池电压波动，存在过压输入情况，io口支持过压使用能提升系统稳定、可靠性。 · 存储器寿命： 汽车生命周期长达10年以上，因此汽车mcu程序存储、数据存储需要有更长的寿命。程序存储和数据存储需要有单独物理分区，其中程序存储擦写次数较少，因此endurance>10k即可，数据存储需要频繁擦写，需要有更大的擦写次数，参考data flash指标endurance>100k, 15年(<1k)，10年(<100k)。 · 通信总线接口； 汽车上总线通信负荷量越来越高，因此传统can已不能满足通信需求，高速can-fd总线需求越来越高，支持can-fd逐渐成为mcu标配。
（3）产业格局
目前国产智能座舱mcu占比还很低，主要供应商仍然是nxp、 renesas、infineon、st、microchip等国际mcu厂商。国内有多家mcu厂商已在布局，市场表现还有待观察。
（4）行业壁垒
智能座舱车规等级、功能安全等级相对不算太高，主要是know how方面的积累，需要不断的产品迭代和完善。同时由于国内晶圆厂有车规mcu产线的不多，制程也相对落后一些，若要实现全国产供应链需要一段时间的磨合，同时可能还存在成本更高的情况，与国际厂商竞争压力更大。
国产控制芯片应用情况
车载控制类芯片主要以车载mcu为主，国产龙头企业如紫光国微、华大半导体、上海芯钛、兆易创新、杰发科技、芯驰科技、北京君正、深圳曦华、上海琪埔维、国民技术等，均有车规级mcu产品序列，对标海外巨头产品，目前以arm架构为主，也有部分企业开展了risc-v架构的研发。
目前国产车载控制域芯片主要应用于汽车前装市场，在车身域、信息娱乐域实现了上车应用，而在底盘、动力域等领域，仍以海外意法半导体、恩智浦、德州仪器、微芯半导体等芯片巨头为主，国内仅有少数几家企业已实现量产应用。目前国内芯片厂商芯驰在2022年4月发布高性能控制芯片e3系列产品基于arm cortex-r5f，功能安全等级达到asil d，温度等级支持aec-q100 grade 1，cpu主频高达800mhz，具有高达6个cpu内核，是现有量产车规mcu中性能最高的产品，填补国内高端高安全级别车规mcu市场的空白，凭借高性能和高可靠性，可以用于bms、adas、vcu、线控底盘、仪表、hud、智能后视镜等核心车控领域。采用e3进行产品设计的客户已经超过100多家，包含广汽、吉利等。
国产控制器芯产品应用情况
※资料来源：公开资料、编写单位提供
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※资料来源：公开资料、编写单位提供
汽车是mcu的一个非常重要的应用领域，据ic insights数据，2019年全球mcu应用于汽车电子的占比约为33%。高端车型中每辆车用到的mcu数量接近100个，从行车电脑、液晶仪表，到发动机、底盘，汽车中大大小小的组件都需要mcu进行把控。 早期，汽车中应用的主要是8位和16位mcu，但随着汽车电子化和智能化不断加强，所需要的mcu数量与质量也不断提高。当前，32位mcu在汽车mcu中的占比已经达到了约60%，其中arm公司的cortex系列内核，因其成本低廉，功耗控制优异，是各汽车mcu厂商的主流选择。 汽车mcu的主要参数包括工作电压、运行主频、flash和ram容量、定时器模块和通道数量、adc模块和通道数量、串行通讯接口种类和数量、输入输出i/o口数量、工作温度、封装形式及功能安全等级等。
按cpu位数划分，汽车mcu主要可分为8位、16位和32位。随着工艺升级，32位mcu成本不断下降，目前已经成为主流，正在逐渐替代过去由8/16位mcu主导的应用和市场。
如果按应用领域划分，汽车mcu又可以分为车身域、动力域、底盘域、座舱域和智驾域。其中对于座舱域和智驾域来说，mcu需要有较高的运算能力，并具有高速的外部通讯接口，比如can fd和以太网，车身域同样要求有较多的外部通讯接口数量，但对mcu的算力要求相对较低，而动力域和底盘域则要求更高的工作温度和功能安全等级。
底盘域控制芯片
底盘域是与汽车行驶相关，由传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统共同构成，有五大子系统构成，分别为转向、制动、换挡、油门、悬挂系统，随着汽车智能化发展，智能汽车的感知识别、决策规划、控制执行为底盘域核心系统，线控转向和线控制动是面向自动驾驶执行端的核心零部件。
（1）工作要求
底盘域ecu采用高性能、可升级的功能安全性平台，并支持传感器群集及多轴惯性传感器。基于这种应用场景，对底盘域mcu提出如下需求： · 高主频和高算力要求，主频不低于200mhz且算力不低于300dmips · flash存储空间不低于2mb，具有代码flash和数据flash物理分区； · ram不低于512kb； · 高功能安全等级要求，可以达到asil-d等级； · 支持12位精度adc； · 支持32位高精度，高同步性定时器； · 支持多通道can-fd； · 支持不低于100m以太网； · 可靠性不低于aec-q100 grade1； · 支持在线升级（ota）； · 支持固件验证功能（国密算法）；
（2）性能要求
· 内核部分： i.内核主频：即内核工作时的时钟频率，用于表示内核数字脉冲信号震荡的速度，主频不能直接代表内核的运算速度。内核的运算速度还和内核的流水线、缓存、指令集等有关系； ii.算力：通常可以使用dmips来进行评估。dmips是指测量mcu综合的基准程序的测试程序时表现出来的相对性能高低的一个单位。
· 存储器参数： i.代码存储器：用于存放代码的存储器； ii.数据存储器：用于存放数据的存储器； iii.ram：用于存放临时数据和代码的存储器。 · 通信总线：包括汽车专用总线和常规通信总线； · 高精度外设； · 工作温度；
（3）产业格局
由于不同车厂采用的电子电气架构会有所区别，对底盘域的零部件需求会有所不同。同一车厂的不同车型由于高低配置不同，对底盘域的ecu选择也会不一样。这些区分都会造成对底盘域的mcu需求量会有所不同。例如本田雅阁的底盘域mcu芯片使用了3颗，奥迪q7采用了大约11颗底盘域的mcu芯片。2021年中国品牌乘用车产量约为1000万辆，其中单车底盘域mcu平均需求量为5颗，整个市场总量就达到了约5000万颗。整个底盘域mcu的主要供货商为英飞凌、恩智浦、瑞萨、microchip、ti和st。这五家国际半导体厂商在底盘域mcu的市场占比超过了99%。
（4）行业壁垒
关键技术角度，eps、epb、esc等底盘域的零部件均与驾驶员的生命安全息息相关，因此对底盘域mcu的功能安全等级要求非常高，基本上都是asil-d等级的要求。这个功能安全等级的mcu国内属于空白。除了功能安全等级，底盘域零部件的应用场景对mcu的主频、算力、存储器容量、外设性能、外设精度等方面均有非常高的要求。底盘域mcu形成了非常高的行业壁垒，需要国产mcu厂商去挑战和攻破。
供应链方面，由于底盘域零部件需要控制芯片具有高主频、高算力的要求，这对晶圆生产的工艺和制程方面提出了比较高的要求。目前看来至少需要55nm以上的工艺才能满足200mhz以上的mcu主频要求。在这个方面国内的车规mcu产线尚不完备，没有达到量产级别。国际半导体厂商基本上都采用了idm模式，在晶圆代工厂方面，目前只有台积电、联华电子和格芯具备相应能力。国内芯片厂商均为fabless公司，在晶圆制造和产能保证上面具有挑战和一定的风险。
在自动驾驶等核心计算场景中，传统通用cpu由于计算效率低，难以适应ai计算要求，gpu、fpga以及asic等ai芯片凭借着自身特点，在边缘端和云端有着优异表现，应用更广。从技术趋势看，短期内gpu仍将是ai芯片主导，长期来看，asic是终极方向。从市场趋势看，全球ai芯片需求将保持较快增长势头，云端、边缘芯片均具备较大增长潜力，预计未来5年市场增速将接近50%；国内芯片技术虽然基础较弱，但随着ai应用的快速落地，ai芯片需求快速放量为本土芯片企业技术和能力成长创造机遇。自动驾驶对算力、时延和可靠性要求严苛，目前多使用gpu+fpga的解决方案，后续随着算法的稳定以及数据驱动，asic有望获得市场空间。
cpu芯片上需要很多空间来进行分支预测与优化，保存各种状态以降低任务切换时的延时。这也使得其更适合逻辑控制、串行运算与通用类型数据运算。以gpu与cpu进行比较为例，与cpu相比，gpu 采用了数量众多的计算单元和超长的流水线，只有非常简单的控制逻辑并省去了 cache。而 cpu 不仅被 cache 占据了大量空间，而且还有复杂的控制逻辑和诸多优化电路，相比之下计算能力只是很小的一部分。
动力域控制芯片
动力域控制器是一种智能化的动力总成管理单元。借助can/flexray实现变速器管理，电池管理，监控交流发电机调节，主要用于动力总成的优化与控制，同时兼具电气智能故障诊断智能节电、总线通信等功能。
（1）工作要求
动力域控制mcu可支持bms等动力方面的主要应用，其要求如下： · 高主频，主频600mhz~800mhz · ram 4mb · 高功能安全等级要求，可以达到asil-d等级； · 支持多通道can-fd； · 支持2g以太网； · 可靠性不低于aec-q100 grade1； · 支持固件验证功能（国密算法）；
（2）性能要求高性能：产品集成了arm cortex r5双核锁步cpu和4mb片内sram以支撑汽车应用对于算力和内存日益增长的需求。arm cortex-r5f cpu主频高达800mhz。高安全：车规可靠性标准aec-q100达到grade 1级别，iso26262功能安全等级达到asil d。采用的双核锁步cpu，可以实现高达99%的诊断覆盖率。内置的信息安全模块集成真随机数生成器、aes、rsa、ecc、sha以及符合国密商密相关标准的硬件加速器。这些信息安全功能的集成可以满足安全启动、安全通信、安全固件更新升级等应用的需求。
车身域控制芯片
车身域主要负责车身各种功能的控制。随着整车发展，车身域控制器也越来越多，为了降低控制器成本，降低整车重量，集成化需要把所有的功能器件，从车头的部分、车中间的部分和车尾部的部分如后刹车灯、后位置灯、尾门锁、甚至双撑杆统一集成到一个总的控制器里面。
车身域控制器一般集成bcm、peps、tpms、gateway等功能，也可拓展增加座椅调节、后视镜控制、空调控制等功能，综合统一管理各执行器，合理有效地分配系统资源。车身域控制器的功能众多，如下图所示，但不限于在此列举的功能。
车身域控制器功能表
※资料来源：公开资料、编写单位提供
（1）工作要求
汽车电子对mcu控制芯片的主要诉求为更好的稳定性、可靠性、安全性、实时性等技术特性要求，以及更高的计算性能和存储容量，更低的功耗指标要求。车身域控制器从分散化的功能部署，逐渐过渡到集成所有车身电子的基础驱动、钥匙功能、车灯、车门、车窗等的大控制器，车身域控制系统设计综合了灯光、雨刮洗涤、中控门锁、车窗等控制，peps智能钥匙、电源管理等，以及网关can、可扩展canfd和flexray、lin网络、以太网等接口和模块等多方面的开发设计技术。
在总体上讲，车身域上述各种控制功能对mcu主控芯片的工作要求主要体现在运算处理性能、功能集成度和通信接口，以及可靠性等方面。具体要求方面由于车身域不同功能应用场景的功能差异性较大，例如电动车窗、自动座椅、电动尾门等车身应用还存在高效电机控制方面的需求，这类车身应用要求mcu集成有foc电控算法等功能。此外，车身域不同应用场景对芯片的接口配置需求也不尽相同。因此，通常需要根据具体应用场景的功能和性能要求，并在此基础上综合衡量产品性价比、供货能力与技术服务等因素进行车身域mcu选型。
（2）性能要求
车身域控制类mcu芯片主要参考指标如下： · 性能：arm cortex-m4f @144mhz，180dmips，内置8kb指令cache缓存，支持flash加速单元执行程序0等待。 · 大容量加密存储器：高达512k bytes eflash，支持加密存储、分区管理及数据保护，支持ecc校验，10万次擦写次数，10年数据保持；144k bytes sram，支持硬件奇偶校验。 · 集成丰富的通信接口：支持多路gpio、usart、uart、spi、qspi、i2c、sdio、usb2.0、can 2.0b、emac、dvp等接口。 · 集成高性能模拟器件：支持12bit 5msps高速adc、轨到轨独立运算放大器、高速模拟比较器、12bit 1msps dac；支持外部输入独立参考电压源，多通道电容式触摸按键；高速dma控制器。 · 支持内部rc或外部晶体时钟输入、高可靠性复位。 · 内置可校准的rtc实时时钟，支持闰年万年历，闹钟事件，周期性唤醒。 · 支持高精度定时计数器。 · 硬件级安全特性：密码算法硬件加速引擎，支持aes、des、tdes、sha1/224/256，sm1、sm3、sm4、sm7、md5算法；flash存储加密，多用户分区管理（mmu），trng真随机数发生器，crc16/32运算；支持写保护（wrp），多种读保护（rdp）等级（l0/l1/l2）；支持安全启动，程序加密下载，安全更新。 · 支持时钟失效监测，防拆监测。 · 具有96位uid及128位ucid。 · 高可靠工作环境：1.8v～3.6v/-40℃～105℃。
（3）产业格局
车身域电子系统不论是对国外企业还是国内企业都处于成长初期。国外企业在如bcm、peps、门窗、座椅控制器等单功能产品上有深厚的技术积累，同时各大外企的产品线覆盖面较广，为他们做系统集成产品奠定了基础。而国内企业新能源车车身应用上具有一定优势。以byd为例，在byd的新能源车上，将车身域分为左右后三个域，重新布局和定义系统集成的产品。但是在车身域控制芯片方面，mcu的主要供货商为仍然为英飞凌、恩智浦、瑞萨、microchip、st等国际芯片厂商，***厂商目前市场占有率低。
（4）行业壁垒
从通信角度来看，存在传统架构-混合架构-最终的vehicle computer platform的演变过程。这里面通信速度的变化，还有带高功能安全的基础算力的价格降低是关键，未来有可能逐步实现在基础控制器的电子层面兼容不同的功能。例如车身域控制器能够集成传统bcm、peps、纹波防夹等功能。相对来说，车身域控制芯片的技术壁垒要低于动力域、驾舱域等，***有望率先在车身域取得较大突破并逐步实现国产替代。近年来，国产mcu在车身域前后装市场已经有了非常良好的发展势头。
座舱域控制芯片
电动化、智能化、网联化加快了汽车电子电气架构向域控方向发展，座舱域也在从车载影音娱乐系统到智能座舱快速发展。座舱以人机交互界面呈现出来，但不管是之前的信息娱乐系统还是现在的智能座舱，除了有一颗运算速度强大的soc，还需要一颗实时性高的mcu来处理与整车的数据交互。软件定义汽车、ota、autosar在智能座舱域的逐渐普及，使得对座舱域mcu资源要求也越来越高。具体体现在flash、ram容量需求越来越大，pin count需求也在增多，更复杂的功能需要更强的程序执行能力，同时还要有更丰富的总线接口。
（1）工作要求
mcu在座舱域主要实现系统电源管理、上电时序管理、网络管理、诊断、整车数据交互、按键、背光管理、音频dsp/fm模块管理、系统时间管理等功能。
mcu资源要求： · 对主频和算力有一定要求，主频不低于100mhz且算力不低于200dmips； · flash存储空间不低于1mb，具有代码flash和数据flash物理分区； · ram不低于128kb； · 高功能安全等级要求，可以达到asil-b等级； · 支持多路adc； · 支持多路can-fd； · 车规等级aec-q100 grade1； · 支持在线升级（ota），flash支持双bank； · 需要有she/hsm-light等级及以上信息加密引擎，支持安全启动； · pin count不低于100pin；
（2）性能要求
· io支持宽电压供电（5.5v~2.7v），io口支持过压使用； 很多信号输入根据供电电池电压波动，存在过压输入情况，io口支持过压使用能提升系统稳定、可靠性。 · 存储器寿命： 汽车生命周期长达10年以上，因此汽车mcu程序存储、数据存储需要有更长的寿命。程序存储和数据存储需要有单独物理分区，其中程序存储擦写次数较少，因此endurance>10k即可，数据存储需要频繁擦写，需要有更大的擦写次数，参考data flash指标endurance>100k, 15年(<1k)，10年(<100k)。 · 通信总线接口； 汽车上总线通信负荷量越来越高，因此传统can已不能满足通信需求，高速can-fd总线需求越来越高，支持can-fd逐渐成为mcu标配。
（3）产业格局
目前国产智能座舱mcu占比还很低，主要供应商仍然是nxp、 renesas、infineon、st、microchip等国际mcu厂商。国内有多家mcu厂商已在布局，市场表现还有待观察。
（4）行业壁垒
智能座舱车规等级、功能安全等级相对不算太高，主要是know how方面的积累，需要不断的产品迭代和完善。同时由于国内晶圆厂有车规mcu产线的不多，制程也相对落后一些，若要实现全国产供应链需要一段时间的磨合，同时可能还存在成本更高的情况，与国际厂商竞争压力更大。
国产控制芯片应用情况
车载控制类芯片主要以车载mcu为主，国产龙头企业如紫光国微、华大半导体、上海芯钛、兆易创新、杰发科技、芯驰科技、北京君正、深圳曦华、上海琪埔维、国民技术等，均有车规级mcu产品序列，对标海外巨头产品，目前以arm架构为主，也有部分企业开展了risc-v架构的研发。
目前国产车载控制域芯片主要应用于汽车前装市场，在车身域、信息娱乐域实现了上车应用，而在底盘、动力域等领域，仍以海外意法半导体、恩智浦、德州仪器、微芯半导体等芯片巨头为主，国内仅有少数几家企业已实现量产应用。目前国内芯片厂商芯驰在2022年4月发布高性能控制芯片e3系列产品基于arm cortex-r5f，功能安全等级达到asil d，温度等级支持aec-q100 grade 1，cpu主频高达800mhz，具有高达6个cpu内核，是现有量产车规mcu中性能最高的产品，填补国内高端高安全级别车规mcu市场的空白，凭借高性能和高可靠性，可以用于bms、adas、vcu、线控底盘、仪表、hud、智能后视镜等核心车控领域。采用e3进行产品设计的客户已经超过100多家，包含广汽、吉利等。
国产控制器芯产品应用情况
※资料来源：公开资料、编写单位提供
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