汽车MCU的特点和要求

发布时间:2023-10-23  

MCU作为一颗性能进行裁剪的小芯片,性能指标是一组综合指标,包括产品内核、主频、存储单元、对外接口、控制方式、AD通道数、工作电压、封装方式、引脚数量和温度适应性等指标,用户在使用时还会考虑工具链的可用性、性价比、可靠性等综合因素,MCU比拼的是对应用场景需求理解程度,比拼的是综合的一揽子指标。


MCU的下游是嵌入式开发,嵌入式开发选择的原则:功能特点、可用性、成本和熟悉程度。MCU是一颗应用驱动型芯片,核心在于服务好客户的需求,满足客户的规格需要。

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当前汽车MCU主要是8位、32位产品,在汽车智能化、电动化的驱动下,32位MCU增量最大、增速最快,也是当下缺货最严重的车规芯片第一。

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汽车MCU由于应用的特殊工况,工作环境对温湿度、EMC、ESD、使用寿命、长期供货能力要求高,相比消费电子MCU而言,消费电子MCU对PPA(功耗、性能、面积)比较重视,迭代速度快,汽车MCU对高可靠(品质、安全)、大容量(软件迭代留余量)、多接口(硬件要可升级)要求高,汽车MCU需要适应未来多年OTA软件升级的需要,对片上资源要留有足够的空间,对汽车软件未来的迭代要有足够深度的理解。

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车规芯片对芯片的失效容忍度低,整个杜绝失效的开发理念贯穿从始至终,在研发和制造环节,要求芯片设计团队要重预防,需要通过仿真验证提前发现并把失效扼杀在萌芽之中,在芯片已经上车的环节需要杜绝系统性故障和随机性故障,需要有足够的冗余措施保证芯片的可靠性运行。车规芯片的设计与其他类型芯片的设计差异/设计要求如下:

要有专用开发流程闭环:车用MCU运行工控较多,可按不同的用途(如车身、底盘、动力、ADAS等)要求保证可靠性,可靠性参考AEC-Q100的分级要求,功能软件安全性依托ISO 26262要求等,整体验证流程也要符合功能安全要求

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考虑冗余设计:汽车功能安全标准ISO26262-5 2018 产品开发要求,作为可实现高诊断覆盖率的几种措施之一,硬件冗余可包括双核锁步、非对称冗余、编码计算三种,常见的锁步核心有Infineon的Tricore、ARM提供的M、R、A lock-step核心(NXPS32G使用A核锁步、Nvidia Orin使用R核锁步)。

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车规供应链配套必不可少:晶圆制造产线及封测产线在量产前需要对产线进行第三方“产线认定”,认定周期0.5-1年,一旦该产线被认定为生产汽车级产品之后,原则上是不可以更改生产设备和制程条件的,一旦改动需要重新认定。同时,又由于当前汽车MCU规格多,制程技术多为40/45/65纳米,产线营运成本高,因此恩智浦、瑞萨、英飞凌、德州仪器及微芯科技等IDM厂多采取晶圆委外代工策略,采用轻晶圆厂模式(Fab-lite)全球外包代工的70%车规级MCU主要由台积电代工,这就导致了国内初创的车规MCU厂商拿到车规晶圆制造产能支持的难度较大,车规MCU发布以后迟迟未见到大规模量产。

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文章来源于:电子工程世界    原文链接
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