作者：小兔子
一辆传统燃油车需要大约 500 到 600 颗芯片，轻混汽车大约需要 1000 颗，插电混动和纯电动汽车则需要至少 2000 颗芯片。这意味着，随着智能电动汽车的飞速发展，不但先进制程的芯片需求量越来越大，传统芯片的需求量也将继续提升。MCU 就是这样，除了单车搭载的数量在不断增长，域控制器也带来了对高安全、高可靠、高算力 MCU 的新需求增长。
MCU，Microcontroller Unit，中文称单片微型计算机 / 微控制器 / 单片机，将 CPU、存储器、外围功能整合在单一芯片上，形成具有控制功能的芯片级计算机，主要用于实现信号处理和控制，是智能控制系统的核心。
MCU 与我们的生活工作息息相关，如汽车电子、工业、计算机与网络、消费电子、家电、物联网等，其中汽车电子是最大的市场，从全球角度看占比达到了 33%。
MCU 结构
MCU 主要由中央处理器 CPU、存储器（ROM 和 RAM）、输入输出 I/O 接口、串行口、计数器等构成。
CPU：Central Processing Unit，中央处理器，是 MCU 内部的核心部件，运算部件能完成数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作，控制部件则按照一定时序协调工作，分析并执行指令。
ROM：Read-Only Memory，是程序存储器，用来存放由制造厂家写好的程序，信息以非破坏方式读取，存储数据掉电后不消失，MCU 按照事先编写好的程序执行。
RAM：Random Access Memory，是数据存储器，与 CPU 直接进行数据交换，掉电后该数据不能保持。在程序运行过程中可以随时写入、读出，通常作为操作系统或其他正在运行中程序的临时数据存储介质。
CPU 和 MCU 的关系：
CPU 是运算控制的核心。MCU 除了 CPU 之外，还包含 ROM 或 RAM 等，是芯片级芯片。常见的还有 SoC（System on Chip），中文称片上系统，是系统级芯片，可存放并运行系统级别的代码，运行 QNX、Linux 等操作系统，包含多个处理器单元（CPU+GPU+DSP+NPU + 存储 + 接口单元）。
MCU 的位数
位数是指 MCU 每次处理数据的宽度，位数越高意味着 MCU 数据处理能力就越强，目前最主要的是 8、16、32 位三种，其中 32 位占比最多且增长迅速。
在汽车电子应用中，8 位 MCU 成本低、便于开发，目前主要应用在相对简单的控制领域，如照明、雨刷、车窗、座椅和车门等车身域控制。而对于相对复杂的领域，如仪表显示、车载娱乐信息系统、动力控制系统、底盘、驾驶辅助系统等，则以 32 位的为主，且随着汽车电动化、智能化、网联化的迭代进化，对 MCU 的运算能力要求也越来越高。
MCU 车规认证
MCU 供应商在进入 OEM 的供应链体系前，一般需要完成三大认证：设计阶段要遵循功能安全标准 ISO 26262，流片和封装阶段要遵循 AEC-Q001~004 和 IATF16949，以及在认证测试阶段要遵循 AEC-Q100/Q104。
其中，ISO 26262 定义了 ASIL 四个安全等级，从低到高分别为 A、B、C 和 D；AEC-Q100 分为四个可靠性等级，从低到高分别为 3、2、1 和 0。AEC-Q100 系列认证一般需要 1-2 年的时间，而 ISO 26262 的认证难度更大，周期更长。
MCU 在智能电动汽车产业的应用
MCU 在汽车产业中应用广泛，如前表，从车身附件、动力系统、底盘、车载信息娱乐到智能驾驶等板块都会用到。随着智能电动汽车时代的发展，MCU 产品需求会越来越旺盛。
电动化：
1、电池管理系统 BMS：BMS 需要对充放电、温度、电池间均衡进行控制，主控板需要一颗 MCU，每个从控板也需要一颗 MCU；
2、整车控制器 VCU：电动汽车能量管理需要增加一个整车控制器，同时需要配备 32 位高阶 MCU，数量根据各厂的方案不同而不同；
3、引擎控制器 / 变速箱控制器：存量替换，电动汽车逆变器控制 MCU 替代油车的引擎控制器，由于电机转速较高，需要经过减速器减速，其配备的 MCU 控制芯片替换了油车的变速箱控制器。
智能化：
1、目前国内汽车市场还是处于 L2 高速渗透的阶段，基于综合成本和性能的考量，OEM 新增 ADAS 功能仍沿用分布式架构，随着装载率的提升，处理传感器信息的 MCU 随之增加。
2、由于座舱功能日益增多，更高新能的芯片作用越来越重要，对应的 MCU 地位有所下降。
工艺制造
MCU 本身对算力要求优先，对先进制程要求不高，同时其内置的嵌入式存储自身也限制了 MCU 制程的提升，因此当前车规 MCU 工艺节点主要是在 40nm 及以上的成熟制程，部分比较先进的车用 MCU 产品采用了 28nm 制程。车规芯片的规格主要是 8 英寸晶圆，部分厂商尤其 IDM 开始向 12 英寸平台迁移。
目前 28nm 和 40nm 工艺是市场主流。
国内外典型企业
相较于消费和工业级 MCU，车规级 MCU 对运行环境、可靠性和供货周期的要求较高，此外车规级 MCU 认证门槛比较高，认证时间长、进入难度大，所以整体看 MCU 市场格局较为集中，2021 年世界前五名的 MCU 企业占比就达 82% 之多。
目前，中国车规级 MCU 还处在导入期，供应链本土化、国产替代化潜力巨大。
