汽车半导体关键部件：ECU、MCU和传感器

汽车半导体市场持续乐观。目前主要的汽车半导体芯片包括微控制器（MCU）、电源管理IC、数字信号控制器（DSP）、传感器、功率半导体、分立元件、微机电（MEMS）、存储器、定制化应用IC（ASIC）等. 汽车芯片供应链复杂而漫长。2021年的短缺风暴过后，汽车制造商开始缩短半导体供应链，希望缩短长链。一些汽车制造商甚至有自己开发和设计汽车半导体的想法。

纵观汽车市场消费者的需求，“便捷”、“安全”和“节能”是三个明确的诉求，代表着消费者对汽车“智能”和“节能”的渴望，也屡屡受到消费者的青睐。激发了汽车电子技术的研发活力。在各大汽车制造商的努力下，汽车电子化程度逐渐提高，汽车电子成本占汽车总成本的比例从1980年代的2%~3%上升到现在的40%~50%。但是如何做到智能节能呢？

首先，智能可以分为两个主轴：
结合信息和通讯技术，为驾乘者​​提供各种娱乐和驾驶信息。

帮助驾驶者降低驾驶所需的能量，甚至达到超越传统机械人类控制的安全性能。无论上述几种，都要求汽车能够通过各种技术自行检测环境，分析信息后做出适当的反应，智能、高效，精准满足需求。

这样的操作过程与物联网的快速发展非常相似。操作主要分为三层，从数据获取、数据处理、向驱动发送指令。一切都由汽车电子完成，帮助驾驶者实现“便捷”、“安全”、“节能”三大目标。目前在汽车电子的各个领域中，其功能所需要的关键半导体和元器件各不相同，其中ECU、MCU和传感器是贯穿各个系统的最重要的元件。下面就这三个组件做一些简单的了解。

电子控制单元
了解汽车电子的第一步是电子控制单元 (ECU)。几乎每一个汽车电子系统都有这个核心作用。ECU可以说是一台嵌入式计算机，用来控制汽车的主要系统。内部组件包括微控制器 (MCU)、输入和输出。电路、AD（模拟和数字）转换电路、电源元件、车载通信电路等。车内各种系统的控制都需要依赖ECU。因此，随着系统复杂度的增加，车内ECU的数量也逐渐增多。据资料显示，目前宝马、奔驰等高档车中的ECU有数百个。

单片机
微控制器（MCU）在消费电子产品中的应用最为广泛，其次是汽车电子产品。ECU中最重要的MCU是将中央处理器（CPU）、存储器、各种输入/输出接口、定时器/计数器集成在一颗IC上。WSTS（世界半导体贸易统计组织）根据内部数据总线带宽将MCU分为4位、8位、16位和32位四个等级。随着应用领域的复杂性，不同级别的MCU都适用。在汽车领域，以飞思卡尔提供的MCU系列产品为例。8位MCU相对低端；刹车、安全气囊、车身稳定控制等对MCU运算处理能力要求较高的部分采用16位；而现在，在走向智能的同时，

传感器
汽车电子的ECU/MCU负责数据的处理和计算，最重要的是负责采集数据的各种传感器。对于驾驶辅助系统的建设，会用到图像传感器、毫米波雷达、激光雷达、加速度传感器、角速度传感器、轮速传感器、胎压传感器等。在传感器中，图像传感器越来越受到关注。

随着影像技术的进步和汽车厂商系统集成能力的提高，可以综合应用分布在车内外的多个图像传感器的信息，弥补人类视觉的不足，实现驾驶辅助和安全改进。例如，车道偏离预警系统、泊车辅助系统、盲点检测系统、倒车预警系统等单一系统可以为驾驶员的行车安全增添益处。通过进一步整合这些系统，构建更加完善、安全、舒适的驾乘环境，这也是汽车走向智能化，乃至实现最终目标——自动驾驶的主要途径。

环境适应能力
除了关键部件的功能开发和加工能力必须与应用保持同步外，车用半导体在运行环境中必须比一般消费电子甚至工业半导体面临更多挑战。汽车必须适应不同国家的气候和环境，兼顾长期的机动性和安全性。因此，除了安装在车身内的车载系统所需的IC元件对环境要求不高外，其他大部分汽车电子元件都必须在恶劣的环境中运行。在可承受的环境温度方面，一般IC的要求最高为-10°C至70°C，但汽车电子的要求必须为-40°C至155°C，并达到一千多个周期。除了耐湿负荷，耐高温、抗冲击、故障率等方面的要求也比一般消费电子零件要严格得多。再加上汽车使用寿命长，使用寿命和耐久性也受到严峻考验，零部件的供应寿命甚至可能超过30年。这些都是汽车半导体市场与其他应用市场的不同之处。