MCU,Microcontroller Unit,中文稱單片微型計算機/微控制器/單片機,將CPU、存儲器、外圍功能整合在單一芯片上,形成具有控制功能的芯片級計算機,主要用于實現信號處理和控制,是智能控制系統的核心。
MCU和汽車電子,工業,計算機和網絡,消費電子,家電和物聯網等我們生活和工作密切相關,汽車電子是其中最大的一個市場,全球范圍內汽車電子所占比例高達33%。
一輛傳統燃油車需要大約500到600顆芯片,輕混汽車大約需要1000顆,插電混動和純電動汽車則需要至少2000顆芯片。這就意味著在智能電動汽車快速發展的過程中,不僅對先進制程芯片需求不斷增加,而且對傳統芯片需求也會持續增加。MCU就是這樣,除了單車搭載的數量在不斷增長,域控制器也帶來了對高安全、高可靠、高算力MCU的新需求增長。
MCU結構
MCU主要由中央處理器CPU、存儲器(ROM和RAM)、輸入輸出I/O接口、串行口、計數器等構成。

CPU:Central Processing Unit,中央處理器,是 MCU 內部的核心部件,運算部件能完成數據的算術邏輯運算、位變量處理和數據傳送操作,控制部件則按照一定時序協調工作,分析并執行指令。CPU是運算控制的核心。MCU除了CPU之外,還包含ROM或RAM等,是芯片級芯片。
ROM:Read-Only Memory,是程序存儲器,用來存放由制造廠家寫好的程序,信息以非破壞方式讀取,所保存的數據在掉電時不會消失,MCU根據預先編制的程序進行處理。
RAM:Random Access Memory,是數據存儲器,與 CPU 直接進行數據交換,掉電后該數據不能保持。程序運行時可隨時寫和讀,一般用作操作系統或者其他運行程序臨時數據存儲介質。
MCU的位數
MCU每次處理數據的寬度叫做位數,位數越高意味著MCU數據處理能力就越強,目前最主要的是8、16、32位三種,其中32位占比最多且增長迅速。
在汽車電子應用中,8 位MCU成本低、便于開發,目前多用于比較簡單的控制方面,例如照明,雨刷,車窗,座椅以及車門等車身域控制。但對比較復雜的方面,例如儀表顯示,車載娛樂信息系統,動力控制系統,底盤,駕駛輔助系統等等,主要是32位,且隨著汽車電動化、智能化、網聯化的迭代進化,對MCU的運算能力要求也越來越高。

MCU車規認證
MCU供應商在進入OEM的供應鏈體系前,一般需要完成三大認證:設計階段要遵循功能安全標準 ISO 26262,流片和封裝階段要遵循AEC-Q001~004和IATF16949,以及在認證測試階段要遵循AEC-Q100/Q104。
其中,ISO 26262定義了ASIL四個安全等級,從低到高分別為A、B、C和D;AEC-Q100 分為四個可靠性等級,從低到高分別為 3、2、1和0。AEC-Q100 系列認證一般需要1-2年的時間,而ISO 26262的認證難度更大,周期更長。
工藝制造
MCU本身對算力要求優先,對先進制程要求不高,同時其內置的嵌入式存儲自身也限制了MCU制程的提升,所以目前車規MCU工藝節點以40nm以上成熟制程為主,一些較先進車用MCU產品使用28nm制程。車規芯片規格以8英寸晶圓為主,一些廠家特別是IDM已經開始移植到12英寸的平臺上。
目前28nm和40nm工藝是市場主流。