MCU器件在汽车应用中的挑战有哪些？

近年来，随着前沿科技不断向汽车领域涌入，企业不断往纯电动趋势发展，在汽车不断往智能化、电动化和网联化的过程中智能电动汽车应运而生。据亿欧智库测算，2021年中国智能电动汽车销量约为133.3万辆，2022年1-9月累计销量达247.6万辆，预计2022年将超400万辆，2025年将达到838.2万辆，在新能源汽车销量中的渗透率达到61.7%。随着智能电动汽车在新能源汽车中的渗透率逐渐提高，智能电动汽车将成汽车产品竞争主战场。MCU器件要应用到汽车上首先是必须要符合车规级标准和规范,相对于消费型和工业型的芯片，汽车半导体在环境、可靠性、供应周期等方面有更高的要求。

汽车的芯片认证其实有几块需要过的关，我们通常说AEC-Q100，通常是AECQ100-001，拿到AEC-Q100证书其实很大程度上是AEC-Q100-001已经过了基本的电车特性能够满足基本的特性，其实有些还是AEC-Q100-(002~004)，它是对汽车生产上的品质控制，这三块如果AEC-Q100满足了以后，就能满足系统了，另外在功能安全以上的系统，做车里面除了车的质量体系标准16949还有一个功能安全就是B和D级的要求。

跨越了车规级MCU标准认证这座“大山”之后，智能电动汽车MCU还需要做到更高性能。智能电动汽车相比于传统的燃油汽车，智能汽车在智能驾驶、智能座舱等功能越来越复杂，这就意味着对MCU的性能有着更高的要求。传统燃油汽车靠汽油发动机提供动力，电动汽车则需要靠电机来进行驱动，高效能电机驱动系统搭载高性能驱动器，而MCU是驱动器的控制核心，所以电动驱动对于 MCU 性能要求也更严格。当下，大部分车规级MCU芯片的CPU主频为100MHz，CPU主频达到200MHz、300MHz的MCU芯片就已经可以被业内认定为高性能MCU芯片。

另外，智能驾驶对于MCU算力也有要求。随着智能驾驶逐渐部署到车上之后，L2级别的自动驾驶，计算能力大致需要10 TOPS计算能力，L3级别自动驾驶汽车需要100 TOPS以上的算力，到L3+级别自动驾驶汽车的算力级别已经上升到1000 TOPS以上。整个汽车的算力已经达到上百TOPS 甚至是1000TOPS 的水平。业内人士预测要做到L5 级的自动驾驶，整体的汽车算力需要达4000TOPS。这对于MCU是一个挑战。

我们总结一下MCU器件在汽车应用中面临的挑战主要有以下几个方面：

温度问题：汽车在运行过程中，发动机、电池等部件会产生大量的热量，而车规MCU芯片必须能够在这种高温环境下正常工作。为了解决这个问题，需要在材料选择、封装设计和散热方案上进行大量的研究和优化。

安全性问题：随着汽车的电子化和网络化，汽车系统面临着越来越多的网络攻击威胁。因此，车规MCU芯片需要支持多层次的安全防护机制，包括硬件加密、软件隔离、异常检测等。这需要我们在芯片设计和系统架构上进行深入的研究和改进。

抗干扰性能：汽车在行进过程中会遭遇各种振动和冲击，这对车规级MCU的稳定性提出了高要求。车规级MCU需要具备抵抗外部干扰的能力，比如静电、群脉冲、传导辐射等，以确保在恶劣的工作环境下不会出现损坏、死机、复位等情况。

性能要求：随着汽车功能的不断增多，对MCU的性能要求也越来越高。需要MCU具有更强的处理能力和更快的运算速度来满足这些需求。

软件内容爆炸性增长：随着汽车电子控制单元(ECU)的复杂性不断增加，软件内容也呈现出爆炸性增长的趋势。这需要MCU具有更大的存储容量和更高效的软件处理能力。

车内与外界的连接需求：随着汽车智能化的发展，车内与外界的连接需求不断增加。MCU需要支持更多的通信接口和协议，以满足不同设备之间的数据传输和信息交互。

总之，MCU器件在汽车应用中需要面对多种挑战，需要不断进行技术更新和研究开发来满足这些需求。