車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片概述

車(chē)規(guī)級(jí)MCU（Microcontroller Unit）芯片是一種專(zhuān)門(mén)用于汽車(chē)電子系統(tǒng)的微控制器。它將計(jì)算機(jī)所需的CPU、存儲(chǔ)器、I/O端口等集成在一顆芯片上，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)各部件的運(yùn)算和控制。車(chē)規(guī)級(jí)MCU在汽車(chē)中的應(yīng)用非常廣泛，包括車(chē)身控制、駕駛輔助、動(dòng)力系統(tǒng)、底盤(pán)控制和ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）等功能。

MCU芯片種類(lèi)的劃分主要有以上四種，分別為：商業(yè)級(jí)（也稱(chēng)消費(fèi)級(jí)）、工業(yè)級(jí)、車(chē)規(guī)級(jí)和軍用級(jí)。

他們的劃分標(biāo)準(zhǔn)主要有以下區(qū)別：

1. 工作溫度方面：商業(yè)級(jí)芯片的工作溫度在0℃~+70℃之間。工業(yè)級(jí)芯片則能達(dá)到-40℃~+85℃。車(chē)規(guī)級(jí)芯片在耐高溫方面更是能夠達(dá)到125℃，工作溫度為-40℃～+125℃。軍用級(jí)芯片在低溫方面比車(chē)規(guī)級(jí)芯片更優(yōu)秀，工作溫度能夠達(dá)到-55℃~+125℃。

   
   

2. 工藝處理方面：商業(yè)級(jí)芯片僅做了防水處理。工業(yè)級(jí)則是在防水處理的基礎(chǔ)上增加了防潮、防腐、防霉變處理。車(chē)規(guī)級(jí)芯片在工業(yè)級(jí)芯片的基礎(chǔ)上又增強(qiáng)封裝設(shè)計(jì)和散熱處理。而軍用級(jí)芯片則相較車(chē)規(guī)級(jí)芯片而言更耐沖擊、耐高低溫、耐霉菌。

   
   

3. 電路設(shè)計(jì)方面：商業(yè)級(jí)芯片做了防雷設(shè)計(jì)、短路保護(hù)、熱保護(hù)等電路設(shè)計(jì)。工業(yè)級(jí)芯片則是在商業(yè)級(jí)芯片基礎(chǔ)上進(jìn)行了多級(jí)防雷設(shè)計(jì)、雙變壓器設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)、短路保護(hù)、熱保護(hù)、超高壓保護(hù)等設(shè)計(jì)。車(chē)規(guī)級(jí)芯片在工業(yè)及芯片的基礎(chǔ)上又增加了多重短路保護(hù)、多重?zé)岜Ｗo(hù)，和超高壓保護(hù)等電路設(shè)計(jì)。而軍工級(jí)芯片同樣在車(chē)規(guī)級(jí)芯片基礎(chǔ)上增添了輔助電路和備份電路設(shè)計(jì)，多級(jí)防雷設(shè)計(jì)雙變壓器設(shè)計(jì)。

   
   

4. 系統(tǒng)成本方面：商業(yè)級(jí)芯片采用線路板一體化設(shè)計(jì)，價(jià)格低廉但維護(hù)費(fèi)用較高。工業(yè)級(jí)芯片采用積木式結(jié)構(gòu)，每個(gè)電路均帶有自檢功能。車(chē)規(guī)級(jí)同樣也采用了積木式結(jié)構(gòu)，但在工業(yè)級(jí)芯片的基礎(chǔ)上增強(qiáng)了散熱處理，造價(jià)較高維護(hù)費(fèi)用也較高。軍用級(jí)的造價(jià)就非常高了，維護(hù)費(fèi)用也在這幾類(lèi)芯片中拔得頭籌。

車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片的分類(lèi)及應(yīng)用

車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片根據(jù)其位數(shù)不同，可以分為8位、16位和32位三種類(lèi)型，每種類(lèi)型的MCU在汽車(chē)中的應(yīng)用也有所不同：

1. 8位MCU：主要用于低端控制功能，如風(fēng)扇控制、空調(diào)控制、雨刷、天窗、車(chē)窗升降、低端儀表盤(pán)、集線盒、座椅控制、門(mén)控模塊等。

2. 16位MCU：主要用于中端控制功能，應(yīng)用于動(dòng)力系統(tǒng)（如引擎控制、齒輪與離合器控制和電子式渦輪系統(tǒng)）、底盤(pán)系統(tǒng)（如懸吊系統(tǒng)、電子式動(dòng)力方向盤(pán)、扭力分散控制和電子泵、電子剎車(chē)）等。

3. 32位MCU：主要用于高端控制功能，在實(shí)現(xiàn)L1和L2的自動(dòng)駕駛功能中扮演重要角色，如儀表盤(pán)控制、車(chē)身控制、多媒體信息系統(tǒng)、引擎控制，以及新興的智能性和實(shí)時(shí)性的安全系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)。

車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片的市場(chǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)IC Insights的數(shù)據(jù)，盡管受到芯片短缺和疫情影響，2021年全球汽車(chē)MCU銷(xiāo)售額仍達(dá)到76億美元，同比增長(zhǎng)23%。預(yù)計(jì)全球汽車(chē)MCU銷(xiāo)售額在2022年和2023年將分別增長(zhǎng)14%和16%，到2023年將達(dá)到100億美元的規(guī)模。

隨著新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的逆勢(shì)提高，以及整車(chē)廠進(jìn)入主動(dòng)加庫(kù)存階段，車(chē)規(guī)芯片需求量持續(xù)保持高位。車(chē)規(guī)MCU芯片的高需求將持續(xù)到2022年底，擴(kuò)產(chǎn)能的投資有望在2023年中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模的大體量提升。

車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片的行業(yè)壁壘及認(rèn)證流程

車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片不僅認(rèn)證時(shí)間長(zhǎng)，還具有較高的行業(yè)壁壘。工作溫度、壽命和良率等指標(biāo)要求嚴(yán)格，認(rèn)證流程復(fù)雜且標(biāo)準(zhǔn)高，導(dǎo)致車(chē)規(guī)級(jí)MCU的導(dǎo)入時(shí)間至少需要3到5年，但車(chē)廠要求的供貨時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)30年。

主流車(chē)規(guī)級(jí)MCU多以自有架構(gòu)為主要路線，海外廠商均已實(shí)現(xiàn)32位產(chǎn)品量產(chǎn)，核心廠商料號(hào)可達(dá)上千顆，且以IDM（Integrated Device Manufacture）為主，在產(chǎn)研調(diào)動(dòng)上更有優(yōu)勢(shì)。相比之下，國(guó)產(chǎn)MCU仍然以Fabless（無(wú)工廠芯片供應(yīng)商）為主，無(wú)法單獨(dú)進(jìn)行IATF 16949這類(lèi)流片和封裝階段的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。

國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

目前，國(guó)內(nèi)車(chē)載MCU僅少數(shù)廠商量產(chǎn)出貨，應(yīng)用在汽車(chē)雨刷、車(chē)燈、車(chē)窗等低端應(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、剎車(chē)系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)等高端應(yīng)用場(chǎng)景，僅極少數(shù)廠商具備出貨能力。大部分車(chē)規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品使用8英寸晶圓產(chǎn)線，少部分高端車(chē)用12英寸。全球8英寸晶圓產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)緩慢，而國(guó)內(nèi)晶圓廠8英寸產(chǎn)能充足，且國(guó)產(chǎn)自組率約2%，國(guó)產(chǎn)替代空間大。

每輛新能源汽車(chē)用MCU芯片至少35片，較傳統(tǒng)汽車(chē)約增加30%的需求量。純電動(dòng)汽車(chē)中其價(jià)值量占比僅次于功率半導(dǎo)體，為11%。受益于新能源汽車(chē)帶動(dòng)，車(chē)規(guī)MCU需求高增。2021年，車(chē)載MCU售額同比飆升23%，創(chuàng)76億美元新記錄。

國(guó)內(nèi)廠商在車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片領(lǐng)域的進(jìn)展

近期，四維圖新宣布，旗下杰發(fā)科技國(guó)產(chǎn)化供應(yīng)鏈車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片AC7802x正式量產(chǎn)，并已交付多家標(biāo)桿客戶并進(jìn)行規(guī)模應(yīng)用。這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)廠商在車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片領(lǐng)域的技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)一步提升。

市面上的車(chē)規(guī)級(jí)芯片

1、功率類(lèi)芯片

新能源汽車(chē)是功率器件增量需求主要來(lái)源。其中，增量較大的主要是IGBT模塊、SiC 模塊、MOSFET 和 GaN 產(chǎn)品。其中新增功率器件主要用于主驅(qū)逆變器、車(chē)載充電機(jī)（OBC）、直流-直流變換器（DC-DC）等動(dòng)力系統(tǒng)零部件。

2、計(jì)算機(jī)及控制芯片

計(jì)算及控制芯片為智能汽車(chē)之“眼”，以微控制器和邏輯IC為主，包括主控芯片和輔助芯片。從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，計(jì)算芯片可以劃分為智能座艙芯片和自動(dòng)駕駛芯片、車(chē)身控制芯片。

3、儲(chǔ)存芯片

主要用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，包含DRAM（動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器）、SRAM（靜態(tài)存儲(chǔ)器）、FLASH（閃存芯片）等。

4、傳感器芯片

主要用于探測(cè)、感受外界的信號(hào)，并將探知的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或其他所需形式傳遞給其他設(shè)備。包括CMOS圖像傳感器（CIS）、圖像信號(hào)處理器（ISP）、激光雷達(dá)芯片等。

5、通信芯片

主要用于發(fā)送、接收以及傳輸通信信號(hào)，包括基帶芯片、射頻芯片、信道芯片、電力線載波通信芯片等。

6、模擬芯片

模擬芯片在汽車(chē)各個(gè)部分均有應(yīng)用，包括車(chē)身、儀表、底盤(pán)、動(dòng)力總成及ADAS，主要分為信號(hào)鏈芯片與電源管理芯片兩大板塊。

7、電源芯片

汽車(chē)電源管理芯片（PMIC）廣泛應(yīng)用于汽車(chē)智能座艙、自動(dòng)駕駛、車(chē)身電子、儀表及娛樂(lè)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及BMS等場(chǎng)景。

8、驅(qū)動(dòng)芯片

其性能的的高低決定了爬坡能力、加速能力以及最高車(chē)速等汽車(chē)行駛的主要性能指標(biāo)。

9、安全芯片

汽車(chē)安全芯片屬于一種車(chē)規(guī)級(jí)芯片，主要包括AEC和ISO 26262等標(biāo)準(zhǔn)，其功能為控制車(chē)輛的安全性、效率性和舒適性等。

結(jié)論

車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片作為汽車(chē)電子系統(tǒng)的核心部件，其市場(chǎng)需求和技術(shù)要求都在不斷提高。盡管全球市場(chǎng)仍由海外廠商主導(dǎo)，但國(guó)內(nèi)廠商在政策支持和技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，正在逐步縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的差距。未來(lái)，隨著新能源汽車(chē)和智能駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片將迎來(lái)更廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展機(jī)遇。

車(chē)規(guī)級(jí)MCU芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類(lèi)。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹(shù)脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來(lái)而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹(shù)脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開(kāi)路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。

推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。