汽车半导体关键部件:ECU、MCU和传感器

纵观汽车市场消费者的需求，“方便”、“安全”、“节能”是三个明确的需求，代表了消费者对汽车“智能”、“节能”的渴望，也多次刺激了汽车电子技术的研发能量。在各大汽车厂商的努力下，汽车的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80年代的2% ~ 3%上升到现在的40% ~ 50%。但是如何实现智能化和节能呢?

首先，智力可以分为两个主轴:

1. 结合信息和通信技术，为司机和乘客提供各种娱乐和驾驶信息。
2. 帮助驾驶员减少驾驶所需的能量，甚至实现传统机械无法人为控制的安全性能。无论上述哪种类型，都要求汽车能够通过各种技术自行检测环境，并在分析信息后做出相应的响应，智能、高效、准确地满足需求。

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，从数据采集、数据处理到向驱动发送指令。一切都由汽车电子完成，帮助驾驶者实现“方便”、“安全”、“节能”三大目标。目前在汽车电子的各个领域中，实现其功能所需的各种关键半导体和元器件，而ECU、MCU和传感器是贯穿各个系统的最重要的元素。以下是对这三个组成部分的一些简单理解。

ECU

了解汽车电子系统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可以说是一个嵌入式计算机，用于控制汽车的主要系统。内部组件包括一个微控制器(MCU)，输入和输出。电路、AD(模拟数字)转换电路、电源元件、车载通信电路等。汽车中各种系统的控制都需要依靠ECU。因此，随着系统复杂性的增加，车内ecu的数量也在逐渐增加。据数据显示，目前宝马、奔驰的高端车中有数百个ECU。

单片机

微控制器(mcu)最广泛地应用于消费电子产品，第二大是汽车电子产品。ECU中最重要的MCU是将中央处理器(CPU)、内存、各种输入/输出接口和定时器/计数器集成在一个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位四个级别。随着应用领域的复杂性，不同级别的单片机都可以应用。在汽车领域，以飞思卡尔提供的MCU系列产品为例。8位MCU相对较低;刹车、安全气囊、车身稳定控制等对单片机计算处理能力要求较高的部分，均采用16位;现在，在向智能化发展的同时，32位已经成为主流。该规范通常用于高级电子信息系统，如多媒体、娱乐和驾驶信息。

传感器

汽车电子的ECU/MCU负责数据处理和计算，最重要的是负责收集数据的各种传感器。对于辅助驾驶系统的构建，使用图像传感器、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，图像传感器受到越来越多的关注。

随着成像技术的进步和汽车厂商系统集成能力的提高，分布在车内外的多个图像传感器的信息可以得到综合应用，弥补人类视觉的不足，实现辅助驾驶和安全提升。例如，车道偏离预警系统、停车辅助系统、盲点检测系统、倒车预警系统等单一系统可以为驾驶员的驾驶安全增加效益。通过这些系统的进一步整合，可以构建更加全面、安全、舒适的驾驶环境，这也是汽车走向智能化，甚至达到最终目标——自动驾驶的主要途径。

适应环境的能力

除了关键部件的功能开发和处理能力必须跟上应用的步伐外，汽车半导体在运行环境中必须面临比一般消费电子产品甚至工业半导体更多的挑战。汽车必须适应不同国家的气候和环境，并考虑到长期的机动性和安全性。因此，除了车载系统所需安装在车身上的IC元件对环境要求较低外，其余大部分汽车电子元件都必须在恶劣的环境下运行。在可耐受环境温度方面，一般集成电路的要求最多为- 10℃~ 70℃，而汽车电子设备的要求则必须为- 40℃~ 155℃，并达到一千次以上循环。除了耐湿负荷外，对耐高温、耐冲击、故障率的要求也比一般消费电子零件严格得多。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。这就是汽车半导体市场与其他应用市场的不同之处。