汽车半导体的部件有哪些?

汽车市场的消费者渴望方便、安全、节能。这些期望代表了人们对智能节能汽车日益增长的要求，也是汽车电子技术研发的动力。主要汽车制造商越来越关注汽车电子产品，汽车电子产品成本占汽车总成本的比例从20世纪80年代的2% - 3%上升到现在的40% - 50%。

汽车市场的消费者渴望方便、安全、节能。这些期望代表了人们对智能节能汽车日益增长的要求，也是汽车电子技术研发的动力。主要汽车制造商越来越关注汽车电子产品，汽车电子产品成本占汽车总成本的比例从20世纪80年代的2% - 3%上升到现在的40% - 50%。

其次，智能安全功能可以提高车辆的安全性能。安全控制操作主要分为三个过程:数据采集、数据处理和向驾驶员发送指令。

娱乐、便利和安全功能都要求汽车能够检测环境，分析信息，并做出适当、高效和准确的反应。所有的过程都是由整个系统的汽车电子完成的，其中ecu、(电子控制器单元)mcu和传感器是最重要的元素。所有这些组件都需要半导体才能发挥作用。

汽车半导体关键部件:

1. ECU:电子控制单元
   了解汽车电子的第一步是了解ECU。几乎每一个汽车电子系统都有一个ECU作为其核心。ECU就像一个嵌入式计算机，用来控制汽车的主要系统。ECU内部组件包括微控制器(MCU)、输入输出器件、电路、AD(模拟和数字)转换电路、电源组件、车载通信电路等。随着汽车中各种控制系统的复杂性增加，汽车中的ecu数量也随之增加。目前，在一些高端车型上有数百个ecu。
2. 单片机:
   微控制器(mcu)最常用于消费电子产品，第二大应用是汽车电子产品。ECU中MCU最重要的任务是将中央处理器(CPU)、内存、各种输入输出接口、定时器/计数器(timer/counter)等集成到一个IC中，MCU根据内部数据总线的带宽分为4个等级:4位、8位、16位和32位。由于应用领域的复杂性，可采用不同等级的mcu。简单的功能系统，如汽车空调、窗户、后视镜等，都可以使用低成本的8位mcu。需要高计算/处理能力的刹车、安全气囊和车身稳定性控制使用16位mcu。随着汽车电子技术向更智能化的方向发展，32位芯片正在成为多媒体和娱乐设备、驾驶控制和其他高端电子信息操作等组件的主流。
   32位mcu除了用于汽车电子之外，还用于汽车的动力系统来控制燃料点火系统。通过提高燃油喷射和燃烧控制的精度，可以提高燃油效率。8位系统已经不能满足燃料系统的处理速度要求，以满足现代环境法规。混合动力发动机和电动汽车对电压控制和充电电流控制也有很高的要求。当你踩下油门时，由于系统是由电子控制而不是传统的液压控制，动力反馈需要系统之间极其精确的通信来提供足够的控制。在混合动力或电池动力汽车中，电池不仅为发动机提供动力，也为周围的传感器子系统提供动力。子系统和主系统之间的交互和反馈需要高性能体系结构的支持。
3. 传感器:
   汽车电子的ECU / MCU负责数据处理操作，并控制负责收集数据的各种传感器。驾驶辅助系统采用图像传感器、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、轮胎压力传感器等。这些传感器变得越来越先进，需要更先进的控制系统。
   随着影像技术的进步，以及汽车厂商系统集成能力的提高，来自分布在车内和车内外部的多个图像传感器的信息，可以弥补人类视觉的不足，辅助驾驶，提高安全性。例如，车道偏离预警系统、停车辅助系统、盲点检测系统、倒车预警等单一系统可以保护驾驶员的安全。通过进一步整合这些系统，可以构建更全面的系统，提供安全舒适的驾驶体验。自动驾驶技术的发展也在不断完善。

适应环境的能力:

除了必须与应用保持同步的关键组件的功能开发和处理能力外，汽车半导体在运行环境中必须比一般消费电子产品甚至工业半导体面临更多的挑战。车辆必须适应不同国家的气候环境，兼顾长期的机动性和安全性。因此，除了安装在车身内部的IC组件对环境要求较低外，其他汽车电子组件的设计也必须适应恶劣的环境。一般ic的耐受环境温度要求最多为- 10°C至70°C，但汽车电子产品的耐受环境温度要求为- 40°C至155°C，需要超过1000次循环。除耐潮湿外，对耐高温、耐冲击、故障率的要求比一般消费电子件要严格得多。再加上汽车的使用寿命长，使用寿命和耐久性也受到严格的考验，零件的供应寿命必须超过30年。

效率、降低功耗和集成是主要的技术发展趋势

目前，mcu的主流设计有三大趋势:高性能、低功耗和高集成度。在高性能方面，32位mcu已经成为主流，特别是近年来。随着物联网速度的加快，32位mcu迅速流行起来。8位和32位mcu之间的价格差距逐渐缩小。计算速度性能达到100MHz及以上，性能也有所提升。32位mcu的核心多为ARM Cortex-M4 ~ M7，支持DSP和单精度浮点操作指令。时钟工作频率也可以达到400MHz，非常适合边缘计算设计的物联网。

另一个趋势是降低功耗。虽然低功耗一直是MCU设计的重点，但在物联网时代，这一特性将进一步加强，特别是对于依赖电池供电的移动设备，低功耗是必不可少的。

物联网体系结构运行的第一步是收集大量底层设备传输的信号。这些低级设备通常分散在一个不可能连接电源线的广阔地区。由于其数量庞大，不可能不断更换电池，因此低功耗设计是必然的。对于这些类型的应用，大多数制造商都提出了超低功耗的MCU产品，使每个产品设计及其传感节点都能长期运行。

由于物联网功能的多样性，要实现高集成度，单个设备必须尽可能多地集成硬件和软件。除了提高系统性能外，制造商必须不断降低总材料成本以保持竞争力。目前，mcu正在集成常用技术，包括I/O接口、UART、USB、以太网等。

过去加解密主要是通过软件进行计算，但这一过程延长了系统的响应时间，增加了计算所需的功率。现有的制造商现在设计硬件来实现这一功能。这不仅加快了计算过程，降低了功耗，还提高了安全性，使得破解加密变得更加困难。

由于良好的通信是物联网系统中最重要的要求之一，无线技术的进步也在不断发展。在过去，MCU与无线通信模块一起使用。最近，制造商推出了集成这两者的系统芯片(SoC)。这一重要的产品战略将帮助制造商提高用户对物联网的接受度。随着市场的逐渐扩大，将会开发出越来越多功能完善的产品类型。

物联网无疑是MCU发展最重要的增长动力。这一趋势不仅推动了市场的增长，也迫使单片机技术不断取得突破。高性能、低功耗和高集成度将是微处理器最重要的设计重点。

台湾汽车工业长期偏重于后端制造和装配，对前端系统设计的深入探讨甚少。然而，随着一些汽车行业实现全自动驾驶，汽车智能已经成为发展的重点。台湾企业在系统集成系统(从前端芯片到后端软件)方面的投资远超以往，而且正在开发汽车技术以适应未来趋势。随着智能系统需求的加速，未来对mcu的需求将持续上升。