汽车半导体的组成部分是什么?

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，是汽车电子技术研发的推动力。各大汽车制造商越来越注重汽车电子产品，汽车电子产品成本占汽车总成本的比例已从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，是汽车电子技术研发的推动力。各大汽车制造商越来越注重汽车电子产品，汽车电子产品成本占汽车总成本的比例已从20世纪80年代的2% - 3%上升到现在的40% - 50%。

其次，智能安全功能可以增强车辆的安全性能。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、安全等功能都要求汽车能够检测环境，分析信息，并做出适当、高效、准确的反应。所有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的增加，汽车中ecu的数量也在增加。目前，一些高端车型上已经安装了数百个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位、8位、16位和32位4个等级。由于应用领域的复杂性，适用于不同等级的mcu。简单的功能系统，如汽车空调、车窗、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控制使用16位mcu。随着汽车电子向着更加智能化的方向发展，32位元在多媒体和娱乐设备、驾驶控制和其他高端电子信息操作等组件中越来越成为主流。
   32位mcu除了用于汽车电子，还用于汽车的动力系统，以控制燃油点火系统。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位系统已不能满足燃料系统处理速度的要求，以满足现代环境法规的要求。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，由于系统由电子控制，而不是传统的液压控制，因此功率反馈需要系统之间极其精确的通信，以提供足够的控制。在混合动力或电池驱动的车辆中，电池不仅为发动机提供动力，还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。这些传感器变得越来越先进，需要更先进的控制系统。
   随着成像技术的进步，以及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，可以弥补人类视觉的不足，辅助驾驶，提高安全性。例如，车道偏离警告系统、停车辅助系统、盲点检测系统、倒车警告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，可以构建一个更全面的系统，以提供安全舒适的驾驶体验。自动驾驶技术的发展在不断完善。

环境适应能力:

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。车辆必须适应不同国家的气候环境，并考虑长期的机动性和安全性。因此，除了安装在车身内部的IC组件对环境的要求较低外，其他汽车电子组件的设计必须能够在恶劣的环境中运行。一般集成电路的耐受环境温度要求最多为- 10°C至70°C，但汽车电子设备的要求为- 40°C至155°C，需要超过1000次循环。除了防潮外，对耐高温、耐冲击、故障率的要求比一般消费电子零件要严格得多。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，零部件的供应寿命必须超过30年。

提高效率、降低功耗和集成化是主要的技术发展趋势

目前，主流mcu的设计有三大趋势:高性能、低功耗、高集成度。在高性能方面，32位mcu已经成为主流，特别是在最近几年。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。计算速度性能已达到100MHz及以上，性能也有所提高。32位mcu的核心多为ARM Cortex-M4 ~ M7，支持DSP和单精度浮点运算指令。时钟工作频率也可以达到400MHz，相当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，这一特性将得到进一步加强，特别是对于依赖电池供电的移动设备来说，低功耗是必不可少的。

物联网架构运行的第一步是收集大量底层设备传输的信号。这些低级别设备通常分散在一个不可能连接电源线的广阔区域。由于其数量庞大，不可能不断更换电池，因此低功耗设计是不可避免的。对于这些类型的应用，大多数厂商都提出了超低功耗的MCU产品，使每个产品的设计及其传感节点都能保持长期运行。

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。除了提高系统的性能，制造商必须不断降低总材料成本，以保持竞争力。目前，单片机集成的常用技术包括I/O接口、UART、USB、以太网等。

过去，加密和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执行这一功能。这不仅加快了计算过程，降低了功耗，还提高了安全性，增加了破解加密的难度。

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，制造商推出了集成两者的系统级芯片(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MCU技术不断取得突破。将高性能、低功耗和高集成度相结合将是mcu最重要的设计重点。

台湾汽车产业长期偏向后端制造与组装，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完全自动驾驶，汽车智能已成为发展的焦点。台湾企业在系统集成系统方面的投资远超以往，从前端芯片到后端软件，并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。