重大突破！国产车规MCU进入汽车核心应用区域

近日，由芯师爷主办的“第四届硬核中国芯领袖峰会暨2022汽车芯片技术创新与应用论坛”在深圳国际会展中心成功举办，上海芯旺微电子（以下简称芯旺微电子，或ChipON）FAE总监卢恒洋出席峰会，并以《创新车规芯片技术，助力汽车新四化》为主题，分享了在汽车新四化的趋势下，KungFu内核车规MCU的突破创新技术如何在汽车各大场景中落地应用。

芯旺微电子是一家聚焦汽车级、工业级混合信号8位/32位MCU & DSP芯片的高新技术企业，十多年来专注基于自主KungFu处理器架构的高可靠、高品质MCU器件的研发设计，是国内最早面向汽车和工业领域的芯片设计公司之一。

芯旺微电子核心产品车规级MCU通过AEC-Q100品质认证，实现汽车前装市场批量商用，广泛覆盖车身控制、汽车电源与电机、底盘动力和智能座舱等场景。KungFu MCU凭借高可靠、低功耗、高性能三大特性，已应用于全球多家世界五百强和国内知名企业，累计出货超数亿颗。

来源：芯师爷

汽车四化升级，车机系统迎新变化

汽车电子电控系统未来是向软件定义汽车这个方向去发展的，但是软件定义汽车不是一个目的，我们更多需要思考的是在电气化、智能化越来越多、越来越复杂的情况下，怎么去降低系统的复杂度，减少线束，同时降低系统的失效率，能够快速地进行软件的迭代和产品的迭代。

同时通过软件定义汽车这样一个思维方式，能够与消费者之间形成高度定制化的需求。软件定义汽车更多的是智能化发展后为了实现正常的目标，实现降低成本、提高效率的目标，以及实现汽车更高程度定制化需求的技术手段。

传统汽车更多的是采用分布式的电子电器架构的思路，分布式的特点就是一个功能对应着一个ECU控制器，虽然智能化和电气化的不断演进、发展，按照这种方式，它的电控单元会越来越多，随之带来的问题就是线束和人工组装成本会非常高。特斯拉给我们带来了一个创新，就是智能汽车向域控这样的方向发展，域控就是向上集成，以及扩展计算单元的设备。比如说ADAS域控，在传统汽车里面是没有的，它是把高阶的辅助驾驶传感、计算这些全部合到一起；还有智能座舱的域控，原来也是没有的，只有在智能汽车里面才有，它是一个扩展和向上集成的应用场景。

但是域控制器解决不了软件定义汽车的问题，它解决不了电气化、智能化不断发展的时候带来的一些困扰。因为汽车里面有很多控制单元，比如说座椅、底盘等等，这里面很难通过一整套大的域控制板来实现控制，在这一块区域控制器的概念就形成了。

FAE总监卢恒洋在演讲现场

区域控制器是什么概念呢？它把I/O与计算进行分离，可以作为物理空间的功能集成或者是同一种类型功能的集成，把它集成到一起。带来的好处是让域控制器做更多的计算类、高计算量的功能，把末端的控制、电源与数据的处理放到区域控制这一块来，实现非常高程度的末端控制的集合。通过域控制器和区域控制器，最终组合来实现整车的软件定义。所以I/O与计算分析是区域控制器实现汽车智能升级的必然方向。

现在已经有越来越多的案例，比如说Efuse就是典型的区域控制器延伸出来的概念，传统的整车上有很多的能源控制，新能源汽车因为是电池供电，它需要考虑到能源效率的问题，所以在车的不同的位置、不同的部件，它可能都有大的负载，它需要及时地关闭，如果是采用继电器的方式，势必会占据非常大的空间，Efuse就是属于电子fuse，这套设备可以控制整车上所有的电源开关，来实现能源的整体控制。这就是把同一种功能集成到一起的优势。还有one box、底盘的区域控制器，它把EPS、ESC相关的东西合到一起，作为线控底盘的方式，这也是传统汽车里面没有的概念，这种产品会越来越多的应用到当前的汽车里面。

新场景下，车规MCU面临的挑战

按照这种思路，域控和中央网关域控更多是承担数据、信息和软件服务中心，域控制器更多是承担电源、集线器和功能集成的作用，所以区域控制器在未来发展中用到的MCU，更多需要考虑的是信息安全和功能安全，它会要求非常高的功能安全。再往中央网关和域控这一块，可能更关注的是信息安全，当然也有部分的功能安全。

汽车电子电气系统在不断地演进，更多的产品在做向上集成，所以一些原来的电子电控单元对MCU的需求、对MCU性能的要求也会不一样。面向汽车照明这种应用，以前传统的可能连MCU都不需要，甚至只是需要一个8位的MCU来实现开关或者是流水的作用，现在不一样了，在新的架构里面，由于新的功能进去，以及末端控制的高度的集成，它在这一块的区域控制器的要求就会变得非常高，它的Flash的容量有可能超过512K甚至到1M，在芯旺微电子的产品应用案例中，它的主频甚至是高达将近100M，甚至是在100M以上。

在车身控制和电机、电源这一块也会做一些集成，它对MCU的要求也和以前不一样。现在对MCU的要求有可能达到2Mb的容量，主频达到180M以上，在底盘动力以及网联系统这一块，尤其是车载网关这一块，它对MCU的性能要求就变得更高。主频甚至到300M以上，Flash容量要到4M、8M甚至16M的资源和级别。

创新架构，芯旺微电子MCU持续满足新需求

汽车的电子电器架构的演进对MCU半导体芯片厂商也提出了非常高的要求，如果我们按照原始的传统国产替代的思维前进，可能也会面临一些问题和挑战。

不过，芯旺微电子基于KungFu内核自研的产品有望能解决新需求面临的挑战。芯旺微电子在这套KungFu架构下有4款内核的产品，第一个是KungFu8内核，第二个是KungFu32通用处理器内核，第三个是KungFu32D数字信号处理器，第四个是KungFu32DA多核功能安全产品。

听到KungFu，可能很多人会误以为该架构来自于ARM，其实KungFu是独立于MIPS、ARM和RISC-V的，是完全自主的处理器内核，它实现了从简单到复杂，从单核到多核统一处理器体系架构。芯旺微电子有了KungFu这套内核体系，可以实现嵌入式控制领域整体的统一。

KungFu32内核技术演进

关于KungFu32内核，我们有三代技术演进：一个是通用处理器内核产品，KungFu系列不是单点的产品，它是一个生态体系的产品。KungFu32内核，当前32位的车规MCU产品都是基于我们的KungFu32内核来实现的。这个内核也是实现到ASIL-B的功能安全等级。第二个是KungFu32D内核的产品，它是在KungFu32的基础上拓展了SIMD运算指令，单核实现ASIL-B的功能安全目标。第三个KungFu32DA内核更多是基于多个KungFu32D内核通过crossbar总线连接，它的主频规划到600M，功能安全达到最高级别。芯旺微电子在KungFu自有架构体系下，衍生了非常多的产品系列，我们量产出了非常多的产品，从主频400M到800M的产品都有开发和量产。在1M以下的产品我们都实现了大规模的量产和商业化的落地，包括大规模地上车都已经实现了。芯旺微电子在明年会推出ASIL-D安全等级的产品，目前正在开发中。

刚才提到域控不断地发展，所以它对MCU的要求和性能的要求在不断地提高，在MCU承担更多功能的时候，系统就希望它尽量不要失效，因为它管的功能太多了，如果它出问题的话，可能会出现大面积的维修成本或者替换的成本就会相当高，所以对功能安全和信息安全也有非常高的挑战。我们在自主内核的产品上实现功能安全也是相当大的挑战，国内厂家之前没有这样做的，更多是通过ARM的标准设计功能安全，还是有点不太一样。

汽车MCU功能安全主要是为了做什么呢？它其实主要是解决两个问题，一个是系统性失效，一个是随机性失效。它怎么解决这两个问题呢？系统性失效，它属于在设计过程中引入的失效，把它叫做系统性失效，更多的是通过设计的规则和流程的管理来避免系统性失效。最重要是随机性失效，分为单点随机性失效和潜伏随机性失效，它通过安全目标的分解和安全机制的设计来解决随机性失效。映射到芯片本身的物理层面上，它就会做出非常多的安全机制，来保障它的随机性失效能够探测出来，在ASIL的分类里面就会有建议的设计上的参考。

芯旺微电子车规MCU应用场景

芯旺微电子基于KungFu内核的MCU产品现在大规模量产的产品已经在汽车的照明，还有娱乐和网联系统、车身控制、辅助驾驶、电机与电源控制等汽车场景中使用。高端MCU的目标应用就是这几类方向：汽车网关、域控制器、发动机、电驱动系统、BMS、汽车底盘控制等。今年芯旺微电子车规MCU甚至进入了非常多的底盘和动力系统的控制应用，这可以说是国产处理器的非常大的突破。

芯旺微电子是致力于成为中国半导体的基石供应商，公司对自己的定位就是在中国汽车芯片或者中国芯片这个领域承担着一个探索者、创新者和突破者的角色。

- END -

本文由嘉宾口述，芯师爷作不改原意的编辑，内容仅代表演讲嘉宾个人观点，供交流学习之用，如有任何疑问，敬请与我们联系[e-mail]。

▼ 往期精彩回顾 ▼