三月_車用MCU專題｜車用MCU市場與技術發解析(上)
車用MCU市場規模與車用規格討論
車用MCU係安裝在電子控制單元(ECU)內，依據功能需求使用8、16、32位元產品。8位元MCU多用於如風扇、空調、雨刷、天窗、車窗、儀表板、集線盒、座椅、車門等功能簡單的次系統，主要採用0.18與0.15μm製程，平均售價略低於1美元。16位元MCU多用於如引擎、離合器、渦輪系統、懸吊、煞車、幫浦等功能較複雜的系統，主要亦採用0.18與0.15μm製程，平均售價略高於1美元。32位元MCU多用於駕駛資訊顯示、車身穩定控制、多媒體、引擎控制及自動駕駛等訊息量大的系統，主要採用90nm以下製程，平均售價約為3美元。目前大部分32位元MCU是利用ARM架構開發產品，並可以域控制方式取代部分8位元和16位元MCU。根據市場研究機構IC Insights發布的報告指出，2021年全球車用MCU市場規模為76億美元，年增23%。其中8、16、32位元產品的銷售額各為5、13、58億美元。它的最大應用市場是資訊與娛樂系統，2021年銷售額約為8億美元，年增59%。由於運作環境具有振動量大、粉塵多、電磁干擾強、溫度變化劇烈等特點，所以相較於消費電子和工業用產品，車用MCU對於耐受度、可靠性和使用壽命要求更高，如表1所列。汽車設計的產品生命週期通常是15年或20萬公里，車用MCU被要求須具備零失效的高可靠性及使用壽命須達到15~20年。另外車用MCU必須因製程微調而重新認證，但消費電子和工業用產品無此要求。
表1、不同用途MCU產品的規格要求
資料來源 : 工研院IEK
車用MCU廠商在進入車廠的供應鏈前需符合三大車用標準和規範，在設計階段須遵循功能安全標準ISO26262，在晶片試作和封裝階段須遵循AEC Q001~004及IATF16949，在認證測試階段須遵循AEC-Q100/Q104。其中AEC Q100從低到高分為3、2、1、0之四個可靠度等級；ISO26262定義的ASIL從低到高分為A、B、C、D之四個安全等級。AEC Q100認證一般需要1-2年，ISO26262認證難度更高且週期更長，所以車用MCU從試作到量產出貨可能需要3~5年時間。汽車誕生之初只是純機械產品，1927年Bosch開發的鉛蓄電池讓汽車有了可靠的電力來源，才能逐漸導入電動車窗、座椅、儀錶、空調等電子設備。大型積體電路技術突飛猛進使得汽車電子快速發展，自此引擎點火控制系統、燃油噴射系統、自動變速箱控制系統、主動懸吊系統、行車穩定控制系統逐步納入汽車的標準配備，為消費者提供更高性能、更舒適、更安全的交通工具。目前一般汽車採用分散式的電子電氣架構(EEA)，使用的電子控制單元通常只負責單一功能，彼此獨立並以控制器域網路(CAN)或局部互聯網路(LIN)相互連接，透過廠商預先定義好的通信協定交換資訊。這些電子控制單元通常來自多家供應商，使用不同的嵌入式軟體和程式碼，導致整車系統的相容和擴展性很差，車廠要進行任何功能變更都需要和許多供應商協調軟硬體開發問題，導入新功能都要增加電子控制單元和通信系統，於是系統開發時程長、流程繁瑣，亦無法透過OTA更新軟體。
