摘要：汽車車身控制模塊（BCM）作為汽車電子系統(tǒng)的核心控制單元，其性能高度依賴于微控制單元（MCU）芯片。隨著汽車智能化與電動(dòng)化的發(fā)展，國(guó)產(chǎn) MCU 芯片在 BCM 領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大。本文結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)與典型案例，深入剖析國(guó)產(chǎn) MCU 芯片在性能、可靠性、安全性及供應(yīng)鏈方面的優(yōu)勢(shì)與瓶頸，旨在為產(chǎn)業(yè)鏈上下游提供客觀且具前瞻性的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：汽車車身控制模塊（BCM）；國(guó)產(chǎn)微控制單元（MCU）；功能安全；AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)；RISC-V 架構(gòu)

一、引言

近年來(lái)，隨著新能源汽車的迅猛發(fā)展，汽車電子系統(tǒng)的重要性愈發(fā)凸顯。據(jù)麥肯錫2023 年研究報(bào)告顯示，新能源汽車的電子系統(tǒng)成本占比已達(dá) 45% - 55%，而傳統(tǒng)燃油車約為 25% - 30%。在這一背景下，汽車車身控制模塊（BCM）作為車身電子控制的核心，其對(duì)車輛舒適性、安全性和能耗表現(xiàn)的影響不言而喻。然而，長(zhǎng)期以來(lái)，汽車 MCU 芯片市場(chǎng)一直被英飛凌、恩智浦等國(guó)際廠商所主導(dǎo)。近年來(lái)，國(guó)產(chǎn) MCU 芯片在 BCM 方案中的滲透率逐步提升，2023 年市場(chǎng)份額約為 12%（來(lái)源：IC Insights），這表明國(guó)產(chǎn) MCU 芯片在汽車 BCM 領(lǐng)域的突圍之路已經(jīng)開(kāi)啟，但前路依然充滿挑戰(zhàn)。

二、汽車BCM 方案的技術(shù)演進(jìn)

（一）BCM 的核心功能

汽車車身控制模塊（BCM）是汽車電子系統(tǒng)中的核心控制單元之一，主要負(fù)責(zé)車身電子設(shè)備的集中控制與管理。其核心功能涵蓋車身控制、燈光控制和電源管理等多個(gè)方面。車身控制模塊負(fù)責(zé)車門鎖、車窗升降、后視鏡調(diào)節(jié)等操作的精準(zhǔn)控制；燈光控制模塊則管理車輛的前照燈、尾燈、轉(zhuǎn)向燈等照明系統(tǒng)的自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉及亮度調(diào)節(jié)；電源管理模塊用于監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)、分配電力資源，并確保各電子設(shè)備在合適的電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。這些功能模塊相互協(xié)作，共同保障了車輛的正常運(yùn)行和駕駛安全。

（二）BCM 的系統(tǒng)架構(gòu)

汽車BCM 的系統(tǒng)架構(gòu)由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。硬件架構(gòu)主要包括微控制單元（MCU）、傳感器、執(zhí)行器和通信接口等關(guān)鍵組件。MCU 作為核心部件，負(fù)責(zé)運(yùn)行控制程序并處理各種輸入輸出信號(hào)；傳感器用于實(shí)時(shí)采集車輛狀態(tài)信息；執(zhí)行器則根據(jù) MCU 的指令執(zhí)行具體動(dòng)作；通信接口用于與其他電子控制單元（ECU）進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)交換。軟件架構(gòu)涵蓋底層驅(qū)動(dòng)、中間件和應(yīng)用層軟件。底層驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)與硬件直接交互，確保硬件設(shè)備的正常運(yùn)行；中間件提供通信協(xié)議棧、診斷服務(wù)等功能，為應(yīng)用層軟件提供通用的服務(wù)和工具；應(yīng)用層軟件則根據(jù)具體功能需求編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)車身控制、燈光調(diào)節(jié)等具體功能。這種分層的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，使得 BCM 系統(tǒng)具有較高的靈活性和可擴(kuò)展性，能夠適應(yīng)不同車型和功能需求的變化。

（三）BCM 的技術(shù)趨勢(shì)：高集成度與功能安全

隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展，BCM 的技術(shù)趨勢(shì)主要體現(xiàn)在高集成度和功能安全兩個(gè)方面。在高集成度方面，單芯片集成多核 MCU + 硬件安全模塊（HSM）成為一種趨勢(shì)，如 NXP S32K3 系列。這種集成化設(shè)計(jì)不僅可以顯著減少 PCB 面積，降低系統(tǒng)的體積和重量，還能有效降低功耗，提升系統(tǒng)的整體性能和可靠性。在功能安全方面，隨著汽車安全法規(guī)的日益嚴(yán)格，ASIL-B/C 級(jí)要求 MCU 具備鎖步核（Lockstep Core）、ECC 內(nèi)存等冗余設(shè)計(jì)，以確保系統(tǒng)的可靠性和安全性。此外，通信接口的升級(jí)也是 BCM 技術(shù)發(fā)展的重要方向，支持 CAN FD、以太網(wǎng)（100BASE-T1）等高速通信接口，能夠滿足車輛各系統(tǒng)之間大量數(shù)據(jù)的快速交換需求，為汽車的智能化和網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展提供有力支持。

三、國(guó)產(chǎn)MCU 芯片的突圍路徑

（一）典型案例：國(guó)科安芯AS32A601 系列

國(guó)科安芯AS32A601 系列芯片是國(guó)產(chǎn) MCU 芯片在汽車 BCM 領(lǐng)域的一個(gè)典型案例。該芯片采用了基于 RISC-V 指令集二次開(kāi)發(fā)的自研 E7 內(nèi)核，主頻高達(dá) 180MHz，具備高效的運(yùn)算性能。在功能安全方面，AS32A601 系列芯片通過(guò)了 ASIL-B 級(jí)認(rèn)證，集成雙核鎖步與 ECC 內(nèi)存，能夠有效降低系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)。此外，該芯片還完成了 AEC-Q100 Grade 1（-40℃~125℃）可靠性測(cè)試，表明其能夠在汽車環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。這些技術(shù)特點(diǎn)使得 AS32A601 系列芯片在汽車 BCM 領(lǐng)域具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，為國(guó)產(chǎn) MCU 芯片在汽車電子領(lǐng)域的應(yīng)用樹(shù)立了良好的示范效應(yīng)。

（二）國(guó)產(chǎn)MCU 芯片滿足汽車 BCM 方案需求的優(yōu)勢(shì)

國(guó)產(chǎn)MCU 芯片在汽車 BCM 方案中展現(xiàn)出多方面的優(yōu)勢(shì)。首先，在運(yùn)算性能方面，國(guó)產(chǎn) MCU 芯片能夠快速執(zhí)行復(fù)雜的控制算法與數(shù)據(jù)處理任務(wù)，滿足汽車 BCM 對(duì)實(shí)時(shí)性與高效性的嚴(yán)格要求。其次，國(guó)產(chǎn) MCU 芯片具備豐富的外設(shè)接口，支持汽車網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)傳輸與多 ECU 協(xié)同工作，為汽車電子系統(tǒng)的集成化發(fā)展提供了有力支持。此外，低功耗設(shè)計(jì)也是國(guó)產(chǎn) MCU 芯片的一大優(yōu)勢(shì)，通過(guò)采用先進(jìn)的制程工藝與優(yōu)化的電源管理策略，能夠在不同工作模式下實(shí)現(xiàn)較低的功耗，延長(zhǎng)電池壽命，符合汽車節(jié)能的發(fā)展趨勢(shì)。高集成度的設(shè)計(jì)減少了外部元件的數(shù)量與成本，同時(shí)降低了系統(tǒng)復(fù)雜度與故障風(fēng)險(xiǎn)，提升了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。最后，國(guó)產(chǎn) MCU 芯片的定制化能力較強(qiáng)，能夠根據(jù)汽車廠商的具體需求，靈活調(diào)整芯片的功能配置與軟件支持，提供定制化的解決方案，滿足不同客戶的個(gè)性化需求。

（三）國(guó)產(chǎn)MCU 芯片在汽車 BCM 方案中的應(yīng)用挑戰(zhàn)

盡管國(guó)產(chǎn)MCU 芯片在汽車 BCM 方案中具有諸多優(yōu)勢(shì)，但在應(yīng)用過(guò)程中仍面臨一些挑戰(zhàn)。在功能安全與可靠性認(rèn)證方面，汽車 BCM 作為涉及車輛安全的關(guān)鍵部件，其使用的 MCU 芯片必須通過(guò)嚴(yán)格的汽車級(jí)可靠性認(rèn)證，如 AEC-Q100 等標(biāo)準(zhǔn)。目前，部分低端國(guó)產(chǎn) MCU 芯片在可靠性測(cè)試與功能安全認(rèn)證方面尚處于起步階段，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的要求還存在一定差距，這限制了其在高端汽車 BCM 方案中的應(yīng)用。在與國(guó)外品牌競(jìng)爭(zhēng)方面，國(guó)外 MCU 芯片廠商在汽車電子領(lǐng)域擁有長(zhǎng)期的技術(shù)積累與市場(chǎng)份額優(yōu)勢(shì)，其產(chǎn)品在性能、可靠性、生態(tài)系統(tǒng)等方面具有較高的認(rèn)可度。國(guó)產(chǎn) MCU 芯片在進(jìn)入汽車 BCM 市場(chǎng)時(shí)，面臨著來(lái)自國(guó)外品牌的激烈競(jìng)爭(zhēng)，市場(chǎng)份額與品牌認(rèn)可度有待進(jìn)一步提升。在技術(shù)支持與生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)方面，國(guó)產(chǎn) MCU 芯片廠商需要為汽車制造商提供全方位的技術(shù)支持與完善的生態(tài)系統(tǒng)。目前，部分低端國(guó)產(chǎn) MCU 芯片廠商在技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)建設(shè)、開(kāi)發(fā)工具提供、軟件庫(kù)豐富度等方面還存在不足，這可能影響汽車制造商在使用國(guó)產(chǎn) MCU 芯片時(shí)的開(kāi)發(fā)效率與用戶體驗(yàn)。

四、國(guó)產(chǎn)MCU 芯片在汽車 BCM 方案中的特點(diǎn)分析

（一）性能特點(diǎn)

國(guó)產(chǎn)MCU 芯片在性能方面表現(xiàn)出色。以 AS32A601 為例，該芯片采用自研 E7 內(nèi)核，主頻高達(dá) 180MHz，能夠快速執(zhí)行復(fù)雜的控制算法與數(shù)據(jù)處理任務(wù)。在存儲(chǔ)資源與數(shù)據(jù)處理能力方面，AS32A601 芯片配備了 512KiB 的 Flash 存儲(chǔ)器與 512KiB 的 SRAM，能夠存儲(chǔ)大量的控制程序、配置數(shù)據(jù)與運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)。同時(shí)，芯片內(nèi)置的 DMA 控制器可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸與處理，提升了系統(tǒng)的整體效率。通信接口與網(wǎng)絡(luò)連接能力也是 AS32A601 的一大優(yōu)勢(shì)，芯片集成了多種通信接口，支持汽車網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)傳輸與多 ECU 協(xié)同工作，為汽車電子系統(tǒng)的智能化發(fā)展提供了有力支持。

（二）集成特點(diǎn)

國(guó)產(chǎn)MCU 芯片在集成方面具有較高的水平。以 AS32A601 為例，該芯片集成了多種模擬與數(shù)字外設(shè)，減少了外部元件的數(shù)量與成本。同時(shí)，AS32A601 芯片通過(guò)內(nèi)置的電源管理模塊、傳感器接口、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)接口等功能模塊，實(shí)現(xiàn)了車身控制、燈光調(diào)節(jié)、電源管理等 BCM 功能的高度集成。這種高集成度不僅降低了系統(tǒng)成本，還提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，為汽車 BCM 方案的設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性和便利性，有助于簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，減少 PCB 面積，提升系統(tǒng)的整體性能。

（三）可靠性與安全性特點(diǎn)

國(guó)產(chǎn)MCU 芯片在可靠性與安全性方面不斷進(jìn)步。以 AS32A601 為例，該芯片能夠在寬溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，適應(yīng)汽車在各種惡劣環(huán)境下的使用需求。同時(shí)，芯片具備良好的抗振動(dòng)與抗沖擊性能，確保在車輛行駛過(guò)程中的可靠性。在抗干擾能力與電磁兼容性方面，AS32A601 芯片采用了多種抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)，提高了芯片對(duì)電磁干擾的免疫力。此外，AS32A601 芯片支持 ASIL-B 等級(jí)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)置了多種功能安全機(jī)制，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)芯片的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障，確保 BCM 系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，為汽車的安全行駛提供了有力保障。

（四）成本與市場(chǎng)特點(diǎn)

國(guó)產(chǎn)MCU 芯片在成本與市場(chǎng)方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。以 AS32A601 為例，該芯片通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝，在保證性能與質(zhì)量的前提下，降低了芯片的成本，相比國(guó)外同類產(chǎn)品具有更高的性價(jià)比。同時(shí)，國(guó)產(chǎn) MCU 芯片的供應(yīng)鏈相對(duì)穩(wěn)定，受國(guó)際政治經(jīng)濟(jì)因素影響較小，為汽車制造商提供了可靠的芯片供應(yīng)保障。此外，國(guó)產(chǎn) MCU 芯片廠商能夠更加專注于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，深入了解汽車制造商的需求，提供更加貼近客戶的解決方案和服務(wù)，從而在成本和市場(chǎng)支持方面形成獨(dú)特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，有助于提升國(guó)產(chǎn) MCU 芯片在國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的占有率。

五、結(jié)論

國(guó)產(chǎn)MCU 芯片在 BCM 領(lǐng)域的突破，標(biāo)志著中國(guó)汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從“替代”走向“創(chuàng)新”的重要轉(zhuǎn)變。盡管在高端功能安全、工藝制程上仍需追趕，但憑借成本優(yōu)勢(shì)與快速響應(yīng)能力，國(guó)產(chǎn) MCU 有望在 ASIL-B 級(jí)以下市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。未來(lái)，需持續(xù)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與技術(shù)生態(tài)建設(shè)，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)芯片向汽車電子深水區(qū)邁進(jìn)，為我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的自主可控發(fā)展提供有力支撐。
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審核編輯 黃宇