1、引言

汽車電子的迭代速度已超越傳統(tǒng)機械結構，成為整車差異化的首要抓手。無論是電池管理系統(tǒng)、域控制器，還是電驅逆變器，高可靠、高安全、高實時性的微控制器都是不可或缺的核心器件。國科安芯推出的AS32A601將180 MHz RISC-V內(nèi)核、2 MB 嵌入式 Flash、4 路 CAN-FD以及完整的 ASIL-B 安全機制集成于單顆芯片，為國產(chǎn)車規(guī)MCU提供了可批量上車的工程樣本。本文結合AEC-Q100、ISO 26262與主流主機廠的技術要求，系統(tǒng)梳理 AS32A601的技術特征，并給出電池管理、域控、電驅三個典型場景的落地要點，供芯片、零部件與整車企業(yè)參考。

2、車規(guī) MCU 的技術門檻

2.1****環(huán)境可靠性

AEC-Q100 Grade 1 規(guī)定芯片須在 -40 ℃ ~ 125℃ 結溫范圍內(nèi)保持功能完好，同時承受 1 000 h 高溫工作壽命（HTOL）、溫度循環(huán)（TC）、功率循環(huán)（PC）、早期失效率（ELFR）等41項試驗。AS32A601的 eFlash 工藝，通過晶圓級銅夾焊、低應力塑封與背面金屬加厚技術，使結溫可達 125 ℃，實測 1 000 h HTOL 失效率 < 10 ppm，滿足15年/30萬公里壽命模型。

2.2****功能安全

ISO 26262將隨機硬件失效率（PMHF）與診斷覆蓋率（DC）量化到 ASIL A~D 等級。AS32A601對標 ASIL-B，單芯片PMHF < 100 FIT；若啟用雙核鎖步（DCLS），可進一步降至 < 10 FIT。芯片在架構、存儲、總線、外設四個層級共部署 200余項安全機制，覆蓋 CPU、SRAM、Flash、DMA、時鐘、電源、通信接口等關鍵模塊。

2.3****長生命周期

整車企業(yè)對器件停產(chǎn)通知期要求 ≥ 15 年，且須保證批次可追溯。AS32A601 在晶圓廠即建立汽車級SPC管控，CP 良率> 99.5%，F(xiàn)T全溫全參數(shù)0% 測試，所有測試數(shù)據(jù)云端綁定，支持 20 年追溯。

3、AS32A601 技術要點

3.1內(nèi)核與算力

AS32A601是采用自研高性能E7內(nèi)核的高性能、低功耗MCU，性能與Cortex-M7相當，且指令擴展開放，可定制 DSP、電機控制或信息安全指令。

3.2存儲與 ECC

? P-Flash：2 MB，72 bit ECC/512 Byte，擦寫壽命 10 萬次，支持 Read-While-Write。
? D-Flash：512 KB，模擬 EEPROM，擦寫 50 萬次。
? SRAM：512 KB，分 4 分區(qū)獨立 ECC，支持 Retention 低功耗模式。

3.3****外設接口
? 通信：4×CAN-FD（8 Mbps）、8×USART（LIN 2.2A）、6×SPI（30 Mbps）、4×I2C、1×EMAC（100 M）。
? 模擬：3×ADC（12 bit，1 MSPS，48 通道）、2×DAC（8 bit）、2×ACMP、溫度傳感器。
? 定時器：4×32 bit 高級定時器，支持互補 PWM、死區(qū)插入、剎車保護；4×16 bit 通用定時器。

3.4****安全機制

? 雙核鎖步：主核與影子核逐周期比對，錯位2周期即報警。
? 全鏈路 ECC：Flash、SRAM、Cache。
? 時鐘監(jiān)控：4 路 CMU 交叉監(jiān)測 FIRC、PLL、OSC、SIRC。
? 電源監(jiān)控：四種電源管理模式：RUN，SRUN，SLEEP，DEEPSLEEP 低電壓檢測和復位功能（LVD/LVR） 高電壓檢測功能（HVD）
? 看門狗：獨立看門狗（IWDG，32 k 時鐘）與窗口看門狗（WWDG）互補。

3.5信息安全

硬件加密引擎支持 AES-128/192/256、SM4、SHA-1/2/3、SM3、RSA-4096、ECC P-384、SM2，內(nèi)置 TRNG 符合 NIST SP 800-90B，支持安全啟動與OTA簽名驗證。

4、典型應用解析

4.1電池管理系統(tǒng)（BMS）

4.1.1****需求要點

? 采樣精度：單體電壓誤差 ≤ ±2 mV，電流誤差 ≤ ±0.5%，溫度誤差 ≤ ±1 ℃。
? 實時性：10 ms 內(nèi)完成 14 串電壓、6 路溫度、1 路霍爾電流采樣。

4.1.2****硬件架構

AS32A601 通過 3×ADC并行采樣，利用片內(nèi)64級FIFO與DMA，實現(xiàn)零 CPU 干預的數(shù)據(jù)搬運；ADC 參考電壓由內(nèi)部 1.2 V 基準經(jīng)DAC緩沖輸出，溫漂 < 15 ppm/℃。

4.1.3****通信冗余

4路 CAN-FD 中2路用于與主控通信，1路用于快充樁，1路用于從板級聯(lián)。CAN-FD 控制器內(nèi)置 15 bit CRC + 比特填充錯誤檢測，端到端ECC校驗，保證數(shù)據(jù)完整性。

4.2域控制器（Body & Chassis Domain）

4.2.1****需求要點
? 集成度：單芯片完成車身控制、空調(diào)、照明、門禁、胎壓監(jiān)測、網(wǎng)關路由。
? 通信：≥ 4 路 CAN-FD、≥ 2 路 LIN、以太網(wǎng) 100 M。
? 低功耗：休眠電流 < 100 μA，喚醒時間 < 5 ms。

4.2.2****硬件架構

AS32A601 以 AXI 總線矩陣連接 4 路 CAN-FD、8 路 USART（LIN）、1×EMAC，內(nèi)部 32 KB 雙口 RAM 用作網(wǎng)關緩存，硬件路由延遲 < 200 μs。
芯片支持 Partial Networking，可單獨關閉任一 CAN-FD 收發(fā)器；Retention SRAM 128 KB 保持喚醒上下文，休眠電流 85 μA。
4.2.3****實時性與安全

高級定時器產(chǎn)生 20 kHz PWM 驅動無刷風機，電流環(huán) 50 kHz，轉速閉環(huán) 1 kHz；雙核鎖步比對電流采樣結果，異常立即關閉 PWM 輸出，滿足空調(diào)壓縮機 ASIL-B 要求。

4.3****電驅逆變器

4.3.1****需求要點

? 控制環(huán)：電流環(huán) 50 kHz，速度環(huán) 10 kHz，位置環(huán) 1 kHz。
? 精度：PWM 分辨率 10 ns，死區(qū)可設 50~1000 ns，ADC 與 PWM 同步采樣。
? 安全：ASIL-C，隨機失效率 < 10 FIT，過流檢測響應 < 500 ns。

4.3.2****硬件架構

AS32A601 高級定時器輸出 6 路互補 PWM，硬件插入死區(qū)，剎車輸入與比較器直連，過流信號 200 ns 內(nèi)關閉 PWM；ADC 與 PWM 同步觸發(fā)，采樣點可偏移 0~360°，消除開關噪聲。

芯片內(nèi)置 2×DAC 產(chǎn)生參考電壓，與外部電流傳感器輸出交叉比對，實現(xiàn) 2 級過流保護。

4.3.3****算法與安全

雙核鎖步運行 FOC 算法，Park/Clark 變換、SVPWM 生成耗時 < 1.2 μs；影子核實時比對 d-q 電流、電壓矢量，不一致立即觸發(fā)安全中斷，關閉所有功率器件

5、結語

AS32A601 通過高算力 RISC-V 內(nèi)核、車規(guī)級可靠性設計、完整的 ASIL-B 安全機制與豐富的通信/模擬外設，為電池管理、域控制、電驅等核心應用提供了可落地的單芯片方案。

審核編輯 黃宇