汽车电子电气架构集成化之后，MCU何去何从？

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）在汽车智能化、电动化的进程中，MCU用量在不断增加。捷豹路虎的工程师曾表示，在每辆普通燃油车上至少需要70个MCU，而智能汽车上对于电子控制的需求增多，这个数字则提升至300个以上。
 
然而汽车电子电气架构，也在过去十多年间发生了众多变化，从分布式往集中式发展的过程中，域控制器的兴起首先对传统MCU的性能带来了挑战，而未来中央域控等架构，更将进一步压缩传统MCU的空间。那么未来汽车MCU的用量是否将迎来倒退？
 
汽车E/E架构演变，传统MCU无法满足需求
 
在以往的分布式架构中，汽车的各个电子功能模块都需要一个ECU控制，比如车灯、ABS、车身电子稳定系统、液晶仪表、娱乐影音等设备。而ECU一般由核心的MCU，加上存储器、I/O、ADC等器件组成。
 
通过ECU可以监控汽车运行数据或是接收操作指令，并将参数和指令发送到相关的执行模块，以实现不同的控制功能。
 
而进入域控架构时代，域控制器的出现开始让汽车E/E架构往集中式发展迈进一大步。“域”概念的出现，主要是为了降低整车成本，按照博世的定义，域控架构阶段，又可以分为中央域控制器和跨域控制器两个阶段。
 
中央域控制器架构是将各个功能域通过以太网和CAN总线进行通信，比如较为传统的厂商将汽车E/E架构分为自动驾驶域、动力域、底盘域、座舱域、车身域共五大部分。
 
而更进一步的跨域控制器架构，集成度更高，比如在特斯拉Model 3的E/E架构中将ADAS域、信息娱乐域和通信系统域集成到中央计算模块，而车身控制方面分为左右两部分，也就是按照位置域来集成控制模块，降低线束长度的同时，由于功能区分不明显，采用三大控制模块可以大幅降低ECU的使用量。
 
大众MEB则将整车E/E架构分为车辆控制域、智能驾驶域、智能座舱域三大域，还是以功能为主要区分。不过小鹏汽车曾表示，特斯拉与大众的架构本质上是同一条路线的演进过程，而最终域控制器的形态可能就会集成到一个中央域，由一个计算模块来控制整车功能。
 
从这些趋势来看，显然，当一个域控制器需要面向整车几乎一半电子部件的时候，传统的MCU算力性能已经无法满足域控制器的性能需求。
 
从MCU到SoC，MCU会从汽车上消失吗？
 
从分布式ECU到域控制器，最核心的必然是处理芯片的算力升级。在传统分布式ECU上，MCU的功能仅为执行一些简单的控制指令，算力较低；但到了智能汽车时代，传感器数量增加，数据量增加的同时，也提供满足数据处理所需的算力。
 
比如英飞凌的汽车MCU产品，在近十年间也在持续迭代性能，从TC178x到TC2xx、T4Dx，算力从最早的2 DMIPS/MHz发展到8000 DMIPS/MHz的水平。MCU方面的性能在不断提升，也逐步催生出一种主频、算力要比一般MCU更高的MPU，MPU一般需要外接RAM和FALSAH，可以运行较大的操作系统，支持复杂任务处理。不过MCU和MPU的界限较为模糊，MCU的性能在不断提高，总体来说对于实时性要求较高的场景会较多使用MCU。
 
但如果将目光放至SoC上，以目前智能座舱主流的高通的SA85xx为例，算力则早已超过100K DMIPS/MHz。SoC是一颗系统级芯片，由CPU+GPU+DSP+NPU+各种外设接口、存储类型等电子元件组成，集成度较高，功能也更加复杂。
 
SoC将CPU+GPU+DSP+NPU等进行了片上互联，加上丰富的I/O接口，令SoC能够调配更多资源，传输以及运行效率更高。由于性能上的优势，目前在自动驾驶域以及智能座舱域使用SoC成为了主流。
 
不过实际上，在域控制的架构下，目前很多方案还不能采用单颗SoC实现，SoC还不能替代所有MCU。
 
比如零跑在今年8月初，推出了“四叶草”架构，将智能座舱、智能驾驶、整车控制、动力四个域合并到一个中央域控制器中，真正完成一个“盒子”控制全车。四叶草平台的中央域控制器是由SoC和MCU两个主板组成，SoC方面兼容高通8295/8155方案，控制智能座舱、智能驾驶域；MCU方面采用恩智浦S32G，负责动力、车身控制等方面。
 
另外，目前ADAS域控制器一般也是由一颗功能安全MCU和一颗大算力SoC组成，SoC负责智能驾驶传感、算法运行等工作，MCU则作为安全冗余，负责系统安全，检测芯片、供电、通信等运作状态。
 
在对功能安全要求极高的汽车行业，SoC集成功能安全MCU的方案目前仍未经过验证，难以被广泛接受，因此作为安全冗余的，在SoC之外使用另外一颗MCU来负责系统的安全，这仍会是未来很长时间内的主流方案。
 
写在最后
 
尽管国内新能源车渗透率今年已经超过35%，但传统燃油车依然占据销量大头，更不用说去年全球范围内新能源汽车的渗透率不到15%。而汽车E/E架构的迭代，也同样需要很长的时间推广到现有车型上，现阶段主要还是应用于中高端车型。所以汽车MCU的需求，会跟随域控制架构的发展逐步下降，但这个过程将会较为漫长。