汽车电子电气架构调整，MCU需求变革

发布时间：2021-07-29    浏览量：23132

传统汽车主要应用于中低端模块，数量大、单颗价值量小。汽车系统可以分为几大板块， 即动力总成、车身控制、信息娱乐、辅助驾驶系统等，而每个系统下又分多个 ECU 控制单元， 如发动机 ECU，以及雨刷、车窗、电动座椅、空调等 ECU。数量上，每个 ECU 都需要至少一 颗 MCU，平均下来传统汽车要用到几十颗 MCU，比如奥迪 Q7 和本田雅阁分别用到 38 颗和 21 颗 MCU。价值量上，由于主要应用于雨刷、车窗、座椅、灯光控制、空调面板，以及娱乐 信息、电池管理等局部功能，属于中低端 MCU 应用，单颗价值量偏低。整体看，MCU 在燃 油汽车中占全部半导体的 23%，在纯电动车占 11%。

自动化、电动化趋势下，电子电气架构重构，MCU 需求随之变革。随着汽车电子技术发 展，传统汽车分布式架构下的 ECU 数量不断增加，经济车型约需要 20 个 ECU，而高端车型 ECU 需求在 50 个以上。ECU 的增加使得汽车线束排线困难、软件维护与升级困难、模块间信 息沟通效率低，因此“域架构”概念随之被提出，如 Tier-1 厂商博世的经典五域：动力域、底盘 域、车身域、信息娱乐域，以及 ADAS 域，随之带来汽车 MCU 需求的变革。

ADAS 域：

L3 及以上功能中，MCU 或被更高集成、更高算力的 SoC 替代。目前传统车 厂仍保留汽车分布式架构以实现 L0-L2 级别 ADAS 功能，MCU 增量与 ECU 增量成正比，同 时额外添加域控制器实现 L3 及以上级别功能，如奥迪和宝马的 L3 车型均追加 1 颗英飞凌的 Aurix MCU 整合到集成平台中。但集中式架构仍是未来智能汽车的发展方向，尤其在 ADAS 域上 SoC 将替代大部分 MCU 功能，MCU 需求数量将一定程度下降。如特斯拉 Autopilot 自动 驾驶平台 3.0 版本的中央超级计算机包含 ADAS 板和信息娱乐板，ADAS 板上采用 2 颗 SoC 并保留 1 颗冗余 MCU，信息娱乐板上也仅使用了 1 颗恩智浦的 MCU，整体 MCU 数量相较 1.0 版本下降；而在视觉和雷达模块上，特斯拉的三摄方案也只保留感知的基础功能，边缘 MCU 数量也下降明显。目前 L3 及以上场景中，ADAS 域控制器一般包含 1 颗或 1 颗以上的 算力更高的 SoC 芯片及 1 颗安全冗余 MCU 芯片。

动力域：

纯电汽车相比传统燃油车，所需 MCU 数量、单价均提升。传统燃油车仍然是 1 个发动机管理 MCU、1 个变速箱 MCU 以及 1 个车用发电机 MCU 的设计。而电动汽车主要靠 三电系统，即电驱、电池和电控系统作为整车驱动力，MCU 需求反而会增加。从数量上看， BMS 电池管理系统大多为一主四从的经典结构，而主控制器和从控制器均各需要 1 颗 MCU； 整车控制器 VCU 需要配备 32 位 MCU，不同车型所需数量不一，电动汽车单车 MCU 将增加 6 颗以上。从价格上看，电动驱动对于 MCU 性能要求更严格，单颗 MCU 价值量更高。根据 贸泽电子数据显示，电池管理系统内 MCU 单颗价值量为百元到数百元。

车身域、底盘域：

出于安全冗余考虑，MCU 数量不会下滑，但功能会简化为执行侧面。我们认为，出于安全冗余的考虑，即便 ECU 融合，智能汽车车身及底盘相关 MCU 数量需求 也并不会下滑，但 MCU 功能会简化为执行层面，运算层级将交由集中平台处理。如特斯拉 Model3 采用 3 个车身控制器融合车身域和底盘域，前车身控制器中采用 1 颗主 MCU 和 3 颗 辅 MCU，左车身控制器采用 2 颗主 MCU 和 2 颗辅 MCU，右车身控制器采用 1 颗主 MCU 和 2 颗辅 MCU。其 3 个车身控制器融合了约 14 个 ECU 模块的功能，但最终仍采用了 11 个 MCU， MCU 数量较融合前并未产生较大变化。