從汽車(chē) BCM 方案看國產(chǎn) MCU 芯片的突圍與挑戰

汽車(chē)車(chē)身控制模塊（BCM）作為汽車(chē)電子系統的核心控制單元，其性能高度依賴(lài)于微控制單元（MCU）芯片。隨著(zhù)汽車(chē)智能化與電動(dòng)化的發(fā)展，國產(chǎn) MCU 芯片在 BCM 領(lǐng)域的應用逐漸擴大。本文結合行業(yè)數據與典型案例，深入剖析國產(chǎn) MCU 芯片在性能、可靠性、安全性及供應鏈方面的優(yōu)勢與瓶頸，旨在為產(chǎn)業(yè)鏈上下游提供客觀(guān)且具前瞻性的參考依據。

 一、引言

近年來(lái)，隨著(zhù)新能源汽車(chē)的迅猛發(fā)展，汽車(chē)電子系統的重要性愈發(fā)凸顯。據麥肯錫 2023 年研究報告顯示，新能源汽車(chē)的電子系統成本占比已達 45% - 55%，而傳統燃油車(chē)約為 25% - 30%。在這一背景下，汽車(chē)車(chē)身控制模塊（BCM）作為車(chē)身電子控制的核心，其對車(chē)輛舒適性、安全性和能耗表現的影響不言而喻。然而，長(cháng)期以來(lái)，汽車(chē) MCU 芯片市場(chǎng)一直被英飛凌、恩智浦等國際廠(chǎng)商所主導。近年來(lái)，國產(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），這表明國產(chǎn) MCU 芯片在汽車(chē) BCM 領(lǐng)域的突圍之路已經(jīng)開(kāi)啟，但前路依然充滿(mǎn)挑戰。

 二、汽車(chē) BCM 方案的技術(shù)演進(jìn)

 （一）BCM 的核心功能

汽車(chē)車(chē)身控制模塊（BCM）是汽車(chē)電子系統中的核心控制單元之一，主要負責車(chē)身電子設備的集中控制與管理。其核心功能涵蓋車(chē)身控制、燈光控制和電源管理等多個(gè)方面。車(chē)身控制模塊負責車(chē)門(mén)鎖、車(chē)窗升降、后視鏡調節等操作的精準控制；燈光控制模塊則管理車(chē)輛的前照燈、尾燈、轉向燈等照明系統的自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉及亮度調節；電源管理模塊用于監測電池狀態(tài)、分配電力資源，并確保各電子設備在合適的電壓范圍內穩定工作。這些功能模塊相互協(xié)作，共同保障了車(chē)輛的正常運行和駕駛安全。

 （二）BCM 的系統架構

汽車(chē) BCM 的系統架構由硬件和軟件兩部分構成。硬件架構主要包括微控制單元（MCU）、傳感器、執行器和通信接口等關(guān)鍵組件。MCU 作為核心部件，負責運行控制程序并處理各種輸入輸出信號；傳感器用于實(shí)時(shí)采集車(chē)輛狀態(tài)信息；執行器則根據 MCU 的指令執行具體動(dòng)作；通信接口用于與其他電子控制單元（ECU）進(jìn)行高效的數據交換。軟件架構涵蓋底層驅動(dòng)、中間件和應用層軟件。底層驅動(dòng)負責與硬件直接交互，確保硬件設備的正常運行；中間件提供通信協(xié)議棧、診斷服務(wù)等功能，為應用層軟件提供通用的服務(wù)和工具；應用層軟件則根據具體功能需求編寫(xiě)，實(shí)現車(chē)身控制、燈光調節等具體功能。這種分層的軟件架構設計，使得 BCM 系統具有較高的靈活性和可擴展性，能夠適應不同車(chē)型和功能需求的變化。

 （三）BCM 的技術(shù)趨勢：高集成度與功能安全

隨著(zhù)汽車(chē)電子技術(shù)的不斷發(fā)展，BCM 的技術(shù)趨勢主要體現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，如 NXP S32K3 系列。這種集成化設計不僅可以顯著(zhù)減少 PCB 面積，降低系統的體積和重量，還能有效降低功耗，提升系統的整體性能和可靠性。在功能安全方面，隨著(zhù)汽車(chē)安全法規的日益嚴格，ASIL-B/C 級要求 MCU 具備鎖步核（Lockstep Core）、ECC 內存等冗余設計，以確保系統的可靠性和安全性。此外，通信接口的升級也是 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(mǎn)足車(chē)輛各系統之間大量數據的快速交換需求，為汽車(chē)的智能化和網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展提供有力支持。

 三、國產(chǎn) MCU 芯片的突圍路徑

 （一）典型案例：國科安芯 AS32A601 系列

國科安芯 AS32A601 系列芯片是國產(chǎn) MCU 芯片在汽車(chē) 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 內核，主頻高達 180MHz，具備高效的運算性能。在功能安全方面，AS32A601 系列芯片通過(guò)了 ASIL-B 級認證，集成雙核鎖步與 ECC 內存，能夠有效降低系統故障的風(fēng)險。此外，該芯片還完成了 AEC-Q100 Grade 1（-40℃~125℃）可靠性測試，表明其能夠在汽車(chē)環(huán)境中長(cháng)期穩定運行。這些技術(shù)特點(diǎn)使得 AS32A601 系列芯片在汽車(chē) BCM 領(lǐng)域具有較強的競爭力，為國產(chǎn) MCU 芯片在汽車(chē)電子領(lǐng)域的應用樹(shù)立了良好的示范效應。

 （二）國產(chǎn) MCU 芯片滿(mǎn)足汽車(chē) BCM 方案需求的優(yōu)勢

國產(chǎn) MCU 芯片在汽車(chē) BCM 方案中展現出多方面的優(yōu)勢。首先，在運算性能方面，國產(chǎn) MCU 芯片能夠快速執行復雜的控制算法與數據處理任務(wù)，滿(mǎn)足汽車(chē) BCM 對實(shí)時(shí)性與高效性的嚴格要求。其次，國產(chǎn) MCU 芯片具備豐富的外設接口，支持汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的高速數據傳輸與多 ECU 協(xié)同工作，為汽車(chē)電子系統的集成化發(fā)展提供了有力支持。此外，低功耗設計也是國產(chǎn) MCU 芯片的一大優(yōu)勢，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)現較低的功耗，延長(cháng)電池壽命，符合汽車(chē)節能的發(fā)展趨勢。高集成度的設計減少了外部元件的數量與成本，同時(shí)降低了系統復雜度與故障風(fēng)險，提升了系統的可靠性和穩定性。最后，國產(chǎn) MCU 芯片的定制化能力較強，能夠根據汽車(chē)廠(chǎng)商的具體需求，靈活調整芯片的功能配置與軟件支持，提供定制化的解決方案，滿(mǎn)足不同客戶(hù)的個(gè)性化需求。

 （三）國產(chǎn) MCU 芯片在汽車(chē) BCM 方案中的應用挑戰

盡管?chē)a(chǎn) MCU 芯片在汽車(chē) BCM 方案中具有諸多優(yōu)勢，但在應用過(guò)程中仍面臨一些挑戰。在功能安全與可靠性認證方面，汽車(chē) BCM 作為涉及車(chē)輛安全的關(guān)鍵部件，其使用的 MCU 芯片必須通過(guò)嚴格的汽車(chē)級可靠性認證，如 AEC-Q100 等標準。目前，部分低端國產(chǎn) MCU 芯片在可靠性測試與功能安全認證方面尚處于起步階段，與國際標準的要求還存在一定差距，這限制了其在高端汽車(chē) BCM 方案中的應用。在與國外品牌競爭方面，國外 MCU 芯片廠(chǎng)商在汽車(chē)電子領(lǐng)域擁有長(cháng)期的技術(shù)積累與市場(chǎng)份額優(yōu)勢，其產(chǎn)品在性能、可靠性、生態(tài)系統等方面具有較高的認可度。國產(chǎn) MCU 芯片在進(jìn)入汽車(chē) BCM 市場(chǎng)時(shí)，面臨著(zhù)來(lái)自國外品牌的激烈競爭，市場(chǎng)份額與品牌認可度有待進(jìn)一步提升。在技術(shù)支持與生態(tài)系統建設方面，國產(chǎn) MCU 芯片廠(chǎng)商需要為汽車(chē)制造商提供全方位的技術(shù)支持與完善的生態(tài)系統。目前，部分低端國產(chǎn) MCU 芯片廠(chǎng)商在技術(shù)支持團隊建設、開(kāi)發(fā)工具提供、軟件庫豐富度等方面還存在不足，這可能影響汽車(chē)制造商在使用國產(chǎn) MCU 芯片時(shí)的開(kāi)發(fā)效率與用戶(hù)體驗。

 四、國產(chǎn) MCU 芯片在汽車(chē) BCM 方案中的特點(diǎn)分析

 （一）性能特點(diǎn)

國產(chǎn) MCU 芯片在性能方面表現出色。以 AS32A601 為例，該芯片采用自研 E7 內核，主頻高達 180MHz，能夠快速執行復雜的控制算法與數據處理任務(wù)。在存儲資源與數據處理能力方面，AS32A601 芯片配備了 512KiB 的 Flash 存儲器與 512KiB 的 SRAM，能夠存儲大量的控制程序、配置數據與運行時(shí)數據。同時(shí)，芯片內置的 DMA 控制器可實(shí)現數據的高速傳輸與處理，提升了系統的整體效率。通信接口與網(wǎng)絡(luò )連接能力也是 AS32A601 的一大優(yōu)勢，芯片集成了多種通信接口，支持汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )的高速數據傳輸與多 ECU 協(xié)同工作，為汽車(chē)電子系統的智能化發(fā)展提供了有力支持。

 （二）集成特點(diǎn)

國產(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字外設，減少了外部元件的數量與成本。同時(shí)，AS32A601 芯片通過(guò)內置的電源管理模塊、傳感器接口、執行器驅動(dòng)接口等功能模塊，實(shí)現了車(chē)身控制、燈光調節、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成本，還提高了系統的可靠性和穩定性，為汽車(chē) BCM 方案的設計提供了更大的靈活性和便利性，有助于簡(jiǎn)化電路設計，減少 PCB 面積，提升系統的整體性能。

 （三）可靠性與安全性特點(diǎn)

國產(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穩定工作，適應汽車(chē)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(chē)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計技術(shù)，提高了芯片對電磁干擾的免疫力。此外，AS32A601 芯片支持 ASIL-B 等級的功能安全標準，內置了多種功能安全機制，能夠實(shí)時(shí)監測芯片的運行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現并處理故障，確保 BCM 系統的安全可靠運行，為汽車(chē)的安全行駛提供了有力保障。

 （四）成本與市場(chǎng)特點(diǎn)

國產(chǎn) MCU 芯片在成本與市場(chǎng)方面具有明顯優(yōu)勢。以 AS32A601 為例，該芯片通過(guò)優(yōu)化設計與生產(chǎn)工藝，在保證性能與質(zhì)量的前提下，降低了芯片的成本，相比國外同類(lèi)產(chǎn)品具有更高的性?xún)r(jià)比。同時(shí)，國產(chǎn) MCU 芯片的供應鏈相對穩定，受?chē)H政治經(jīng)濟因素影響較小，為汽車(chē)制造商提供了可靠的芯片供應保障。此外，國產(chǎn) MCU 芯片廠(chǎng)商能夠更加專(zhuān)注于國內市場(chǎng)，深入了解汽車(chē)制造商的需求，提供更加貼近客戶(hù)的解決方案和服務(wù)，從而在成本和市場(chǎng)支持方面形成獨特的競爭優(yōu)勢，有助于提升國產(chǎn) MCU 芯片在國內汽車(chē)市場(chǎng)的占有率。

 五、結論

國產(chǎn) MCU 芯片在 BCM 領(lǐng)域的突破，標志著(zhù)中國汽車(chē)半導體產(chǎn)業(yè)從“替代”走向“創(chuàng )新”的重要轉變。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)勢與快速響應能力，國產(chǎn) MCU 有望在 ASIL-B 級以下市場(chǎng)實(shí)現規?；瘧?。未來(lái)，需持續加強產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同與技術(shù)生態(tài)建設，推動(dòng)國產(chǎn)芯片向汽車(chē)電子深水區邁進(jìn)，為我國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的自主可控發(fā)展提供有力支撐。