車規級MCU芯片概述

車規級MCU（Microcontroller Unit）芯片是一種專門用于汽車電子系統的微控制器。它將計算機所需的CPU、存儲器、I/O端口等集成在一顆芯片上，實現對汽車各部件的運算和控制。車規級MCU在汽車中的應用非常廣泛，包括車身控制、駕駛輔助、動力系統、底盤控制和ADAS（高級駕駛輔助系統）等功能。

MCU芯片種類的劃分主要有以上四種，分別為：商業級（也稱消費級）、工業級、車規級和軍用級。

他們的劃分標準主要有以下區別：

1. 工作溫度方面：商業級芯片的工作溫度在0℃~+70℃之間。工業級芯片則能達到-40℃~+85℃。車規級芯片在耐高溫方面更是能夠達到125℃，工作溫度為-40℃～+125℃。軍用級芯片在低溫方面比車規級芯片更優秀，工作溫度能夠達到-55℃~+125℃。

   
   

2. 工藝處理方面：商業級芯片僅做了防水處理。工業級則是在防水處理的基礎上增加了防潮、防腐、防霉變處理。車規級芯片在工業級芯片的基礎上又增強封裝設計和散熱處理。而軍用級芯片則相較車規級芯片而言更耐沖擊、耐高低溫、耐霉菌。

   
   

3. 電路設計方面：商業級芯片做了防雷設計、短路保護、熱保護等電路設計。工業級芯片則是在商業級芯片基礎上進行了多級防雷設計、雙變壓器設計、抗干擾設計、短路保護、熱保護、超高壓保護等設計。車規級芯片在工業及芯片的基礎上又增加了多重短路保護、多重熱保護，和超高壓保護等電路設計。而軍工級芯片同樣在車規級芯片基礎上增添了輔助電路和備份電路設計，多級防雷設計雙變壓器設計。

   
   

4. 系統成本方面：商業級芯片采用線路板一體化設計，價格低廉但維護費用較高。工業級芯片采用積木式結構，每個電路均帶有自檢功能。車規級同樣也采用了積木式結構，但在工業級芯片的基礎上增強了散熱處理，造價較高維護費用也較高。軍用級的造價就非常高了，維護費用也在這幾類芯片中拔得頭籌。

車規級MCU芯片的分類及應用

車規級MCU芯片根據其位數不同，可以分為8位、16位和32位三種類型，每種類型的MCU在汽車中的應用也有所不同：

1. 8位MCU：主要用于低端控制功能，如風扇控制、空調控制、雨刷、天窗、車窗升降、低端儀表盤、集線盒、座椅控制、門控模塊等。

2. 16位MCU：主要用于中端控制功能，應用于動力系統（如引擎控制、齒輪與離合器控制和電子式渦輪系統）、底盤系統（如懸吊系統、電子式動力方向盤、扭力分散控制和電子泵、電子剎車）等。

3. 32位MCU：主要用于高端控制功能，在實現L1和L2的自動駕駛功能中扮演重要角色，如儀表盤控制、車身控制、多媒體信息系統、引擎控制，以及新興的智能性和實時性的安全系統及動力系統。

車規級MCU芯片的市場現狀及發展趨勢

根據IC Insights的數據，盡管受到芯片短缺和疫情影響，2021年全球汽車MCU銷售額仍達到76億美元，同比增長23%。預計全球汽車MCU銷售額在2022年和2023年將分別增長14%和16%，到2023年將達到100億美元的規模。

隨著新能源汽車銷量的逆勢提高，以及整車廠進入主動加庫存階段，車規芯片需求量持續保持高位。車規MCU芯片的高需求將持續到2022年底，擴產能的投資有望在2023年中實現生產規模的大體量提升。

車規級MCU芯片的行業壁壘及認證流程

車規級MCU芯片不僅認證時間長，還具有較高的行業壁壘。工作溫度、壽命和良率等指標要求嚴格，認證流程復雜且標準高，導致車規級MCU的導入時間至少需要3到5年，但車廠要求的供貨時間最長可達30年。

主流車規級MCU多以自有架構為主要路線，海外廠商均已實現32位產品量產，核心廠商料號可達上千顆，且以IDM（Integrated Device Manufacture）為主，在產研調動上更有優勢。相比之下，國產MCU仍然以Fabless（無工廠芯片供應商）為主，無法單獨進行IATF 16949這類流片和封裝階段的標準認證。

國產車規級MCU芯片的發展現狀及前景

目前，國內車載MCU僅少數廠商量產出貨，應用在汽車雨刷、車燈、車窗等低端應用場景。對電子轉向系統、剎車系統、電池管理系統等高端應用場景，僅極少數廠商具備出貨能力。大部分車規級MCU產品使用8英寸晶圓產線，少部分高端車用12英寸。全球8英寸晶圓產能擴產緩慢，而國內晶圓廠8英寸產能充足，且國產自組率約2%，國產替代空間大。

每輛新能源汽車用MCU芯片至少35片，較傳統汽車約增加30%的需求量。純電動汽車中其價值量占比僅次于功率半導體，為11%。受益于新能源汽車帶動，車規MCU需求高增。2021年，車載MCU售額同比飆升23%，創76億美元新記錄。

國內廠商在車規級MCU芯片領域的進展

近期，四維圖新宣布，旗下杰發科技國產化供應鏈車規級MCU芯片AC7802x正式量產，并已交付多家標桿客戶并進行規模應用。這標志著國內廠商在車規級MCU芯片領域的技術水平和市場競爭力進一步提升。

市面上的車規級芯片

1、功率類芯片

新能源汽車是功率器件增量需求主要來源。其中，增量較大的主要是IGBT模塊、SiC 模塊、MOSFET 和 GaN 產品。其中新增功率器件主要用于主驅逆變器、車載充電機（OBC）、直流-直流變換器（DC-DC）等動力系統零部件。

2、計算機及控制芯片

計算及控制芯片為智能汽車之“眼”，以微控制器和邏輯IC為主，包括主控芯片和輔助芯片。從應用場景來看，計算芯片可以劃分為智能座艙芯片和自動駕駛芯片、車身控制芯片。

3、儲存芯片

主要用于數據存儲功能，包含DRAM（動態存儲器）、SRAM（靜態存儲器）、FLASH（閃存芯片）等。

4、傳感器芯片

主要用于探測、感受外界的信號，并將探知的信息轉變為電信號或其他所需形式傳遞給其他設備。包括CMOS圖像傳感器（CIS）、圖像信號處理器（ISP）、激光雷達芯片等。

5、通信芯片

主要用于發送、接收以及傳輸通信信號，包括基帶芯片、射頻芯片、信道芯片、電力線載波通信芯片等。

6、模擬芯片

模擬芯片在汽車各個部分均有應用，包括車身、儀表、底盤、動力總成及ADAS，主要分為信號鏈芯片與電源管理芯片兩大板塊。

7、電源芯片

汽車電源管理芯片（PMIC）廣泛應用于汽車智能座艙、自動駕駛、車身電子、儀表及娛樂系統、照明系統及BMS等場景。

8、驅動芯片

其性能的的高低決定了爬坡能力、加速能力以及最高車速等汽車行駛的主要性能指標。

9、安全芯片

汽車安全芯片屬于一種車規級芯片，主要包括AEC和ISO 26262等標準，其功能為控制車輛的安全性、效率性和舒適性等。

結論

車規級MCU芯片作為汽車電子系統的核心部件，其市場需求和技術要求都在不斷提高。盡管全球市場仍由海外廠商主導，但國內廠商在政策支持和技術進步的推動下，正在逐步縮小與國際先進水平的差距。未來，隨著新能源汽車和智能駕駛技術的不斷發展，車規級MCU芯片將迎來更廣闊的應用前景和發展機遇。

車規級MCU芯片封裝清洗劑選擇：

水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環境中的濕氣，通電后發生電化學遷移，形成樹枝狀結構體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關注的呢？助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質在所有污染物中的占據主導，從產品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發接觸電阻增大，嚴重者導致開路失效，因此焊后必須進行嚴格的清洗，才能保障電路板的質量。

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