这篇，最重要的科学普及科学普及MCU和SoC的关连。

从2021年初最初的“缺芯”，到日前为止还无十足缓和。而一台惯例车子上少则有40多个芯片，多则达到150多个。另外，一台新燃料车子上要超越300颗芯片。

那末，“缺芯”缺甚么？恐怕好多人说不上来。

实质上，车子上缺的最重要的是ECU，而从更根基、更微观的层次来讲，缺的是MCU（Micro Control Unit，微操控单元），也便是所谓的单片机。

容易来讲，MCU便是在CPU（这种就不用解释了吧？）的根基上，增添了存储器RAM和ROM、计数器/定时器及I/O接口，将他们集成在一块，造成“芯片等级的芯片”。是以说，MCU是惯例车子最为经常使用的芯片。

而随着计算要求越来越不业余化，将CPU、GPU、DSP、NPU等不同类别的芯片，外加上接口、库存等电子元件，就构成了通俗称呼“片上体系”的SoC（System on Chip），造成“体系等级的芯片”。最典范的例子便是特斯拉的FSD，一颗CPU+GPU+2×NPU的多核SoC芯片。

是以，SoC是MCU集成度更高的结果，功效愈加繁杂，资源应用效能更高。可是，咱们要晓得的是，SoC和MCU在进行趋向上是甚么关连？未来SoC是非是会十足替代MCU呢？

MCU“开挂”

IC Insights全新的《麦克林汇报》指明，2022年全世界MCU的市场出售额将增添10%，市场范围有望达到215亿美元，再创历史新高。此中，本年车子MCU的增添将超越其它许多数末端市场。

就像指标数据资本的调研指明的，从资本市场来看，MCU之前市场体积总计只是100亿国民币，但此刻，仅一级市场Top6的MCU公司全新估值总和已超300亿国民币，玩家中更不乏大批切入MCU营业的到市场企业。

另外，产业级MCU对没有线接连、环境感知、精确操控、电源治理、人机交互等功效不停提议新要求，同一时间，物联网（IOT）也带来更多的MCU增加数量要求。换句话说，是周全开花的局势。

依照指标数据资本董事总经理王逸非的看法，2022年是第二轮资产周期的起始年，“资本的故事主线”是高度智能化、电气化的下一代车子，以及最新电子电气架构下的增加数量功效、增加数量技艺、增加数量市场。

其焦点驱动要素有两个：第一，电气化底盘的普遍将为下一代智能车子奠定架构根基；第二，各大车厂鉴于最新一代电子电气架构公布的平台，将在2022年底~2024年有产物分批到市场。

另外，2025年后市场在售车型很可能将周全铺开。这两大资产链增加数量红利均为万亿元的量级。如许使人眼红的蛋糕，此中，小小的MCU将起到很要害的效用。

赛迪顾问集成电路中心顶级征询顾问池宪念也很含蓄地向媒体显示，智能电动时期的趋向下，车子电子电气架构重构，所需的MCU数量和单价均会提高，MCU要求也会随之产生浮动。

同样，依据IC Insights的预测，2021~2026年时期，MCU的平均售价将不停上升，复合年增添率(CAGR)将达到3.5%。另外，这时期MCU总出货量将用3.0%的复合年增添率增添，估计到2026年MCU总出货量将达到358亿片。

自然，还不是全部的MCU全能享受这种红利。未来五年，32位MCU的出售估计将用9.4%的复合年增添率增添，到2026年将达到200亿美元。同一时间，4/8位MCU的出售额，以及此刻正那时的16位MCU的出售额，都将失去增添的能源。

为何呢？前面说了，车身架构集成拉高了车厂对MCU的要求，是以，8/16位中低端MCU没再有投资机会（比亚迪对此有何感想呢？），投资的重心根本全在32位MCU，以及还在研发阶段的64位MCU。

与MCU蓬勃进行同一时间的，是SoC芯片同样在日新月异域迅速崛起。只是，许多数的文章无讲明的是，SoC芯片尽管是MCU的进级版本，可是为何SoC芯片大进行的同一时间，MCU芯片同样在上量？

这边面本来就涉及到“域操控器”的难题。

从MCU到SoC

由于，日前车子的电子电气架构正好从大批ECU的分布式，向域操控器、中央计算单元的聚集式架构转变，而从分布式转嫁到聚集式，是一种革命性的浮动。

换句话说，这也是车企拿回操控权的一场“内卷”。而且，受益于由分布走势聚集的趋向，域操控器市场可以迅速增添。

据盖世车子探讨院预测，2025年，自动驾驭域操控器出货量将超越400万台套，智能座舱域操控器出货量将超越500万台套，复合增添率估计在50%以上。

而域操控器日前大致可行分为底盘、能源、车身、座舱、自动驾驭（ADAS）五大域，或许整合成车控VDC、智能座舱CDC、智能驾驭ADC三大域。而负责自动驾驭的域操控器是焦点，其本质是一块SoC等级的芯片。

不同于以CPU为主的MCU芯片，SoC芯片集成了CPU、AI芯片（GPU/FPGA/ASIC等构造，芯片算力的最重要的来自）、深度学习提速单元（NPU）等若干模块。

更要紧的是，MCU的百兆级的料理速度，远远没有办法与SoC的G级料理速度相提并论。是以，域操控器采纳SoC芯片成为主流趋向。

从日前车企的做法来看，以SoC芯片为代表的高功能硬件会首先上车，以“硬件预埋”的方式帮助实现“软件定义车子”。例如来讲，小鹏车子在P7车型中预埋Xavier芯片、14个摄像头等的形式，为延续L3级自动驾驭留住进级体积等。

况且，这种范畴曾经集中大批玩家，尤其是ADAS域操控器范畴，像英伟达、高通、恩智浦、Mobileye、TI等国外厂家，以及华为、地平线、黑芝麻、芯驰科技等国家内部厂家。

国外厂家中，自动驾驭范畴的“王者”英伟达，早在2015年就公布了NVIDIA Drive系列平台，今后差不多是每年英伟达都要革新一至二次Drive平台，每隔两年发表一款车规级SoC芯片。

2020年，Xavier芯片算力为30 TOPS，2022年量产上车的Orin算力一跃至254 TOPS，而其对应的智能驾驭域操控器算力可达1000 TOPS以上。而鉴于Orin开发的车型，像理想车子的X01、蔚来车子的ET7、智己车子的L7等，全在整装待发。

国家内部厂家中，地平线早就发表了面向L3级以上的征程5芯片。日前已知将装载征程5芯片的车型有最新哈弗H9、荣威新型RX5以及一汽红旗、理想车子的多款车型，自然功能如何另有待认证。

而在生产工艺方面，SoC芯片制程曾经由28nm迈向16nm、12nm，甚而是7nm、5nm的争夺。例如，本年1月高通就显露，其骁龙Ride SoC将用5nm制程塑造，成为业内首款5nm制程自动驾驭芯片。

那是非是SoC会十足替代MCU呢？谜底是，还不是。终归，MCU是通用型的，而SoC是侧重更详细的利用范畴。

黑芝麻智能市场总监黄莹叮嘱咱，“SoC的迅速增添来源智能化的普遍，SoC具备发展繁杂运算的能力，可行说是车子的‘大脑’，给使用者更没有问题智能体会。而从车子里面芯片总量来看，MCU日前在车身操控等步骤仍是具备十分要紧的效用，这种部分则不会被SoC取代。”

MCU的架构之路

然后的难题是，MCU何以越战越勇？

实质上，MCU从上个世纪70年代公布，于今已有50好几年的历史。从架构来讲，经验了从INTEL的8051进行到AVR（哈佛构造）再到各家自定义架构，直至现在广大用于32位通用MCU的ARM架构的历程。

依据总线或数据暂存器的宽度，MCU划分为4位、8位到32位（未来64位）。此中，8位MCU事业频次在16~50MHz之中，16位MCU事业频次在24~100MHz之中。而32位MCU事业频次许多在100~350MHz之中，此刻是MCU市场主流。

MCU当前的竞争格局造成最重要的是架构浮动加上并购整合带来的。此中的主导者，自然便是英国的ARM，在国家内部叫做安谋华夏（推荐ARM的话，可行写一本书，是以省略哈）。2007年后，ARM架构最初爆发而且快速占领了32位MCU市场。

本来，近年ARM有映入车子范畴的强烈意愿。然则，欧洲和美国两大车子市场的车子芯片巨头十分强势，ARM的IP难以映入。因而，ARM寻到华夏这种突破口，2018年底，亿咖通和安谋华夏等企业一同出资成立芯擎科技，是以，ARM应当好好感谢华夏市场哈。

回转来说，ARM在RISC（精简指示集体制）的位置越发夯实。业内有一个段子，说各大MCU厂家公布新品的速度，曾经赶不上ARM公布新架构的速度。

在其Cortex-M55公布仅半年以后，ARM又发表了最新Cortex-M85料理器，同一时间还公布了新的物联网周全解决方案，包括采纳Cortex-M和Cortex-A（最重要的面向通用料理利用市场，像智能电话、搬动计算平台等范畴）的全新Corstone子体系和ARM虚拟硬件……

这边容易推荐下，日前ARM Cortex依据利用范畴的不同可分为三个系列，区别为Cortex-M、Cortex-R与Cortex-A系列（功能及繁杂度由低到高）。

此中，车企所用的MCU最重要的是Cortex-M系列料理器，包括Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M1、Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7等若干类型。

自然，ARM非是高枕没有忧。源于遭到ARM内核高昂受权费的作用，好多MCU厂家最初转行或入局RISC-V内核MCU。无偿、十足开源，RISC-V内核就像起初的LINUX，进行趋向十分喜人。

RISC-V具备袖珍化、低能耗的特色，而这关于镶嵌式利用可能至关要紧。而且源于RISC-V是一种新兴范畴，国家内部外MCU厂家在上面的技艺和生态差距适中，因而RISC-V也成为国家内部MCU新的驱能源。

这方面，有爱普特微电子公布的鉴于RISC-V内核（平头哥玄铁E系列）开发的32位高功能高可靠性MCUAPT32F1／7。另有先楫半导体 HPM6000系列旗舰产物HPM6750（双RISC-V内核），还创下了MCU超出9000 CoreMar和4500以上的DMIPS功能新纪录。只是，仍是那句话，有待认证。

国产MCU现状

最终说一下，在前五大国外厂家CR5主导（据2019年CSIA数据，CR5达74%；而据IC Insights统算，2021年CR5提高至82.1%，产业格局进一步聚集）的国家内部MCU市场，国家内部厂家也在渐渐崛起。

自然，除了地平线、黑芝麻等SoC芯片厂家，实质上国产MCU厂家们此刻还许多聚集于中低端市场。

国产厂家日前最重要的采用的突围形式，仍是做小做精，从细分范畴切入，以时效和价值为驱动，从专用范畴做起进驻产业消费者，不停提高产物的功能和稳固性，接下来迈向通用范畴。

依照中金企业的剖析，在车子范畴，国产MCU厂家的产物最重要的聚集于车窗、照明、冷却体系等相对容易的操控利用上，日前仅比亚迪半导体、杰发科技、赛腾微电子、芯旺微、国芯科技等少数公司实现车规级MCU量产。

就拿比亚迪来讲，从2007年映入MCU范畴，2018年公布第一代8位MCU芯片，2019年公布第一代32位MCU芯片，本年3月公布车规级8位MCU BS9000AMXX系列，芯片用的仍是S8051内核，主频最高为24MHZ。尽管不停在突破，然则离巨头的差距还“略远”非是？

那末，为何车规级MCU技艺壁垒那么高？

最重要的是车用MCU的请求十分严苛：

例如，良率请求小于1DPPM；事业温度区间范畴宽，请求在-40~125+℃之中；事业生命请求超越15年；需经过特定的资质验证，包括AEC-Q100可靠性准则、适合零失效的供给链品质治理准则IATF 16949规范、适合ISO26262准则的ASIL功效平安确保等级（严刻水平从低到高）。

除了认证步骤难以开启全车厂的缺口，中金企业调研以为，在全个生态环境建造上，多半国产MCU公司还停留在开发板、烧写器和根基固件库上，在开发环境（IDE）、实时操作体系（RTOS）方面，依然依托第三方更高层利用的支撑。在生态环境层次，国产MCU公司与世界MCU大厂相距甚远。

只是，这两年MCU缺货潮激发供给危机，加上美国的制裁，国家内部优先MCU厂家迎接进行机缘。况且，随着原土整机厂赐予国家内部MCU厂商的认证机会增多，国家内部厂家有望经过不停加强MCU的产物竞争力，实现产物销售数量与市场份额的提高，一句话，“前途是光明的”。