近年来，随着汽车产业“新四化”变革和新一代整车E/E架构的升级，汽车电子技术的应用不断深化，市场增长迅速。
尽管目前汽车终端市场增速出现放缓，但从长期来看，汽车仍然会持续向智能化和电气化方向快速迭代升级，越来越多的车企开始将HPC+ZCU（中央控制+区域控制）单元结合的架构定位为汽车的核心中枢。在此趋势下，具备更先进的运算能力、更大的存储空间、更高的集成度和更严格的安全等级，成为车规级MCU的新要求。
据行业调研机构Yole发布的报告显示，从2022年至2028年间，全球MCU市场规模预计将以5.2%的复合年均增长率增长，到2028年市场规模将达到320亿美元，市场空间广阔。
身处这片红海，各大MCU厂商纷纷加强技术创新和研发力度，加码布局汽车电子赛道。
其中，英飞凌作为全球汽车芯片行业的“领头羊”，在汽车功率器件和车用MCU领域具备领先优势，2023年英飞凌车规级MCU更是以28.5%的全球市占率，成功登上了这一关键细分市场全球第一的宝座。
而取得这一亮眼成绩的背后，离不开英飞凌车规MCU产品在市场中取得的成功。本文我们就一起来看看英飞凌车规MCU“三兄弟”的进展和独特优势。
揭秘英飞凌车规MCU“三兄弟”
AURIX
提到车规MCU，英飞凌AURIX™的大名如雷贯耳。
2014年，英飞凌推出的第一代 AURIX™ TC2x集成了多达三个TriCore™内核。
2018年推出的第二代AURIX™ TC3x集成了多达六个TriCore™内核，将MCU性能提升到了一个新高度。
目前AURIX™系列MCU在全球市场的交付数量已经超过10亿颗，使用AURIX™的汽车品牌数量超过50家，2023财年产品缺陷率小于百万分之0.15。
这些数据足以显示AURIX™系列MCU在汽车领域的份量和价值。
据了解，AURIX™系列单片机以英飞凌自研的TriCore™为内核架构，TriCore™内核架构是英飞凌专门为汽车电子开发的高性能、实时内核架构，其核心设计思想，是将精简指令集（RISC）、微控制器（MCU），以及数字信号处理器（DSP）的功能整合在一个单一的处理器架构中，实现了性能与能效的平衡这种混合架构具有更强大的实时处理能力和可靠性，适用于处理汽车电子系统中的复杂任务和严格的实时要求。相较于市面上采用Arm公版IP的MCU，TriCore™ MCU更能满足汽车级高要求的深度优化。
随着产品和市场需求的持续发展，英飞凌洞察到未来汽车对 MCU的新需求，比如为适应下一代高性能、高集成度的整车架构，MCU需要具备更强的处理能力、更高的安全性能、更先进的硬件虚拟化支持和隔离功能，以及更广泛的网络连接能力等。
为了适应这些新需求，英飞凌AURIX™ TC4x应运而生，据英飞凌介绍，AURIX™ TC4x 采用台积电28nm半导体制程工艺，并引入RRAM非易失存储介质（NVM），助力TC4x系列MCU实现高性价比，并为下一代MCU持续迭代升级铺平道路。
与上一代TC3x系列相比，TC4x系列采用了新一代TriCore™1.8架构，主频高达500MHz，并且支持更完善的虚拟化和隔离特性，支持内核、外设硬件虚拟化以及互相隔离，并且搭载了PPU并行处理单元，能够达到ISO26262-2018功能安全标准ASIL-D等级的要求。
其中， TC4x支持的虚拟化功能，允许用户在单个MCU上部署多个 ECU 功能，也就是“一芯多用”的能力。
此外，得益于TC4x首次内置RRAM非易失存储介质（NVM），基础软件程序几乎一直处于待机状态，部分ADAS功能、空调、加热和悬挂等功能在1秒内便可准备就绪。
对于下游客户来说，英飞凌AURIX™ TC4x MCU引入虚拟化技术，可以实现对MCU硬件资源的最大化利用，资源隔离的特性还可以降低软件开发和集成的难度，更好地满足功能安全和信息安全的要求。
当前，AI无处不在，MCU的能力边界也在不断外延。TC4x搭载的PPU并行处理单元，就为MCU注入了AI能力。
英飞凌表示，PPU是线性代数计算的加速器，由SIMD（单指令多数据）矢量DSP和标量核组成，最高支持ASIL-D等级。PPU将助力TC4x拓展在嵌入式AI领域的应用场景。例如，PPU可以在域控制器/区域控制器、ADAS、新能源汽车等多个应用中发挥高安全性智能预测、智能控制的关键作用。
这意味着，除了大算力SoC外，借助高性能MCU也可以同样在一些特定场景实现高精度模型和简单神经网络AI算法的应用创新。这可以认为是对传统非算力需求型功能域的一次轻量化AI升级，从而实现整车智能的成本最优化。
在生态方面，为了加快下游客户的开发，AURIXTM TC4x基本上可以沿用TC3x的工具链。同时， TC4x还有丰富的软件生态，包括AUTOSAR相关软件、功能安全软件、信息安全软件、虚拟机软件、CDSP软件库、通讯协议栈、AI模型库等。
能看到，英飞凌为客户提供的升级路径，能大大减少客户的移植工作量，加速产品上市时间。
整体来看，基于这些技术特性优势和丰富的全球软件生态系统，AURIXTM TC4x能够帮助汽车变得更加智能，具有更高效的处理能力以及更广泛、更安全的网络连接，以适应新的EE架构和更快速的技术迭代，从而在并行处理单元、支持硬件虚拟化、功能安全、信息安全等方面有进一步的性能提升，满足电动汽车、域控制器/区域控制器、智能驾驶、雷达、车身/网联、底盘等应用发展的新要求。
在今年6月举办的第二届英飞凌汽车创新峰会上，极氪汽车宣布将与英飞凌深度合作，首发搭载英飞凌AURIXTM TC4x的EEA应用，致力于定义区域控制器芯片最优解。
PSoC
PSoC™家族，是英飞凌在MCU领域的又一代表性产品。
据了解，PSoC™是英飞凌在2020年收购赛普拉斯后新增的一个系列。回顾其发展历程能看到，在被英飞凌收购前，赛普拉斯入门级PSoC™ 1就已经出货量达到10亿颗以上，俨然成为了当时8位MCU市场中游戏规则的颠覆者。
2020年4月，赛普拉斯成为英飞凌旗下一员后，又相继推出了PSoC™ 3和PSoC™ 5系列，扩展了PSoC™的灵活性、集成度和可编程能力，还开发了针对专门应用的功能，如CAPSENSE电容式触摸感应解决方案。
2013年，第四代PSoC™引入32位Arm Cortex-M0内核，紧接着又推出了Arm Cortex-M0+系列和低功耗蓝牙（BLE）2.4 GHz收发器。
2017年推出的PSoC™ 6，开启了第六代PSoC™的领先市场地位。配备Arm Cortex-M4与Cortex-M0+双核和具备动态电压频率调节（DVFS）能力的超低功耗PSoC™ 6。
过去十年中，PSoC™设计重点也从基于硬件的方法转件转向软件赋能的方法，持续服务于两种嵌入式开发方法的需求，通过实现设计灵活性和加快从原型到生产的过程来满足任何应用需求。
英飞凌汽车级PSoC™产品线负责人表示，PSoC™产品目前包含了通用MCU系列、电容触摸屏系列、集成LIN/LDO和MCU的HVMS系列，以及集成LIN/LDO、高精度ADC和MCU的HVPA系列。
PSoC™ MCU整个系列可提供16KB-384KB范围的FLASH，内部资源配置灵活丰富，集成了常规的MCU资源，同时支持LCD驱动，整个系列都支持电容式触摸按键。
基于这些特点，英飞凌的PSoC™ MCU主要用于一些智能传感器模块或一些对算力要求不高的模块。针对汽车的HMI应用可以提供一站式解决方案，比如车内触摸按键、触摸门把手、触摸板、电容屏和方向盘离手检测等。
据了解，对于环境要求高的车载信息娱乐和控制系统，第六代和第七代PSoC™器件可支持在最大15英寸的屏幕上进行单点、双指和多点触控。在PSoC™车规级产品组合中，既有适用于8.5英寸以下屏幕的、基于PSoC™的低价位触摸控制器，也有适用于更大屏幕尺寸的高性能产品版本。
针对电容触摸按键应用，英飞凌独特的电容检测技术，支持自电容和互电容检测，目前已经演进到了第五代，可以支持更大的寄生电容，提供更好的性噪比，更好的防水性能。同时，英飞凌具有简单已用的开发工具，PSoC™ Creator可以提供图形化的开发界面，极大的简化了软件开发的工作量。
当前，随着显示器从LCD向OLED或Micro LED演进， 电容触摸屏的技术也在持续演进。据了解，英飞凌计划在今年内推出下一代电容式触摸屏方案GEN8，主要针对市场上LCD逐渐向OLED技术的演进。为了更好的支持汽车上越来越多的OLED显示屏，GEN8的模拟前端进行了较大升级，自电容和互电容的驱动波形都将是正弦波，可以支持更大的寄生电容，能实现更好的性噪比，更好的电磁兼容性和更好的防水性能。
此外，PSoC™4系列包含面向车规级应用的器件。通过AEC-Q100认证的车规级PSoC™系列，集成了Arm Cortex-M0+内核，以及可编程和可重新配置的模拟与数字单元、CAPSENSE™电容式触摸感应功能和通用I/O。该系列还支持所有常用的汽车网络通信接口，如SENT、CAN、LIN和CAN-FD。
上面提到，英飞凌还有集成了LIN、LDO和MCU的HVMS系列产品。HVMS同样是一款基于Arm Cortex-M0核，符合功能安全ASIL-B的MCU，可以用于对功能安全有要求的一些应用，比如方向盘离手检测、大灯触摸开关、PTC等。集成的LDO可以直接接汽车电池12V输入，耐压最高达42V；集成LIN收发器，可以极大的简化系统设计；同时HVMS 系列还集成了CXPI收发器，针对CXPI应用非常有性价比。
此外，英飞凌PSoC™ HVPA系列集成了两路16-20bit的高精度ADC，功能安全可以支持ASIL-C 或者ASIL-D，主要用于基于采样电阻的BMS电流传感器。同时，HVPA系列MCU支持菊花链通信和CAN-FD，可以和BMS的模拟前端串起来，把锂电池电压信息，电流信息等通过CAN-FD传出去。其MCU功能可以使得设计更加灵活，可以实现绝缘检测，主开关监控等功能。随着整车EEA架构的演进，HVPA系列能够实现BMS网关的功能，负责信号采集和传输，将BMS的计算上移到区域控制器。
综合来看，PSoC™ HV系列专为12V高压操作和接口而设计，符合ISO 26262所定义的多种功能安全完整性等级要求，适用于一系列汽车传感器应用，BMS系统等；集成的电容式触摸感应功能，能够支持进行舒适性和车门控制的HMI控制功能。
PSoC™系列诞生已超过20年，在消费电子、家电、智能家居、工业和汽车等多个领域都给行业客户提供了非常好的使用体验，期待英飞凌PSoC™产品未来实现更多技术突破。
TRAVEO
基于Arm Cortex™ M内核的TRAVEO™ II家族系列，也是英飞凌汽车MCU产品线中非常重要的组成部分。
据了解，该系列MCU具备高性价比和低功耗优势，同时能满足ISO26262 ASIL-B的功能安全等级。
TVII-B系列应用于非图形显示ECU，I/O资源灵活选择，SPI、LIN、CAN/FD、ETH等接口资源丰富，适用于对通信功能要求高的产品，如网关、BCM、车灯/门窗/座椅控制等；
TVII-C系列应用于图形显示ECU，多画框及one buffer显示方案，可适配至高清显示分辨率，配套2.5D显示图形库，自带图像畸变矫正功能，运用于汽车仪表、HUD显示方案等。
以车身控制应用为例，电动升降门和智能门控装置逐渐从选装配置转变为标准配置，因此需要考虑其在供电、通信、感知、启动和控制及静态电流等方面的问题。为尽可能降低管理智能门控模块的空间需要、功耗和静态电流，功能集成就成为了重要设计因素之一。
英飞凌MCU产品正是应对此类需求的理想之选，凭借在高集成度、实时驱动、控制等方面的特性，TRAVEO™ II系列MCU能帮助系统减少对大型SoC的依赖，能让整个系统的成本更加优化，更有竞争力。
在去年12月，英飞凌还推出了搭载新型图形引擎的全新TRAVEO™ T2G-C系列车用MCU。据官网信息介绍，该产品搭载两颗频率320 MHz的Arm Cortex-M7内核，具有6MB的闪存和4MB的内部显存或1GB LPPDR4显存，并配备EVITA高级硬件安全模块（HSM），通过硬件加密加速器提供高级安全性，并通过专用的Arm Cortex-M0+提供增强硬件保护。
英飞凌表示，TRAVEO™ T2G-C系列配有专用的图形加速器，同时采用全新的智能渲染技术，可将图形处理所需的内存减少3至5倍，降低功耗和成本，从而能够以MCU的成本为汽车图形应用提供堪比MPU的性能，助力打造具有微处理器性能的仪表盘、车载信息娱乐和座舱系统。此外，该系列MCU采用基于英飞凌专利的创新的行缓存处理技术，与市面上同类半导体器件相比，只需要传统帧缓存方案10%的缓存大小，从而降低功耗、内存需求和BOM成本。
此外，在软件定义汽车时代，软件作为智能网联汽车的重要组成部分，其规模和复杂程度不断增加，软件也成为迭代最快，最容易个性化的部分。汽车的远程升级能力可以保证汽车的软件系统及时更新，同时在远程升级过程中会涉及到网络安全、信息安全等相关要求，TRAVEO™ II在此优势突出，集成了HSM硬件安全模块，符合Full EVITA信息安全等级，让软件远程在线升级变得更加容易。
与此同时，在不断发展的汽车技术领域，电子系统标准化和互操作性的需求变得至关重要。随着车辆集成越来越复杂的软件功能，诸如AUTOSAR之类的框架已成为汽车行业的基础支柱。通过分层方法，AUTOSAR简化了复杂的软件生态系统，促进模块化和可扩展性，同时确保不断发展的汽车领域的安全性和可靠性。
对此，英飞凌为TRAVEO™ II系列MCU提供了AUTOSAR MCAL层实现，并针对中国客户的需求把MCAL等软件的商务模式做了调整，进一步降低了客户使用英飞凌MCU的门槛。
英飞凌持续加强TRAVEO™ II系列产品在生态方面的努力，致力于把整个生态系统打造得更加成熟完善，帮助客户推动产品快速上市。
随着新能源汽车的快速发展，TRAVEO™系列产品也将为汽车行业新的需求奠定基础，为合作伙伴提供创新活力。
通过对AURIX™、PSoC™、TRAVEO™三大系列MCU产品的介绍能看到，无论是在车身、底盘、车载娱乐、动力总成，还是比较火热的自动驾驶领域，英飞凌都能提供丰富的车用MCU产品组合。
此外，针对当前业界非常关注的供应安全问题，英飞凌MCU一直采用双工厂战略以避免供应风险。
整体来看，在上述产品布局、应用进展和供应策略等基础上，英飞凌作为全球汽车半导体市场领先的供应商，始终坚持创新来不断满足汽车市场最新需求，加强解决方案市场竞争力，稳固行业领先地位，助力汽车产业再上新台阶。
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