當(dāng)前，汽車市場動(dòng)力域正經(jīng)歷著從傳統(tǒng)機(jī)械式架構(gòu)向電氣化、智能化架構(gòu)的轉(zhuǎn)型。這一轉(zhuǎn)型主要體現(xiàn)在電動(dòng)化與智能化融合、端側(cè)人工智能、軟件定義與OTA升級、 跨域協(xié)同與集成化等趨勢的演化發(fā)展。多合一微控制器（MCU）在動(dòng)力域的這一演化發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色，推動(dòng)動(dòng)力域系統(tǒng)的電氣化、智能化和集成化。然而，如何實(shí)現(xiàn)集成度與復(fù)雜性的平衡，兼顧高效能與低功耗，滿足市場的不斷變化和升級需求，都是從業(yè)企業(yè)需要考慮的問題。
4月25日-26日，“2025汽車半導(dǎo)體生態(tài)大會(huì)暨中國車規(guī)芯片技術(shù)路演”，作為2025上海車展的主題論壇之一，隆重舉行。在4月25日召開的“2025汽車半導(dǎo)體生態(tài)大會(huì)”上，意法半導(dǎo)體(中國)投資有限公司汽車電子應(yīng)用總監(jiān)姜炯迪發(fā)表了《ST系統(tǒng)方案助力多合一動(dòng)力域控制器發(fā)展趨勢》為主題的演講。姜炯迪指出，電氣化集成時(shí)代已經(jīng)到來，智能駕乘體驗(yàn)需求不斷增長。如何開發(fā)對于開發(fā)者與用戶共同友好的解決方案，克服過往傳統(tǒng)方案中的設(shè)計(jì)難點(diǎn)與需求痛點(diǎn)，通過豐富的產(chǎn)品線降本增效，為市場帶來又快又好的可持續(xù)發(fā)展動(dòng)力，將是未來發(fā)展的重點(diǎn)。
汽車動(dòng)力域：走向電氣化集成階段
隨著全球汽車產(chǎn)業(yè)加速向電氣化、智能化方向轉(zhuǎn)型，動(dòng)力域控制系統(tǒng)正經(jīng)歷前所未有的變革。傳統(tǒng)分布式ECU架構(gòu)正逐步向集中式、集成化的域控制器演進(jìn)。在傳統(tǒng)分布式階段，ABC、DCDC、VCU、BMS等器件相互分立，依靠繁重復(fù)雜的線束連接器進(jìn)行互聯(lián)，體積龐大。
根據(jù)姜炯迪的介紹，在經(jīng)歷了物理式集成階段之后，也即實(shí)現(xiàn)了X in 1的集成，現(xiàn)在的汽車動(dòng)力域正在走向電氣化集成階段。這個(gè)階段不再僅僅是對原本分立的ABC、DC/DC、VCU、BMS進(jìn)行物理集成，還將推進(jìn)其走向電動(dòng)化與智能化的融合，實(shí)現(xiàn)跨域協(xié)同。另外，在軟件方面，隨著軟件開發(fā)進(jìn)度的加快，軟件定義與OTA升級也在加速推進(jìn)。與此同時(shí)，人工智能亦在端側(cè)的更多場景中得到應(yīng)用。
從傳統(tǒng)方案到電氣化集成，整個(gè)轉(zhuǎn)型過程中，多合一微控制器都發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用，推動(dòng)著動(dòng)力域系統(tǒng)更好更快地實(shí)現(xiàn)電氣化、智能化和集成化。
“目前，國內(nèi)很多車廠和零部件供應(yīng)商，都看到了這樣的趨勢發(fā)生，并根據(jù)自身理解與能力，推出各種解決方案。但是，每家的想法不同，每家的集成方式也不一致。這就需要MCU廠商提供靈活的系統(tǒng)解決方案給到用戶，以滿足不同的應(yīng)用場景與需求?！苯嫉现赋?。
以ST新能源創(chuàng)新中心開發(fā)的一款面向下一代動(dòng)力域架構(gòu)的多合一動(dòng)力域平臺為例，該方案采用一顆6核MCU為核心，實(shí)現(xiàn)VCU、BMS、OBC等多器件多功能的集成。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了輕量化、高效率與成本節(jié)約。與傳統(tǒng)方案相比，重量下降約43%、體積減小27%，高壓部件系統(tǒng)效率增加1%。
多合一MCU：ST構(gòu)建完整產(chǎn)品線
在汽車微控制器領(lǐng)域，ST構(gòu)建了覆蓋從執(zhí)行器控制到跨域融合的完整產(chǎn)品線，從單點(diǎn)的控制器、車身的小節(jié)點(diǎn)，到動(dòng)力、底盤的智能節(jié)點(diǎn)，再到多域的融合域控制器、網(wǎng)關(guān)，可以根據(jù)不同的整車需求，提供不同的產(chǎn)品方案。
STM32 A系列是ST經(jīng)典產(chǎn)品線之一，基于Arm Cortex-M內(nèi)核，可提供從入門級到較高性能的算力支持，適合電機(jī)控制、傳感器接口等實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用場景。Stellar X系列基于Arm M85/M55，適合執(zhí)行與精確控制，可用于底盤與安全、車身控制器、區(qū)域控制器、驅(qū)動(dòng)控制器當(dāng)中。Stellar P系列/G系列基于Arm R52+，適合實(shí)時(shí)集成平臺，能夠同時(shí)處理多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)，適用于X in 1電氣化等場景。
以Stellar P系列為例，其采用了ST獨(dú)有相變存儲(chǔ)器(PCM)，相對FLASH具有4倍的寫入速度，具有隔離執(zhí)行環(huán)境的多核心系統(tǒng)，可進(jìn)行硬件虛擬化，確保應(yīng)用安全并避免干擾。在信息安全方面，采用AES-Light 加密算法加速消息認(rèn)證，保護(hù)重要的安全任務(wù)。
PCM存儲(chǔ)：帶動(dòng)汽車存儲(chǔ)架構(gòu)新理念
在汽車微控制器領(lǐng)域，存儲(chǔ)技術(shù)的革新成為提升系統(tǒng)性能的突破口之一。相變存儲(chǔ)器以其獨(dú)特的物理特性，在汽車MCU應(yīng)用中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。ST率先將其應(yīng)用于汽車MCU當(dāng)中。如Stellar P系列就率先集成了嵌入式PCM存儲(chǔ)方案。
根據(jù)姜炯迪的介紹，Stellar P系列可以支持最大39MB的PCM容量，它相對傳統(tǒng)的Flash嵌入式閃存，存取速度更快，可以達(dá)到傳統(tǒng)NOR閃存的4倍，大大加快汽車用戶進(jìn)行OTA升級時(shí)的刷新速度。在28/18 nm工藝下，PCM具有行業(yè)最小的嵌入式NVM單元，存儲(chǔ)密度是其他方案的2倍，在28 nm工藝下，每個(gè)信息位的尺寸減小1/2，可以給客戶帶來更大的降本效果。
資料顯示，PCM利用硫族化合物材料在晶態(tài)與非晶態(tài)之間可逆相變的特性存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這種原理為其帶來多項(xiàng)優(yōu)勢，更快的讀寫速度、更高的耐久性、更長的數(shù)據(jù)保持時(shí)間。PCM的引入改變了汽車MCU的存儲(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念。新型汽車MCU可以采用更扁平化的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，簡化了內(nèi)存管理，降低了整體功耗，有助于削減整個(gè)系統(tǒng)的BOM成本。
邊緣AI：開創(chuàng)更多應(yīng)用新場景
邊緣人工智能的興起同樣深刻改變著汽車動(dòng)力系統(tǒng)的運(yùn)作方式。意法半導(dǎo)體在其多合一MCU中集成Neural-ART神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器(NPU)，基于可重構(gòu)CNN 推理引擎，為動(dòng)力域控帶來前所未有的智能化能力，開創(chuàng)了多個(gè)創(chuàng)新應(yīng)用場景。
在電驅(qū)系統(tǒng)方面，現(xiàn)代多合一電驅(qū)系統(tǒng)要求MCU能同時(shí)處理多重任務(wù)，如故障診斷、效率優(yōu)化等。Neural-ART NPU通過硬件加速支持復(fù)雜的自適應(yīng)控制算法，可以提前估算電機(jī)定轉(zhuǎn)子溫度、功率器件結(jié)溫，識別齒輪故障，對軸承老化進(jìn)行監(jiān)測提前識別軸承磨損等潛在問題，實(shí)現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)。
在電池健康狀態(tài)預(yù)測方面，搭載Neural-ART NPU的MCU可實(shí)時(shí)處理電壓、電流、溫度等多維時(shí)序數(shù)據(jù)，通過深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接學(xué)習(xí)電池老化特征，對電池健康狀態(tài)進(jìn)行預(yù)計(jì)管理。
在車載充電器方面，搭載Neural-ART NPU的MCU可對交流電網(wǎng)波形進(jìn)行異常分類，記錄異常波形類型，進(jìn)行充電保護(hù)。
整體方案：取得有效檢測驗(yàn)證
姜炯迪還特別強(qiáng)調(diào)，ST的目標(biāo)不是僅僅推出一個(gè)產(chǎn)品，停留在Demo階段，而是提供軟硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)檢測驗(yàn)證等，希望方案更加完善，更加貼近用戶需求。
比如在GTM模塊應(yīng)用示例中，MCU用于電機(jī)控制SVM，采用GTM中的MCS單元做SVM控制，可以降低主核-12%負(fù)載率。用于取代邏輯保護(hù)電路，GTM的MCS單元獨(dú)立于主核，可用軟件編寫靈活響應(yīng)邏輯取代系統(tǒng)中的邏輯保護(hù)電路，減少外部器件和PCB尺寸，提升隨機(jī)硬件失效度量指標(biāo)（PMHF）。GTM用于復(fù)雜的PWM時(shí)序管理，可完全同步控制多通道時(shí)序更新，確保PWM更新一致性。
同時(shí)，這些產(chǎn)品方案在推向市場前也進(jìn)行了大量測試檢驗(yàn)，如雙脈沖測試、電驅(qū)，充電, DCDC等系統(tǒng)臺架性能測試等，均取得良好表現(xiàn)。ST在汽車電子方面，擁有全面的MCU產(chǎn)品線，豐富的智能模擬器件，和寬禁帶功率器件可以滿足用戶方方面面的不同需求。ST高度重視中國市場，堅(jiān)持“在中國，為中國”的中國本地化戰(zhàn)略，希望能夠通過更多的產(chǎn)品，服務(wù)于國內(nèi)的汽車行業(yè)用戶。
