汽车自动化这个概念已经行之多年，但是自动化并不是让汽车自动驾驶的概念，而是汽车内部所有的元件和环境感测能力，都能透过中央式的控管，让状况发生时能有更即时的反应，系统能够主动去干涉处理。

应用驱动汽车MCU发展

另一方面，行车系统中，包含引擎、悬吊、胎压等各种感测器，藉由智慧型中央控制整合调控，不仅能够强化安全性与油耗表现，同时降低对环境的伤害。而新型态的环保动力系统，包含混合动力、锂电池、燃料电池等，也都需要更聪明的动力、功耗管理，这些应用需求的心脏，正是MCU。

1970年代由于加州空气净化法（CAA）的诞生，MCU首先用于汽车的引擎控制，然而一开始导入MCU之时，业界采用的是MOTOROLA的HC08、SIE MENS等基于8051核心的C500系列、或类似的8位元MCU。由于8位元MCU的汇流排与​​性能限制，当时引擎控制的演算法程式码大约仅在1000行左右，总容量还不到4K Bytes，其引擎的废气排放甚至还达不到二期欧规的标准，而控制对象仅仅是单一的引擎。

随着节能和环保要求的日益提高，达到四期、甚至是五期欧规废气排放标准已经成为基本要求，传统的8位元MCU在性能上的低落，因此不得不退出引擎控制系统。如今，16位元MCU已成为今天引擎控制的主流MCU，32位元MCU则是在混合动力与电池引擎控制方面大展身手。

《图一　MCU在汽车电子系统中扮演着关键角色》

车用MCU市场难打入，后进者只能见缝插针

车用IC虽然商机庞大，但以往这块市场几乎是赢者通吃。新手玩家想要短时间之内打入汽车制造商与其固定供应商之间的供应链关系，几乎是不可能的任务。就连盛群这家老字号IC设计厂商，也是透过与日本零组件供应商合作，才能够打入这块市场。

因此，IC设计厂商除了厚积薄发、见缝插针以外，一开始也可以从售后零件市场（after-market）着手，这些产品包括汽车机电设备、仪表板、安全气囊感测模组，前后车灯等照明设备、电动后照镜、电动座椅、车用电视、车用影音设备、 倒车雷达与防盗器，以及行车导航系统等车辆周边设备，并且从新兴市场耕耘。不过应尽量避免与特定市场纠结太深（比如说中国市场），以免被非经济因素所影响，连带伤害了竞争力。

加速导入时程是车用MCU下一步挑战

对于汽车系统来说，MCU的应用早已行之有年，最早在引擎喷射系统上，采用的ECU，也是MCU应用的一种，随着汽车的电子化越来越彻底，从车头到车尾，MCU可以说是无所不在。由于汽车环境对电子系统来说是非常严苛的挑战，不仅震动大，温度、湿度、碰撞等，各种可能发生的严苛状况，在汽车上都必须要考量周全。

在车用MCU元件方面，除要求工作误差要达到可与飞机相媲美的0.1～1％的水准外，震动强度耐受度也要达到与飞机相同的25G，而电源的供电变动则要达到飞机的5倍。满足这些超高规格要求之余，成本还不能比飞机用的贵。因此，一款MCU产品从推出，到要导入到汽车上，中间所需要的测试与验证旷日废时，有时甚至会达到数年之久，能导入汽车系统中的MCU产品，多是已经过长久验证的稳定架构，而非市面上的最新产品，这也让车用MCU技术的进展速度无法像一般消费性电子般快速。

传统汽车产业的封闭与保守，使得汽车制造商很难接受架构过于先进的产品，但随着汽车电子化程度提升，内建的应用更趋复杂化，汽车人机介面更为亲近，这些汽车系统方面的进步，带给MCU的是更加重了运算的负载。也因此，如果照过去的导入时程来看，汽车电子的功能很难跟得上时代需求，因此汽车制造商与IC设计公司的合作，必须从概念设计初始就着手进行，打造出符合汽车使用环境与效能需求的产品，如此也才能加速新技术的导入，打造出符合市场需求的汽车产品。

《图二　为满足环保法规，引擎ECU需要更高精度与速度》

利用MCU效能分层来架构智慧型行车系统

虽然车用电子中，高效能的32位元产品应用越来越普及，但也不代表32位元产品就可以完全取代旧有的8或16位元产品。相反地​​，在越高阶的汽车内，就越容易看到这几种不同效能定位的产品并存。举例来说，汽车存在着许多不同的子系统，比如说动力、悬吊、压力、视觉、雷达等，这些子系统可以尽量将设计单纯化。讯号单纯的子系统，可以采取便宜的8位元MCU，较为复杂的就可使用16位元，如果是影像传输等频宽需求大、性能要求较高的，那么就可以使用32位元MCU产品来处理影像讯号。

子系统只是为了要把讯号喂给中央控制系统，架构越单纯，其可靠性也越高。为了统整处理这些由子系统接收过来的讯号，中央控制系统在核心的采用上，就可以使用高性能MCU，依照系统复杂度，从单核心，到多核心，甚至附加DSP处理器，或者是专有的硬体线路，运用大量的程式逻辑，统整所有的资讯，最后再输出到车子的中控台，车子可以自行依照程式定义去判断讯号的相对应处理方式，或者是交由驾驶人自行判断处理。

32位元MCU将成汽车系统核心

分层MCU系统是组成汽车智慧型控制系统的方法之一，对于成本的掌控与效能的最佳化而言，让不同工作负载交由不同等级的MCU来负责，是最合理的设计。也因为智慧型中控台的概念，所有的资讯都要在此汇整、处理与进行决策，其核心势必要够力，否则资料送来，系统就无法即时处理，更遑论进行决策了。

汽车电子中采用32位元MCU其实也不只在中控部分，动力系统中，以传统燃油系统来说，其对喷射引擎的喷射燃烧精准度要求越来越高，8位元系统的取样、即时处理速度明显赶不上现代环保法规的要求。再者，次世代的混合动力引擎，甚至是电池动力引擎，对于电压控制、电流回充控制要求高，踩下油门时，因为使用电子系统，而非传统液压控制，这时动力回馈、线性动力输出等等，都要系统之间极为精准的沟通，才能在提供充沛的动力之余，也能确保电池的寿命。

加上这些混合动力，或者以电池为动力来源的汽车，其电池不仅要为引擎供电，也必须为周边的感测器子系统供电，子系统与主系统之间的互动与回馈，系统的启动与关闭控制等等，这些种种的应用方式都需要高效能架构的支撑才有可能达成。

《图三　汽车电子的应用环境远比飞机严苛，元件在环境耐受度的要求方面也明显更高》

MCU架构已经不存在模糊空间

从MCU发展历史来看，从没有一款MCU能像8051这么成功，如今8051算是业界共通标准，但是这个架构已经太古老了，即便是各IC设计厂商加入自己的东西，从效能、功能进行改良，但仍旧改变不了8051是个8位元处理器的事实。

16位元架构并没有真正流行，虽然业界宣称16位元仍有其定位，但是笔者认为其定位讲白了，就是模拟两可，如果开发商对8位元MCU效率有疑虑，对32位元MCU成本又迟疑不决，IC设计厂就可以跳出来说：「16位元MCU是最佳的折衷选择！」但事实上，这种定位在8位元MCU效能持续成长、而32位元MCU价格持续下压的情况下，已经薄到几乎感觉不到它的存在！

未来的MCU市场，我们可以明确指出，不是8位元，就是32位元产品！中间模糊地带一定会消失！

ARM加入MCU战局带来业界震撼

较早投入32位元MCU的厂商，包含瑞萨、飞思卡尔、意法半导体等，早期多是用包括Power Architecture的架构，瑞萨则是采用SH的RISC架构，过去这些架构都巩固在各自的市场，比如说瑞萨统治日本市场，而飞思卡尔等则是专注鱼欧美市场。但随着ARM的Cortex架构进入MCU应用领域之后，状况开始有了改变。

虽然已经有32位元MCU的厂商，都不约而同地宣称其原有产品定位明确，也拥有各自的市场领域，但是这些厂商对采用ARM架构却又显得异常积极，深怕落后于其它竞争厂商。

ARM架构在行动应用上为人所熟知，其架构在开发易用性方面也为业界所著称，进入MCU领域之后，似乎也延续其在SoC领域的坚持，在软体、硬体生态方面，提供全套的支援及过渡方案，这是IC设计厂商前仆后继投入ARM架构的最大原因吗？其实并不止。

《图四　ARM Cortex-M3的推出，对MCU市场是个震撼弹！ 》

业界其实一直要求共通软硬体标准的建立，期望藉由同一平台，使其产品开发能够达到最大的可重用性与相容性，毕竟过去不同的MCU架构几乎都是各行其是，软体不互相相容，只要使用了其中一个架构，往后的相关产品开发与相容性都必须被其绑架。重点是，这些架构都不是市场绝对多数，虽然各占山头的情况之下仍能保持获利，但是在全球化、规格标准化的现代，支援这些小众架构，等同于自我封闭。

而在这些不同架构之间，笔者相信其模糊空间也会消失，市场将跟随主流走，主流能创造标准，有了标准就会有更多人追随，目前除了ARM以外，够格成为市场标准的嵌入式处理器厂商屈指可数，SH、68K、MIPS等，在应用声势上也都明显不如ARM。

也因此，ARM进入MCU市场，可以说对其它架构MCU产生了莫大的排挤作用，如果客户发觉ARM架构的产品好开发，上市时程掌握度高，价位也合理（虽然ARM对授权费姿态摆的比较高，但量大的话晶片单价就不会太夸张），那么，笔者想不出ARM架构的MCU还有什么不成功的理由。

短期之内，这些IC设计厂商还是会维持多产品线并行方式，但是经过市场选择之后，这些产品线里面还有哪些产品会存活下来，值得我们持续观察。