什么是车用半导体关键元件ECU、MCU及传感器？

从汽车市场消费者的需求面做观察，「便利」、「安全」、「节能」已是三大明确要求，这代表着消费者对汽车的「智慧化」、「节能化」的渴望，也一再激励车用电子技术研发能量。在各大车厂的努力之下，如今汽车电子化程度逐渐升高，汽车电子成本占汽车整体成本比例已从 1980 年代的 2～3% 拉升到现在的 40～50%。然而要如何达到智慧化与节能化？

首先，智慧化可分为两大主轴：一、结合资通讯技术提供给驾驶人及乘客各种娱乐以及行车信息；二、帮助驾驶人减少开车所需耗费的精神，甚至做到超越人类对传统机械控制所可达到的安全效能。无论上述哪一类型，皆要求汽车可自行透过各种技术去侦测环境，分析信息后做出适切的反应，很聪明、很有效率，且精准符合需求。

这样的运作流程与现在发展火红的物联网非常相似。运行主要分成三层，从数据取得、数据处理再向驱动器（致动器）发出指令，一切都由汽车电子来完成，帮助驾驶人达到「便利」、「安全」、「节能」三大目标。正如目前可见的汽车电子各大领域产品，皆有其功能所需的各种关键半导体及组件，而 ECU、MCU 及传感器是遍及各种系统可谓最重要的元素，以下是对这三项组件需要有的简单认识：

ECU

认识汽车电子的第一步，必须先了解的就是电子控制单元（Electronic Control Unit, ECU）。几乎每一项汽车电子系统内都有这项核心角色，一个 ECU 可说就是一部嵌入式计算机，用来控制汽车的各大系统，内部的组成零件有微控制器（MCU）、输入、输出回路、AD（模拟与数字）变换回路、电源组件、车内通讯电路等。如前图所示，车内各种不同的系统控制都需要仰赖 ECU，因此随着系统复杂程度的提高，车内 ECU 的数量也逐渐攀升，数据显示，目前双 B 的高阶车款，一台车上已有上百个 ECU。 

MCU

微控制器（microcontroller,MCU）的应用最多在消费性电子商品上，而第二大就是汽车电子的应用。在 ECU 中最重要的 MCU，就是将中央处理器（CPU）、内存、各种输入 / 输出接口、定时 / 计数器（timer/counter）都整合在一块 IC 上。根据内部数据总线带宽，WSTS（世界半导体贸易统计组织）将 MCU 分为 4 位、8 位、16 位与 32 位四种等级。随着应用领域的复杂度，适用不同等级的 MCU，在车用领域，以飞思卡尔（Freescale）提供的 MCU 系列产品为例，简易的功能系统，如车内空调、车窗，后照镜等，可使用成本较低的 8位 MCU；对 MCU 的运算处理能力要求较高的煞车、安全气囊、车身稳定控制，使用的是16位；而今越朝智慧化迈进的同时，32 位已跃上主流规格，如多媒体、娱乐、驾驶信息等较高阶的电子化信息系统皆多采用此规格。

传感器

车用电子的 ECU / MCU 负责数据处理运算，此外最重要的就是负责搜集资料的各种传感器。以建构驾驶辅助系统来说，就使用了影像传感器、毫米波雷达、激光雷达、加速度传感器、角速度传感器、车轮速度传感器，胎压传感器等，而在众多传感器中，影像传感器越来越受到重视。

随着影像技术的进步及车厂对系统整合能力的提升，让分布于车辆内外多个影像传感器信息，得到全面性的应用，弥补了人类视觉上的不足，达到驾驶辅助及安全提升。例如车道偏离警示系统、停车辅助系统、盲点侦测系统、倒车警示等单一系统都可以为驾驶人的行车安全做加分。而进一步将这些系统做整合，可以建构的就是一个更全面、安全且舒适的驾车环境，这也是目前汽车朝向智能化甚至前往终极目标–自动驾驶的主要途径。

适应环境能力要求

关键组件除了在功能开发与处理能力必须跟上应用脚步外，在运作环境上比起一般消费性电子，甚至工业用半导体，车用半导体必须面临更多挑战。汽车必须适应不同国家的气候环境并且兼顾长期移动及安全性，因此，除了在车身内装的车载系统所需 IC 组件对环境要求较低以外，其余多数的车用电子零件必须在严苛的环境下进行运作。以可忍受环境温度来说，对一般 IC 的要求最多为零下 10°C～70°C，但对车用电子的要求必须从零下 40°C～155°C，并且达到千余次循环，再加上抗湿负载，抗高温、耐震、故障率的要求都比一般消费性电子零件要求严格许多。

再加上汽车的使用年数较长，所以操作年限与耐用度也受到严苛考验，零件供货年限甚至要超过 30 年，这些都是造成车用半导体市场与其他应用市场的差异所在。