汽车的发展趋势与芯片需求

2021年10月26日，国务院印发了《2030年前碳达峰行动方案》，明确提出大力推广新能源汽车，逐步降低燃油车的产销比。国外大车企，比如捷豹路虎，也宣布2025年以后不生产燃油车，而德国大众是2040年。汽车烧电不烧油已经不是一个需要讨论的话题，汽车的电气化已经是世界公认的大趋势。除了电气化趋势外，驾驶的自动化、网联化与核心组件的平台化也同样是汽车业内新车型普遍的设计方向。

当前单台新能源汽车的芯片用量是传统能源汽车的3-10倍，并且新能源汽车产量占比汽车总产量递增（国内数据2021年全年的占比会超过16%），汽车芯片无疑是一个正在爆发的大机遇。

汽车芯片产业新机遇的爆发其实早已在恩智浦的预见之内。恩智浦早在2019开始陆续量产S32K1系列汽车通用MCU，一经推出S32K1便以便宜、可靠、通用、易上手等优势迅速占领市场。S32K1几乎被应用于需求汽车级MCU的所有应用场合，用量巨大甚至2020年底开始S32K1全系列常年处于缺货状态。

随着新能源车的演进，主机厂面临了新的挑战，同样对汽车MCU提出了新的需求。当前汽车电子电气架构按功能划分的域控制器（Domain）架构已相对成型，并成为新车型设计的主流。相比传统基于CAN网关的分散式架构，域控制器按功能域集成，硬件ECU 数量更少，软件可以得到更好的优化，更方便OTA升级，也为后续的ADAS软件升级留下更方便的软件接口。

下一代汽车电子电气架构预计将是以物理区域位置划分的区域控制器（Zonal）架构，优点在于可节省20-40%的线束，从而节省整车成本和重量，Zonal也更易于软硬件的平台化。

目前在研的2023年后量产的新车型，代表架构则为Domain/Zonal混合架构。由于ADAS 、动力总成等功能域较难融合到区域控制器里，其它功能车身车控等以所在位置可以划分为 2-6个通用区域控制器。

大量电气化带来的功能安全需求，网络化带来信息安全及固件升级问题，区域控制器及软硬平台化带来的MCU高性能适用性问题等，S32K3便应运而生。

汽车电子电气架构的演进对MCU提出了新要求，包括更高的算力、更高的功能安全、信息安全、OTA 能力、更强的通讯能力及网络带宽等。S32K3做为S32K1及PowerPC等汽车MCU升级产品有以下提升。

• 更高的算力：内核升级为Arm® Cortex®-M7，主频升级到最高320MHz。

• 功能安全：S32K1功能安全只能达到AsilB等级，S32K344等基于锁步核心产品功能安全等级达到Asil D。

• 信息安全：S32K1安全核心CSEc不能做非对称加密，S32K3的HSE-B引擎可以实现非对称加密等高级加密，已是当前汽车MCU最高等级的安全引擎，超过HSM 模块。后续车上MCU对信息安全要求加强，欧美日本明年开始全部分符合ISO21434安全标准，NXP是率先获得认证的芯片厂，HSE符合ISO21434标准。

• 通讯升级：S32K1最多只支持3路CAN，S32K3单片最高达到8路CAN/FD；以太网升级到最高1Gbps 同时支持音视频传输AVB及时间敏感网络TSN。

• 封装：MaxQFP为NXP专利技术封装，对比LQFP同Pin脚体积缩小一倍。

1. 车身类包括部分娱乐信息系统、Tbox 等。

2. 对功能安全有较高要求的，包括BMS、Gear Shifter、ADAS 、APA、 APD等，及高功能安全的低成本版本，如DCDC，EPS、Inverter等。

3. Domain Controller，Zonal Controller，特别是Zonal节点，S32K3可以满足80%以上节点，其它更复杂如底盘更适合用S32G、S32S。

S32K3系列包括基于Arm®Cortex®-M7的可扩展32位MCU，支持ASILB/D安全应用的单核、双核和锁步内核配置。S32K3 MCU具有带恩智浦固件的硬件安全引擎 (HSE)，支持无线固件更新 (FOTA)，并为AUTOSAR®和非AUTOSAR应用免费提供符合ISO 26262的实时驱动 (RTD)。

S32K3 MCU采用恩智浦的新型MaxQFP封装，与标准QFP封装相比，可使封装尺寸减少55%。系列选型表如下：

NXP提供的S32K3软件非常丰富。其中杀手级的软件包为RTD (Real-Time Drivers)，包含SDK及Mcal的底层驱动包。应用RTD用户除配置为NonAutosar驱动程序外还可以配置符合Autosar的Mcal驱动程序。RTD符合量产级应用符合功能安全认证且支持多核应用，包含Cryptal Driver软件及专用的SBC FS26X配套驱动，最重要的是商用完全免费，可为客户节省近百万的Mcal费用。 

同时 S32K3支持软件还包括功能安全类软件，如内核自检SCST、安全固件SAF，安全外设驱动SPD等；操作系统FreeRTOS (AutosarOS需要第三方购买)；上层协议栈，如LIN、TCP/IP、AVB等。另外NXP还提供无缝FOTA软件支持，适用于多APP有运行时升级且支持回滚的固件升级方案需求。

S32K3量产计划

2021年11月S32K3已面向全球上市，现在大部分的资料和软件都已经可以在官网下载。其中第一批S32K344/324/314系列已实现量产，其它可参考Roadmap（如需S32K3 Roadmap请联系我们，签署NDA后即可获取）。

接下来，我们将以连载的方式，带领大家了解S32K3的选型方法、硬件设计及各外设模块的应用，敬请期待！