嵌入式MCU（微控制單元/單片機(jī)）提供電子控制和智能的無(wú)處不在的半導(dǎo)體“中堅(jiān)力量”，在蓬勃發(fā)展的汽車電子中已成為電子控制單元（ECU）開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵部件。ECU是汽車中各子系統(tǒng)模塊的大腦，它包括動(dòng)力傳動(dòng)系、防抱死剎車、安全氣囊、氣候控制、信息娛樂(lè)系統(tǒng)以及遙控?zé)o鑰門(mén)禁等等。由于閃存MCU具備編程能力，可執(zhí)行分配給指定ECU的特定任務(wù)，因此比ROMMCU更受歡迎。

閃存MCU可以擴(kuò)充系統(tǒng)模塊的功能，還可以提高模塊的可生產(chǎn)性。其高成本效益和可靠性為ECU的實(shí)現(xiàn)開(kāi)創(chuàng)了一條有效的途徑。另一方面，汽車內(nèi)部的ECU的增加使其相互間通信的需求增加，從而出現(xiàn)了“網(wǎng)絡(luò)化汽車”。閃存MCU不但提高了汽車內(nèi)部的檢測(cè)能力。而且，如果沒(méi)有它，ECU的制造過(guò)程將受到制約，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步縮短制造周期、簡(jiǎn)化工作流程中的庫(kù)存管理，并達(dá)到降低廢品率的目的

1、為什么選擇閃存MCU？

(1)從功能的角度

靈活性是對(duì)供應(yīng)商的一項(xiàng)關(guān)鍵要求。它使供應(yīng)商能應(yīng)對(duì)各種原因引起的變化，如政府出臺(tái)的法規(guī)，消費(fèi)者對(duì)不同特性/功能的需求，以及設(shè)計(jì)過(guò)程中的修正等。

閃存MCU使設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)富有成效的方式實(shí)現(xiàn)改造。在ECU的開(kāi)發(fā)周期內(nèi)，采用兼容的閃存MCU系列來(lái)實(shí)現(xiàn)改造，可節(jié)省一定的成本。而且，設(shè)計(jì)人員對(duì)用戶群不斷變化的需求可做出更快的響應(yīng)，也可取得更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。從設(shè)計(jì)人員的角度出發(fā)，閃存MCU具備更短的開(kāi)發(fā)周期、成本更低的仿真能力等優(yōu)勢(shì)，賦予設(shè)計(jì)人員更大的靈活性，成為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更快上市的關(guān)鍵推動(dòng)力。因此，閃存MCU勢(shì)必杯進(jìn)一步廣泛采用。而且，其成本效益也很高。

（2）從應(yīng)用的角度

各種車身控制ECU是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域中（包括CAN和LIN網(wǎng)絡(luò)），充分利用兼容的閃存MCU的一個(gè)實(shí)例。一輛汽車的服役年限在不斷延長(zhǎng)，目前可達(dá)10年以上。汽車廠商能夠利用閃存MCU的現(xiàn)場(chǎng)編程特性，對(duì)汽車的ECU進(jìn)行系統(tǒng)功能的升級(jí)，或在汽車返回經(jīng)銷商處進(jìn)行例行維護(hù)時(shí)，對(duì)子系統(tǒng)模塊進(jìn)行檢測(cè)。由于車身控制器可對(duì)汽車座椅、車窗、門(mén)鎖、安全氣囊、照明和雨刷等功能進(jìn)行控制，因此各種車身控制ECU的性能與可靠性將直接影響駕乘人員的舒適度與安全性。

這些復(fù)雜的系統(tǒng)模塊包含了各種車身控制ECU，并由閃存MCU控制，這就需要一個(gè)有軟硬件工程師和系統(tǒng)工程師組成的團(tuán)隊(duì)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和批量生產(chǎn)。開(kāi)發(fā)時(shí)間通常在一年以上。軟件投資相當(dāng)可觀，有些軟件代碼甚至超過(guò)了5萬(wàn)行。因此，是否擁有一個(gè)相互兼容的閃存MCU系列，將對(duì)軟件工程師的生產(chǎn)效率產(chǎn)生巨大的影響。由于汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，能夠做到軟件重用，以便迅速而有效地修改車身控制ECU的功能，可使汽車廠商對(duì)用戶的反饋?zhàn)龀龈旖莸捻憫?yīng)。而且，如果具備新功能的汽車能夠更快地投放市場(chǎng)，汽車銷量的增加將為汽車廠商帶來(lái)更高的收入。閃存MCU正是成本有效地獲得這個(gè)能力的關(guān)鍵因素。

（3）從閃存技術(shù)的角度

非易失存儲(chǔ)器（NVM）單元是閃存技術(shù)的基礎(chǔ)。其耐用性、數(shù)據(jù)保存期、溫度、工作電壓、工作頻率和編程時(shí)間等性能參數(shù)均對(duì)具體的應(yīng)用如何選擇最適當(dāng)?shù)拈W存技術(shù)起著重要的作用。這些參數(shù)對(duì)于器件的可靠性也非常關(guān)鍵。閃存有多種類型而且還存在多種閃存單元的設(shè)計(jì)方法，因?yàn)橐环N設(shè)計(jì)方法無(wú)法滿足所有應(yīng)用的要求。

所有NVM存儲(chǔ)器都采用某種類型的浮柵拓?fù)洳季�，浮柵被諸如氧化層等的絕緣材料完全隔離。電子可以穿越氧化層的邊界，電子在編程時(shí)進(jìn)入浮柵，而在擦除時(shí)離開(kāi)柵極。帶有浮柵的晶體管則成為存儲(chǔ)器的位。

編程和擦除操作的兩種方法。編程操作可以采用溝道熱電子（CHE）法或Fowler-Nordheim隧道效應(yīng)（FN）法。擦除操作則可以采用FN法或發(fā)射法。CHE利用柵極、汲極和源極的結(jié)合電壓為電子提供足夠的能量，使其從溝道迅速跳躍到浮柵上。在編程時(shí)，F(xiàn)N法在柵極施加高電壓，在汲極施加零伏電壓，為電子開(kāi)通了一條通往浮柵的隧道。而在擦除時(shí)，電勢(shì)正好相反，使電子從浮柵離開(kāi)。發(fā)射法是一種只能用于擦除的操作，它出現(xiàn)在存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)中的高應(yīng)力區(qū)，電子在此區(qū)域離開(kāi)浮柵。

汽車車身控制應(yīng)用中的MCU選擇適當(dāng)?shù)拈W存單元技術(shù)時(shí)，應(yīng)考慮下列因素：耐用性、溫度、工作電壓和頻率、編程時(shí)間。還應(yīng)對(duì)下列關(guān)鍵性能進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)估：在極限工作溫度與電壓范圍下是否具備出色的可靠性、是否具備成本效益高的編程時(shí)間、是否可同時(shí)有效地支持程序和數(shù)據(jù)陣列。

2、汽車應(yīng)用中采用哪種技術(shù)的閃存MCU最佳？

對(duì)于汽車網(wǎng)絡(luò)中需要分布式MCU，且其程序存儲(chǔ)器一般不超過(guò)64/128K字節(jié)的汽車應(yīng)用而言，基于PMOS溝道電可擦單元（PEEC）技術(shù)的閃存MCU是最理想的選擇。EEC技術(shù)非常適合苛刻的汽車環(huán)境。閃存單元是針對(duì)嵌入式應(yīng)用而專門(mén)設(shè)計(jì)的，并以最小的高壓余量為取得最小的單元尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。閃存單元由兩枚晶體管組成，她們相互融合后，得到比采用FLOTOX或其它技術(shù)更小的高壓電荷泵，而可靠性更高。它在隧道電解氧化層上形成了較小的應(yīng)力，提供了性能指標(biāo)。此外，PEEC是到目前為止最可靠的閃存技術(shù)，這應(yīng)部分歸因于它利用了FN法在編程和擦除操作中的出色表現(xiàn)。

PEEC高耐用性的另一個(gè)好處是其早期失效率篩選更為有效，這是由于可在出廠前對(duì)其進(jìn)行幾千次的擦/寫(xiě)操作。當(dāng)配合進(jìn)行高溫烘烤以檢驗(yàn)其數(shù)據(jù)保存性能時(shí)，這種篩選還可以顯著降低現(xiàn)場(chǎng)失效率。

出來(lái)用于程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器陣列以外，閃存單元還可用于被連續(xù)讀取的分布式配置與校準(zhǔn)熔絲中。與RAM鎖存器相比，閃存單元更加理想也更受青睞，因?yàn)榍罢咭资茉胍艉挽o電放電的影響。一旦RAM鎖存器中的信息遭破壞，MCU就可能無(wú)法從錯(cuò)誤的工作狀態(tài)下恢復(fù)。

3、兼容性的作用

靈活性與兼容性相結(jié)合可達(dá)到珠聯(lián)璧合的效果。為各種ECU選擇閃存MCU系列時(shí)，兼容性－包括軟件兼容性和引腳兼容性，必須為該ECU提供技術(shù)支持的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)所考慮的關(guān)鍵因素。具體地說(shuō)，這種兼容性指的是各種封裝之間的軟件兼容以及引腳對(duì)引腳的兼容性。支持軟件無(wú)縫移植的架構(gòu)將設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)節(jié)省大量的時(shí)間和金錢。此外，軟件的重用還可以提供開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的生產(chǎn)效率。

除軟件外，引腳兼容性也可顯著節(jié)省時(shí)間和金錢。例如，假定一個(gè)車身ECU使用28引腳的閃存MCU，且程序存儲(chǔ)器已經(jīng)使用95%，當(dāng)出現(xiàn)新的需求要增加50%的軟件量時(shí)，可用一片具有足以容納擴(kuò)充軟件的程序存儲(chǔ)器，而且與原先的MCU引腳兼容的閃存MCU取代它，這是一條最有效的升級(jí)途徑。這樣做無(wú)需更改印刷電路板，也不必將任何庫(kù)存報(bào)廢，不僅在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，而且在物流管理領(lǐng)域均節(jié)約了成本。

4、結(jié)論

當(dāng)前，汽車電子領(lǐng)域的設(shè)計(jì)人員面臨著源源不斷的挑戰(zhàn)，選擇相互兼容的閃存MCU是極其重要的。作為電子控制單元的核心，必須能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供靈活性和廣泛的兼容器件，以解決其下一個(gè)項(xiàng)目以及隨后更多項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需求�；赑EEC技術(shù)的兼容MCU提供了又一個(gè)成本效益高的方法，以滿足汽車用戶不斷變化的需求。PEECMCU中采用FN法進(jìn)行編程和擦除，使設(shè)計(jì)人員獲得了非�？煽康拈W存單元。此外，更高的耦合率降低了編程電壓，縮短了編程時(shí)間，并改善了ECU的整體生產(chǎn)過(guò)程。還有其支持單字節(jié)擦除和編程的能力也帶來(lái)更加靈活的選擇。兼容的閃存MCU無(wú)疑是應(yīng)對(duì)ECU設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)挑戰(zhàn)，使汽車廠商在全球市場(chǎng)制勝的法寶。