嵌入式MCU（微控制单元/单片机）提供电子控制和智能的无处不在的半导体“中坚力量”，在蓬勃发展的汽车电子中已成为电子控制单元（ECU）开发的关键部件。ECU是汽车中各子系统模块的大脑，它包括动力传动系、防抱死刹车、安全气囊、气候控制、信息娱乐系统以及遥控无钥门禁等等。由于闪存MCU具备编程能力，可执行分配给指定ECU的特定任务，因此比ROMMCU更受欢迎。

闪存MCU可以扩充系统模块的功能，还可以提高模块的可生产性。其高成本效益和可靠性为ECU的实现开创了一条有效的途径。另一方面，汽车内部的ECU的增加使其相互间通信的需求增加，从而出现了“网络化汽车”。闪存MCU不但提高了汽车内部的检测能力。而且，如果没有它，ECU的制造过程将受到制约，而无法实现进一步缩短制造周期、简化工作流程中的库存管理，并达到降低废品率的目的

1、为什么选择闪存MCU？

(1)从功能的角度

灵活性是对供应商的一项关键要求。它使供应商能应对各种原因引起的变化，如政府出台的法规，消费者对不同特性/功能的需求，以及设计过程中的修正等。

闪存MCU使设计人员可以通过富有成效的方式实现改造。在ECU的开发周期内，采用兼容的闪存MCU系列来实现改造，可节省一定的成本。而且，设计人员对用户群不断变化的需求可做出更快的响应，也可取得更大的竞争优势。从设计人员的角度出发，闪存MCU具备更短的开发周期、成本更低的仿真能力等优势，赋予设计人员更大的灵活性，成为实现产品更快上市的关键推动力。因此，闪存MCU势必杯进一步广泛采用。而且，其成本效益也很高。

（2）从应用的角度

各种车身控制ECU是网络应用领域中（包括CAN和LIN网络），充分利用兼容的闪存MCU的一个实例。一辆汽车的服役年限在不断延长，目前可达10年以上。汽车厂商能够利用闪存MCU的现场编程特性，对汽车的ECU进行系统功能的升级，或在汽车返回经销商处进行例行维护时，对子系统模块进行检测。由于车身控制器可对汽车座椅、车窗、门锁、安全气囊、照明和雨刷等功能进行控制，因此各种车身控制ECU的性能与可靠性将直接影响驾乘人员的舒适度与安全性。

这些复杂的系统模块包含了各种车身控制ECU，并由闪存MCU控制，这就需要一个有软硬件工程师和系统工程师组成的团队来进行设计、开发和批量生产。开发时间通常在一年以上。软件投资相当可观，有些软件代码甚至超过了5万行。因此，是否拥有一个相互兼容的闪存MCU系列，将对软件工程师的生产效率产生巨大的影响。由于汽车市场竞争激烈，能够做到软件重用，以便迅速而有效地修改车身控制ECU的功能，可使汽车厂商对用户的反馈做出更快捷的响应。而且，如果具备新功能的汽车能够更快地投放市场，汽车销量的增加将为汽车厂商带来更高的收入。闪存MCU正是成本有效地获得这个能力的关键因素。

（3）从闪存技术的角度

非易失存储器（NVM）单元是闪存技术的基础。其耐用性、数据保存期、温度、工作电压、工作频率和编程时间等性能参数均对具体的应用如何选择最适当的闪存技术起着重要的作用。这些参数对于器件的可靠性也非常关键。闪存有多种类型而且还存在多种闪存单元的设计方法，因为一种设计方法无法满足所有应用的要求。

所有NVM存储器都采用某种类型的浮栅拓扑布局，浮栅被诸如氧化层等的绝缘材料完全隔离。电子可以穿越氧化层的边界，电子在编程时进入浮栅，而在擦除时离开栅极。带有浮栅的晶体管则成为存储器的位。

编程和擦除操作的两种方法。编程操作可以采用沟道热电子（CHE）法或Fowler-Nordheim隧道效应（FN）法。擦除操作则可以采用FN法或发射法。CHE利用栅极、汲极和源极的结合电压为电子提供足够的能量，使其从沟道迅速跳跃到浮栅上。在编程时，FN法在栅极施加高电压，在汲极施加零伏电压，为电子开通了一条通往浮栅的隧道。而在擦除时，电势正好相反，使电子从浮栅离开。发射法是一种只能用于擦除的操作，它出现在存储单元结构中的高应力区，电子在此区域离开浮栅。

汽车车身控制应用中的MCU选择适当的闪存单元技术时，应考虑下列因素：耐用性、温度、工作电压和频率、编程时间。还应对下列关键性能进行严格的评估：在极限工作温度与电压范围下是否具备出色的可靠性、是否具备成本效益高的编程时间、是否可同时有效地支持程序和数据阵列。

2、汽车应用中采用哪种技术的闪存MCU最佳？

对于汽车网络中需要分布式MCU，且其程序存储器一般不超过64/128K字节的汽车应用而言，基于PMOS沟道电可擦单元（PEEC）技术的闪存MCU是最理想的选择。EEC技术非常适合苛刻的汽车环境。闪存单元是针对嵌入式应用而专门设计的，并以最小的高压余量为取得最小的单元尺寸进行了优化。闪存单元由两枚晶体管组成，她们相互融合后，得到比采用FLOTOX或其它技术更小的高压电荷泵，而可靠性更高。它在隧道电解氧化层上形成了较小的应力，提供了性能指标。此外，PEEC是到目前为止最可靠的闪存技术，这应部分归因于它利用了FN法在编程和擦除操作中的出色表现。

PEEC高耐用性的另一个好处是其早期失效率筛选更为有效，这是由于可在出厂前对其进行几千次的擦/写操作。当配合进行高温烘烤以检验其数据保存性能时，这种筛选还可以显著降低现场失效率。

出来用于程序和数据存储器阵列以外，闪存单元还可用于被连续读取的分布式配置与校准熔丝中。与RAM锁存器相比，闪存单元更加理想也更受青睐，因为前者易受噪音和静电放电的影响。一旦RAM锁存器中的信息遭破坏，MCU就可能无法从错误的工作状态下恢复。

3、兼容性的作用

灵活性与兼容性相结合可达到珠联璧合的效果。为各种ECU选择闪存MCU系列时，兼容性－包括软件兼容性和引脚兼容性，必须为该ECU提供技术支持的开发团队所考虑的关键因素。具体地说，这种兼容性指的是各种封装之间的软件兼容以及引脚对引脚的兼容性。支持软件无缝移植的架构将设计团队节省大量的时间和金钱。此外，软件的重用还可以提供开发团队的生产效率。

除软件外，引脚兼容性也可显著节省时间和金钱。例如，假定一个车身ECU使用28引脚的闪存MCU，且程序存储器已经使用95%，当出现新的需求要增加50%的软件量时，可用一片具有足以容纳扩充软件的程序存储器，而且与原先的MCU引脚兼容的闪存MCU取代它，这是一条最有效的升级途径。这样做无需更改印刷电路板，也不必将任何库存报废，不仅在产品开发领域，而且在物流管理领域均节约了成本。

4、结论

当前，汽车电子领域的设计人员面临着源源不断的挑战，选择相互兼容的闪存MCU是极其重要的。作为电子控制单元的核心，必须能够为设计人员提供灵活性和广泛的兼容器件，以解决其下一个项目以及随后更多项目的设计需求。基于PEEC技术的兼容MCU提供了又一个成本效益高的方法，以满足汽车用户不断变化的需求。PEECMCU中采用FN法进行编程和擦除，使设计人员获得了非常可靠的闪存单元。此外，更高的耦合率降低了编程电压，缩短了编程时间，并改善了ECU的整体生产过程。还有其支持单字节擦除和编程的能力也带来更加灵活的选择。兼容的闪存MCU无疑是应对ECU设计的开发挑战，使汽车厂商在全球市场制胜的法宝。