隨著新能源汽車爆發的需求，美國又卡脖子，我國車規芯片的高速發展將成為必然，也是賭國運的嘗試。所行之路必然艱辛，但堅信它可成！ 大量芯片公司的崛起，能做的就是了解他，支持他，招聘干起！
1.概述
隨著處理器技術的不斷發展，CPU( Unit)的發展逐漸出現三種分支，分別是MCU(Micro Unit，微控制器單元) 和MPU（Micro Unit，微處理器單元）和DSP( /)數字信號處理器。
MCU在應用中比較常見的就是ST的芯片，比如STM32，就是通常所說的單片機（注意：MCU與單片機還是有細微的差異，不可等同）。而MPU可以認為是MCU的升級版，它的處理性能會比MCU更強，典型如ARM 公司-A系列的片子。
MPU的全稱是Micro Unit，MCU的全稱是Mirco Unit。這兩個詞都以Micro開頭，表明了這是計算/控制單元小型化后出現的技術。事實上，這是由于集成電路技術進步帶來的計算機系統集成程度提高的結果。原來有多片分立的元件組成的計算機系統向高度集成化發展，多個芯片/元件的功能在向一顆芯片集中，這是一個大的技術演進的背景。
DSP目前常用的就是TI（德州儀器）的芯片，TI生產的C2000系列的DSP目前應用是比較廣泛的，它的優勢就是有浮點運算內核，特別是在進行大量浮點運算的時候會比MCU展現出巨大的優勢。
目前在汽車朝智能化和電動化演進的過程中，車規級芯片常涉及到 MCU、MPU與DSP，下面從各個方面對上述車規級芯片進行對比。
2.MCU
MCU顧名思義就是控制單元，由于主要完成“控制”相關的任務，所以被稱為。也就是根據外界的信號（刺激），產生一些響應，做一些簡單的人機交互。對于這種需求，通常不需要芯片主頻太高。
早期8051系列主頻約10MHz~20MHz，以12個周期執行一條指令。經過多年迭代最終達到。其次就是處理能力不用太強，8位的MCU長期是微控制器的主流。后來16位的MCU逐步開始占領市場。而隨著ARM的32位MCU的出現，主要是-M系列，相應的MCU也開始逐步擴大市場。目前的MCU以ARM、ST、NXP公司的產品為主要代表。這些MCU的主頻一般也是在幾十MHz到100多MHz的量級。其次由于執行的“控制相關”任務，通常不需要支持復雜的圖形界面和處理能力。在MCU上完成的任務大多是一些簡單的刺激-響應式的任務數字信號處理器dsp應用100例下載，且任務類型單一，執行過程簡單。
在這種情況下，一般不需要MCU去執行功能復雜、運算量大的程序，而通常不需要運行大型操作系統來支持復雜的多任務管理。這就造成了MCU一般對于存儲器的容量要求比較低。
以ST系列為例，開發平臺一般就是MDK，由于MDK用戶比較多，每一個版本基本都在做改善，提供更好的用戶體驗。ST在開發的時候提供各種庫進行開發比如HAL庫以及LL庫等。
3.MPU
MPU帶有，顧名思義是處理器。處理器就是能夠執行“處理”功能的器件。具備這個詞的器件很多。比如CPU就被稱為“中央處理器”，那既然有“中央”就應該有“外圍”。GPU在經典的桌面計算機中就是一個典型的“外圍”處理器，主要負責圖形圖像處理和圖形圖像顯示。當然，今天由于AI的崛起，GPU變身成為了人工智能的訓練神器。 帶“P”的還有DSP，數字信號處理器， 一種專門為了數字信號處理而生的“領域專用處理器”。所以這些帶P的處理器，都是要具備“處理”能力的。所需要處理的自然是數據或信息。也就是說處理器本身都需要較為強大的數據處理/計算能力。以GPU為例，正是由于它強大的并行浮點運算能力才能支持高速的圖像處理，使音視頻播放、多媒體技術成為可能。同樣由于這樣的處理能力使之在AI時代基于它的多個微核心組成的強大并行處理能力，發揮出了巨大的作用。
處理器的核心作用就是一定要處理/運算能力強，能夠執行比較復雜的任務。而微處理器，其實就是微型化或集成化了的處理器。MPU就是把傳統的CPU之外原屬于“芯片組”的各類接口和部分“外設”集成到一起而形成的“外圍處理器”。
MPU從一開始就定位了具有相當的處理和運算能力，一般需要運行較大型的操作系統來實現復雜的任務處理。因此這就決定了MPU應具備較高的主頻，和較為強大的運算能力。MPU很早就演進到了32位處理器，現在更是開始大力普及64位。現在MPU領域，具有絕對影響力的Arm公司一開始就目標就是要做32位，典型如-A 系列。同時MPU也一直追求實現較高的主頻。早期經典的Arm 9系列MPU頻率就在-。現在手機上使用的高端MPU更是到達了3GHz，和主流的桌面處理器已經達到一個級別。和通用的桌面處理器一樣，MPU現在也普遍朝“多核化”發展。
為了支撐MPU相比MCU強大的算力，使得“物盡其用”。必然要求在MPU上運行比較復雜的、運算量大的程序和任務，通常需要有大容量的存儲器來配合支撐。
而大容量的存儲器難以被集成到以邏輯功能為主的MPU內部，因此MPU現在要運行起來通常需要“外掛”大容量的存儲器。主要是大容量的DDR存儲器和FLASH。在手機領域前者被稱為“運存”而后者被稱為“閃存”。 為了支撐運行復雜操作系統和大型程序，往往還需要MPU中集成高性能的存儲控制器、存儲管理單元（MMU）等一整套復雜的存儲機制和硬件。
所以從形態上看，MPU由于需要運行對處理能力要求復雜大程序，一般都需要外掛存儲器才能運行起來。而MCU往往只是執行刺激-響應式的過程控制和輔助，功能比較單一，僅僅需要使用片上集成的小存儲器即可。這是區別MPU和MCU的重要表象，但不是核心原因。
4.DSP
DSP（ ）即數字信號處理技術，DSP芯片即指能夠實現數字信號處理技術的芯片。相比于通用CPU公司Intel、AMD的復雜指令集CSIC的X86架構， DSP通常使用馮·諾依曼和哈佛架構等。這些更簡單的硬件架構通常用于DSP，因為它們在與精簡的指令集架構（ISA）典型如ARM公司RISC架構配對時足以進行數字音頻處理。
DSP具有專門的硬件乘法器，廣泛采用流水線操作，提供特殊的DSP指令，可以用來快速的實現各種數字信號處理算法。典型的主要是TI生產的28系列芯片，常用的有32位定點DSP處理器和32位浮點DSP處理器。以28335為例，28335比MCU多了互補的PWM輸出外設以及編碼器正交單元QEP外設。像常用的ADC，SPI以及串口等外設兩片都會有，這也正是DSP用來做電機控制的原因。TI系列開發的平臺，常用的就是CCS(Code )工具。
具體而言，DSP芯片一般具有如下的一些主要特點：
（1） 在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法。
（2） 程序和數據空間分開，可以同時訪問指令和數據。
（3） 片內具有快速RAM，通常可通過獨立的數據總線在兩塊中同時訪問。
（4） 具有低開銷或無開銷循環及跳轉的硬件支持。
（5） 快速的中斷處理和硬件I/O支持。
（6） 具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器。
（7） 可以并行執行多個操作。
（8） 支持流水線操作，使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行。
與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。
實際在車載應用中，DSP主要是為音頻信號處理而設計的微處理器。DSP基本上是一個為解決音頻處理問題而優化的CPU。就像CPU一樣，DSP芯片是音頻硬件的重要組成部分，使數字音頻操作成為可能。DSP已經變得如此重要，以至于音頻設備可能會在其電路中集成一個或幾個DSP。在車上聽音樂涉及到的 DSP 應用程序主要有以下幾類：
DSP 相對于通用處理器的優勢主要體現在： 像CPU這樣的通用處理器可以執行數百條指令，并封裝比DSP更多的晶體管。這些事實可能會引發一個問題，即為什么DSP是音頻的首選微處理器，而不是更大，更復雜的CPU。 DSP與其他微處理器相比使用的最大原因是實時音頻處理。DSP架構的簡單性和有限的ISA使DSP能夠可靠地處理輸入的數字信號。借助此功能，實時音頻表演可以實時應用均衡和濾波器，而無需緩沖。
DSP的成本效益是它們比通用處理器使用的另一個重要原因。與其他需要復雜硬件和具有數百條指令的ISA的處理器不同，DSP使用更簡單的硬件和具有幾十條指令的ISA。這使得DSP更容易，更便宜，更快速地制造。
最后，DSP更容易與電子設備集成。由于晶體管數量較少數字信號處理器dsp應用100例下載，與CPU相比，DSP需要的功率要少得多，并且物理上更小，更輕。這使得DSP可以安裝在藍牙耳機等小型設備中，而不必擔心電源以及增加設備過多的重量和體積。
DSP是音頻相關電子產品的重要組成部分。其小巧、輕便、經濟、節能的特性使即使是最小的音頻設備也能提供主動降噪功能。如果沒有DSP，車載音頻設備將不得不依賴通用處理器，甚至是笨重的電子元件，這些元件需要更多的資金，空間和功率，同時提供較慢的處理能力。
5.FPGA
FPGA叫場可編程門陣列（Field- gate array），還有一種CPLD叫復雜可編程邏輯器件。FPGA有很多零散的與，或，非門電路塊，可以通過編程（或畫電路圖）把它們連接起來，從而連接組成很復雜的組合邏輯或時序邏輯，甚至可以內置一個CPU，MCU或DSP芯片。
給DSP寫程序和給多核CPU寫程序以及給GPU寫程序，都沒有太大區別，DSP有完善的C語言編譯器。目前高端的FPGA中都集成了硬核DSP，FPGA主要采用硬件描述語言HDL，常用的主要有VHDL、 HDL、 和 C等編寫程序。
FPGA一般可以視為是DSP的集成和進階，它最大的特點是一種可以通過編程改變內部硬件結構，實現特定功能的芯片。FPGA具有的高速并行處理能力，其性能遠超過通用 DSP 處理器的串行執行架構，而且它接口的電壓和驅動能力都是可編程配置的，不像傳統的 DSP 要受指令集控制。
但FPGA最大的問題在于，DSP相比于FPGA具有明顯的成本優勢，對于一個性能較高的DSP大概也就百元（RMB）左右，但是一般大容量的FPGA售價都在千元以上。
其次，一般的應用DSP通常處理幾十M帶寬的數據綽綽有余，在車載音頻圖像領域用的很多，這也是需求量很大甚至是最大的市場，而FPGA通常處理百M以上瞬時帶寬的數據，通常用在軍工如宇航、衛星，天文等或其它一些特定場景、特定領域。
再次，從開發難度上看，DSP開發采用C/C++或類C，而FPGA采用專業的HDL編寫，開發人員少很多，一定程度上也限制了它的開發應用與普及推廣。
6.SOC
SOC指的是片上系統( on Chip)，MCU只是芯片級的芯片，而SOC是系統級的芯片，它既像MCU那樣有內置RAM、ROM同時又像MPU那樣功能強大，不單運行簡單的控制或運算程序，結合了MCU集成化與MPU強處理能力的優勢，還可以存放系統級的代碼，比如車機操作系統就運行在SOC芯片上。
高通的8155芯片就是一款目前最為強大的智能座艙SOC芯片，全稱是，它采用7納米工藝制造，具有八個核心，算力為8TOPS（也就是每秒運算8萬億次），可以最多支持6個攝像頭，可以連接4塊2K屏幕或者3塊4K屏幕，支持Wi-Fi6，支持5G，支持藍牙5.0。目前在車載SOC芯片領域，高通是絕對的領先者，國產新能源汽車威馬W6、小鵬P5、吉利星越L、蔚來ET7、集度汽車據稱都采用了8155芯片作為車載的SOC主力。車規級芯片的原型就是高通驍龍8155，目前國內還看不到有同一層次的競爭對手。車載SOC芯片等價于手機上的CPU。
7.總結
MCU芯片集成了片上外圍器件如小容量的存儲功能；MPU不帶外圍器件（例如存儲器陣列），是高度集成的通用結構的處理器，視為去除了集成外設的MCU；DSP運算能力強，擅長很多的重復數據運算、數字信號處理等，而MCU則適合不同信息源的多種數據的處理診斷和運算，側重于控制，速度并不如DSP。
MCU區別于DSP的最大特點在于它的通用性，反應在指令集和尋址模式中。DSP與MCU的結合是DSC，未來有可能將取代這兩種芯片。
FPGA應用在通信系統、數字信號處理、 視頻圖像處理、 高速接口設計等領域，覆蓋或超過了DSP的應用領域，但相應的價格與民用需求少限制了它的使用范圍，目前在車載/車規級芯片領域使用并不普及，或許未來隨成本的降低和智能車對芯片性能要求高會有更大的發展機遇。
SOC芯片是系統級的芯片，可以視為是車載芯片的主力，智能車內多屏幕、多攝像頭以及車可以隨時接入5G網絡進行數據通訊，實現智能座艙主要依賴的是車機SOC的性能和算力支持。