車規(guī)級(jí)芯片MCU與車規(guī)級(jí)芯片封裝清洗介紹
汽車電子中所使用的半導(dǎo)體即車規(guī)級(jí)芯片，主要有主控芯片（MCU/SoC），功率芯片（IGBT），傳感器芯片(CIS)和存儲(chǔ)芯片(Flash)四大類，車規(guī)級(jí)芯片廣泛應(yīng)用于汽車的動(dòng)力系統(tǒng)、智能座艙及自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，是汽車電子不可或缺的核心元器件。
一、MCU芯片介紹
MCU即微控制單元（Micro Controller Unit），又稱單片機(jī)（Single Chip Microcomputer），是將CPU、存儲(chǔ)、外圍功能都整合在單一芯片上具有控制功能的芯片級(jí)計(jì)算機(jī)，作為高度集成的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、處理功能強(qiáng)、低電壓和低功耗、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)控制、儀器儀表、家電等領(lǐng)域。
在汽車電子的各個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，往往需要采用車用MCU（車用微控制器）作為運(yùn)作控制的核心，負(fù)責(zé)各種信息的運(yùn)算處理，用于汽車的動(dòng)力總成、輔助駕駛、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、底盤(pán)安全、信息娛樂(lè)以及車身電子等方向。
1 . MCU的基本結(jié)構(gòu)
構(gòu)成MCU的幾個(gè)重要組件包括：
（1）中央處理器（CPU）
CPU是單片機(jī)的大腦。它由算術(shù)邏輯單元(ALU)和控制單元(CU)組成。CPU讀取、解碼和執(zhí)行指令以執(zhí)行算術(shù)、邏輯和數(shù)據(jù)傳輸操作。
（2）存儲(chǔ)單元
任何計(jì)算系統(tǒng)都需要兩種類型的存儲(chǔ)器：程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。程序存儲(chǔ)器，顧名思義，包含程序，即要由CPU執(zhí)行的指令。另一方面，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器需要在執(zhí)行指令時(shí)存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)。通常，程序存儲(chǔ)器是只讀存儲(chǔ)器（ROM），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）。
（3）輸入/輸出端口
單片機(jī)與外部世界的接口由輸入/輸出端口（I/O端口）提供。開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)等輸入設(shè)備以二進(jìn)制數(shù)據(jù)的形式從用戶向CPU提供信息。CPU在接收到來(lái)自輸入設(shè)備的數(shù)據(jù)后，執(zhí)行適當(dāng)?shù)闹噶畈⑼ㄟ^(guò)LED、顯示器、打印機(jī)等輸出設(shè)備做出響應(yīng)。
（4）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器
單片機(jī)的重要組件之一是定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。它們提供時(shí)間延遲和計(jì)數(shù)外部事件的操作。此外，定時(shí)器和計(jì)數(shù)器可以提供函數(shù)生成、脈寬調(diào)制、時(shí)鐘控制等。
（5）總線
單片機(jī)的另一個(gè)重要組件，但很少講到，它就是系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線是一組連接線，將CPU與其他外圍設(shè)備（如內(nèi)存、I/O端口和其他支持組件）連接起來(lái)。
2 .MCU的工作原理 MCU的工作原理是逐條執(zhí)行預(yù)存指令的過(guò)程，不同類型的單片機(jī)有不同的指令系統(tǒng)。為了讓一個(gè)單片功能自動(dòng)完成某項(xiàng)具體任務(wù)，必須將所要解決的問(wèn)題編成一系列的指令，并且這些指令必須是由一個(gè)單獨(dú)的函數(shù)來(lái)識(shí)別和執(zhí)行的，這樣一系列指令的集合就變成了程序，這些程序需要預(yù)先儲(chǔ)存在有存儲(chǔ)能力的存儲(chǔ)器中，也就是我們常說(shuō)的內(nèi)存。 由于程序是按順序執(zhí)行的，因此程序中的指令也是一條條地存儲(chǔ)，MCU在執(zhí)行程序時(shí)要將這些指令逐個(gè)提取并執(zhí)行，必須擁有能夠跟蹤指令所在存儲(chǔ)單元的功能，這個(gè)部分就是程序計(jì)數(shù)器PC(包括CPU在內(nèi))，當(dāng)程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，PC將會(huì)被分配到程序中每一條指令的存儲(chǔ)單元，并一一執(zhí)行該項(xiàng)指令，PC中的內(nèi)容自動(dòng)增加，增加量由這個(gè)指令長(zhǎng)度決定，每一條都指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。 內(nèi)核架構(gòu)是影響MCU性能的一個(gè)關(guān)鍵要素，更優(yōu)秀的運(yùn)算單元需要更先進(jìn)的內(nèi)核架構(gòu)。十幾年前，各大MCU廠商均采用各自的內(nèi)核，如瑞薩采用RX內(nèi)核，飛思卡爾采用PowerPC，微芯采用PIC，Atmel采用AVR。隨著ARM推出Cortex-M架構(gòu)并開(kāi)展了獨(dú)特的開(kāi)創(chuàng)IP授權(quán)的模式，以其軟件代碼的共享和高兼容性、高密度指令集等特點(diǎn)，現(xiàn)已逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。 3 .車規(guī)MCU的種類 車規(guī)MCU按位數(shù)可分為8位、16位和32位。位數(shù)即MCU單次處理數(shù)據(jù)寬度，位數(shù)越高，MCU性能越強(qiáng)。 8位MCU成本/功耗低，便于開(kāi)發(fā)，性能可滿足大部分場(chǎng)景需要，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)功能如風(fēng)扇、雨刷、天窗，座椅控制等領(lǐng)域。32位MCU運(yùn)算能力更強(qiáng)，能滿足高速處理的需求，多用于解決復(fù)雜場(chǎng)景問(wèn)題，如汽車智能座艙、車身控制、輔助駕駛，行車安全系統(tǒng)等領(lǐng)域。32位的CPU內(nèi)核以ARM為主流架構(gòu)，由于CPU指令集龐大，軟件開(kāi)發(fā)難度較高，單價(jià)一般數(shù)倍于8位MCU，因而也有較高的研發(fā)壁壘。
從不同位數(shù)MCU規(guī)模占比來(lái)看，目前全球MCU芯片產(chǎn)品以32位為主。受益于其體積小性能優(yōu)的特性以及汽車智能化的趨勢(shì)，32位MCU銷售額占比已經(jīng)從2010年的38.1%提升至2015年的53.7%，進(jìn)而躍升至2021年65.8%。隨著汽車智能化和電動(dòng)化進(jìn)一步發(fā)展，汽車電子功能將日趨復(fù)雜，勢(shì)必推動(dòng)車規(guī)MCU向更高性能，更小尺寸，更低功耗的方向發(fā)展，32位芯片占比有望進(jìn)一步提高。
4.車規(guī)級(jí)芯片清洗劑
芯片封裝清洗：合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。
水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。
污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。
這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹(shù)脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來(lái)而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹(shù)脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開(kāi)路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。
推薦使用合明科技水基清洗劑產(chǎn)品。
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以上為本公司一些經(jīng)驗(yàn)的累積，因工藝問(wèn)題內(nèi)容廣泛，沒(méi)有面面俱到，只對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題作分析，隨著電子產(chǎn)業(yè)的不斷更新?lián)Q代，新的工藝問(wèn)題也不斷出現(xiàn)，本公司自成立以來(lái)不斷的追求產(chǎn)品的創(chuàng)新，做到與時(shí)俱進(jìn)，熟悉各種生產(chǎn)復(fù)雜工藝，能為各種客戶提供全方位的工藝、設(shè)備、材料的清洗解決方案支持。
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