福特(Ford Motor)在1983年首次于Escort車系導入16位元英特爾(Intel)微控制器(MCU)為基礎的引擎噴射系統,，而汽車產業(yè)發(fā)展至今,，市面上許多高階汽車已搭載超過100個微處理器,，而當初的Escort僅搭載1個微處理器,。
據Semiconductor Engineering網站報導,，汽車內部系統控制所用的電子控制單元(ECU)設計,，這些規(guī)范都隨時間不斷演進,。福特汽車旗下創(chuàng)新部門全球執(zhí)行長Jim Buczkowski表示,，汽車的基本系統歷史悠久,，并隨著時間全面電子化且整合,，像是窗戶從手搖式、電動式,、演變到今日的智能型窗戶,。
最早的汽車電子系統各自獨立運作，燈光,、門鎖,、傳動、防鎖死煞車等功能的控制器系統均不同,，而現在廠商則漸漸把這些孤立的系統整合起來,。整合的第一階段是達到資訊分享,，像是感測汽車行駛速度而自動鎖上的門鎖，得將傳動控制系統與傳輸變化等系統連接成一網路,，相互溝通,、分享不同電子控制模組系統之間的訊號。
汽車廠商早已跳脫獨立控制系統,，導入控制器區(qū)域網路(Controller Area Network,；CAN)，未來也可望搭載乙太網路等高速通訊網路,，用以傳輸龐大資料與訊號,，整合更多微控制器功能在同一個單位當中，同步處理許多不同作業(yè),，不但降低成本也改善效能,。
傳統ECU主要以MCU作為基礎，相較之下,，先進駕駛輔助系統(ADAS)等新型系統需要不同的系統設計,，因為其效能需求完全在不同層次。此外,，ECU擁有更強大的核心,，而MCU無法繼續(xù)支持這些系統運行，尤其是相機為基礎的系統,。
而半導體公司正針對這類ECU做系統單芯片(SoC)設計,，因而擁有許多SoC的IP，必須透過28納米等進階制程技術才能實現這些SoC,。
SoC為基礎的ECU設計與MCU為基礎的設計大不同,，因為MCU是現成、標準型裝置,，因此有各式各樣的工具供選用,。然而，SoC并非標準裝置,，因此得先選用適當的IP來打造SoC,，而對于OEM而言，工具環(huán)境則較無受限,。
一臺汽車內一般有50個以上的ECU,，而ECU里面又有多重PCB與多重MCU、電源,、類比等半裝置,。Arteris執(zhí)行長認為ECU可多達145個，而多半是MCU,。每個主要的子系統都擁有1個SoC,，而多數功能由MCU執(zhí)行,。目前改變趨勢在于，汽車現在由更大的,、專門的子系統組成，而即時更新的最好方式就是透過SoC,。
電動汽車大廠Tesla并沒有強迫所有廠商一同電子化,，但Tesla的策略迫使汽車廠商重新思考汽車組成的方式。汽車的電子架構得重新設計,，才能即時更新,，安全芯片得部署于整個汽車系統內，而軟體也得重新構思,。
除了一般條件限制,、操作模式、政府規(guī)范等挑戰(zhàn)之外,，目前ECU設計的最大挑戰(zhàn)之一,，是在成本與電力、溫度條件限制之下,，讓高效能處理器達到安全功能標準,。此外，現代汽車由至少1億個原始碼組成,，而這些程式原始碼由不同公司與團隊設計,，且得符合高需求標準與安全系統，軟體復雜度也成為一大挑戰(zhàn),。
然而,，汽車產業(yè)很大一部分由汽車廠商主導，而一級(Tier 1)與二級(Tier 2)供應商往往對汽車廠商的要求有求必應,。近年ECU設計很大變化之一是汽車開放式系統架構(AUTOSAR) 系統建構,，替汽車廠商定義標準設計方式，讓廠商可以針對ECU軟體定義立下標準,、溝通方式,、資料類型與訊息等等。
AUTOSAR也讓汽車廠商與供應商有更多的訊息交換,，將獨立ECU樣本以數位格式傳送給一級供應商作為數位規(guī)格標準,。汽車產業(yè)與一般消費性市場不同，得注意許多安全需求與政府規(guī)范,，因此,，從傳統引擎轉型至電子系統的過程也較為繁瑣。
益華電腦(Cadence)的歐洲,、中東,、及非洲地區(qū)汽車行銷執(zhí)行長Robert Schweiger指出,，汽車產業(yè)的安全需求與政府規(guī)范影響面甚大，連帶間接影響到益華電腦這類電子公司及其IP產品,。
汽車產業(yè)目前注重減少碳排放,，低功耗技術變得相當重要，而這不僅影響電動汽車發(fā)展,，也針對傳統汽油車發(fā)展,。因為引擎、電源線等設計都會影響汽車的總重量,，進而影響整體碳排放,，此外，廠商設計ADAS車載安全系統時,，也得遵照政府的安全規(guī)范,。
益華系統驗證小組(Systems Verification Group)汽車安全部門產品管理執(zhí)行長Adam Sherer則指出，在開發(fā)汽車系統時,，往往比照醫(yī)療,、軍用、航空等產業(yè)驗證標準,，不但要執(zhí)行功能性驗證,，也得進行安全性驗證，這也使汽車產業(yè)與一般消費性市場作出區(qū)隔,。
現在,，汽車產業(yè)得想出要如何提供驗證所需的大量資料，而這意味著從OEM,、一級供應商,、IP等環(huán)節(jié)都得符合驗證需求，達到以ISO 9000為基礎,、可重復,、可追蹤的流程，且利用汽車安全整合等級(ASIL)作為品質標準評鑒,。
而汽車產業(yè)在過去一個世紀以來,，整體朝向安全性、穩(wěn)定性提升的趨勢發(fā)展,。過去10年間,，汽車產業(yè)也增加“效能”與“連接性”(connectivity)二種趨勢，其中效能包括油耗效能與碳排放效能,，而連接性指的是車載資訊娛樂系統為主的連接系統,，改善人們的駕駛體驗。
Ansys-Apache應用工程執(zhí)行長認為，多數現代汽車由四大電子子系統組成：分別是引擎與動力傳動控制單位,、安全控制子系統,、進階駕駛輔助子系統，以及車載資訊娛樂子系統,。而這四大電子子系統會控制車體操作與安全性能,，或將影響駕駛與用戶體驗。
近年來電子元件設計,、積體電路效能,、系統整合等層面提升，也改善汽車整體安全性,、穩(wěn)定性、效率,、以及連接性,。不過，在汽車運作環(huán)境當中,，電子與安全系統設計得有足夠穩(wěn)定性與抗干擾性,，承受攝氏-50~200度的溫差變化與高溫條件、電磁干擾等苛刻條件,。
汽車電子元件的溫度穩(wěn)定性,、電子遷移現象(electmigration) 、溫度感知疲乏(thermal aware fatigue)等狀態(tài)得先經過模擬測試驗證,，而半導體IC也得經過溫度模擬測試,，確認穩(wěn)定性與壽命影響。
這些IC得承受不同程度的電磁干擾,，例如感應放電式(inductive discharge)點火系統,、電源線放電等高能量干擾，以及天線輻射等低能量干擾,。而IC本身設計也得將自身運行中產生的干擾,，降至最小量。汽車所有重要元件都應通過抗電磁標準認證,，像是ISO1152,、ISO7673等等。
最后,，ECU的更新作業(yè)也是很重大的改變,。在過去，汽車電子系統無須不斷更新,，而現在汽車廠商為跟上消費性電子發(fā)展,，汽車廠商得導入手動或連網軟體更新功能，一有新標準或新應用就能更新ECU，包括車載資訊娛樂系統(infotainment)或儀表板(Instrument Cluster)等等,。