加速基礎(chǔ)芯片國產(chǎn)替代：從CANLIN收發(fā)器開始

如今車上出現(xiàn)越來越多的車載電子設(shè)備，而電子設(shè)備和中控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)收集與傳遞都需通過車載網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。CAN收發(fā)器是車載與工業(yè)底層通訊關(guān)鍵元器件，國內(nèi)市場此前長期被國外芯片廠商所占據(jù)。

有人筑墻，就有人破壁。芯力特基于自主核心知識產(chǎn)權(quán)，通過單芯片集成TVS器件、共模輻射抑制電路、低功耗設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)，率先推出自主研發(fā)高品質(zhì)CAN系列芯片，打破歐美等發(fā)達(dá)國家的技術(shù)壟斷。

在2022年9月15日的2022第五屆自動駕駛與人機(jī)共駕論壇中，湖南芯力特電子科技有限公司汽車電子業(yè)務(wù)總監(jiān)王閏星坦言，“在自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的大算力高端芯片上，我們跟國外的品牌相比目前仍需進(jìn)一步努力；但在CAN/LIN收發(fā)器基礎(chǔ)芯片上，我們有信心把它做好。”目前在比亞迪、東風(fēng)、廣汽、長城、上汽等主機(jī)廠中，芯力特的產(chǎn)品已投入批量應(yīng)用，得到了市場的充分驗證。

主流車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：CAN與LIN總線

車聯(lián)網(wǎng)作為智能網(wǎng)聯(lián)時代的技術(shù)支撐，近年來其重要性愈發(fā)顯著。車載通信網(wǎng)絡(luò)包括CAN總線、LIN總線、FlexRay總錢、MOST總線、以太網(wǎng)等，隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，CAN、LIN總線在汽車網(wǎng)絡(luò)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，可用于智能座艙、輔助駕駛、汽車照明、汽車電源與電機(jī)、底盤與動力系統(tǒng)、車身控制等領(lǐng)域。同時，實現(xiàn)不同性質(zhì)、不同速率之間的網(wǎng)絡(luò)通信也成為必須要解決的問題。

控制器局域網(wǎng)CAN（Controller Area Network）最初由德國Bosch公司設(shè)計，應(yīng)用于汽車的監(jiān)測和控制。作為一種可靠性高、功能完善的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式，CAN逐步被廣泛用于各種控制領(lǐng)域，成為車載與工業(yè)底層通訊關(guān)鍵元器件。

本地互連網(wǎng)LIN（Local Interconnect Network）是面向汽車地段分布式應(yīng)用的低成本串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。LIN作為一種輔助性的總線網(wǎng)絡(luò)，旨在為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)（例如CAN總線）提供輔助功能，通常用于門開關(guān)、后視鏡、燈光控制、天窗等處。

圖片來源：芯力特

近年來，在芯片領(lǐng)域，尤其是CAN收發(fā)器領(lǐng)域，國外知名廠商的芯片價格不斷攀升，且處于嚴(yán)重缺貨狀態(tài)，急需尋求國產(chǎn)芯片替代。

對此，芯力特針對CAN與LIN應(yīng)用推出多款收發(fā)器芯片，旨在加速實現(xiàn)“缺芯”和漲價背景下的國產(chǎn)化替代。

CAN芯片迎來國產(chǎn)替代機(jī)遇

CAN網(wǎng)絡(luò)在汽車中的作用就如同人體中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，車端各零部件和ECU之間的通信都離不開CAN-Bus，CAN收發(fā)器在車載網(wǎng)絡(luò)中的重要性不言而喻。

CAN收發(fā)器芯片作為接口芯片，設(shè)計時需考慮耐壓能力、ESD等特性。因其較高的設(shè)計門檻，相關(guān)技術(shù)和市場此前為國外廠商所壟斷。關(guān)鍵技術(shù)不能受制于人，近年來，在“缺芯”潮下，相關(guān)技術(shù)不斷攻關(guān)突破，以芯力特為代表的本土廠商逐漸崛起，推出一系列CAN收發(fā)器芯片。

芯力特的CAN收發(fā)器已經(jīng)過多次迭代，2018年就成功量產(chǎn)國內(nèi)首款可用于汽車領(lǐng)域的CAN總線收發(fā)器SIT1040、SIT050，2020年推出的支持CAN FD的SIT1044、SIT1042、SIT1051等為第二代產(chǎn)品，2022年又推出了支持低功耗應(yīng)用、功能更復(fù)雜的第三代SIT1043、SIT1145等型號，2023年還計劃推出集成電源和看門狗等功能的CAN SBC系列芯片。

目前，芯力特CAN收發(fā)器系列芯片已廣泛應(yīng)用于汽車BMS系統(tǒng)、車載ECU、儀表控制盤、車身控制、智能駕駛、車載診斷儀、工業(yè)PLC、電梯控制器、電力保護(hù)裝置等諸多領(lǐng)域。

隨著汽車步入智能網(wǎng)聯(lián)時代，經(jīng)典CAN總線已難以滿足車載網(wǎng)絡(luò)日益提高的帶寬和數(shù)據(jù)速率靈活性的要求，更高速率的CAN芯片需求呼之欲出，CAN FD（CAN with Flexible Data rate）應(yīng)運而生。

可整板休眠、遠(yuǎn)程喚醒的CAN?FD芯片

CAN FD是一種基于傳統(tǒng)CAN總線標(biāo)準(zhǔn)而構(gòu)建的通信協(xié)議，其作用與CAN的物理層作用相同，都是將3.3V或5V的邏輯信號轉(zhuǎn)換成差分信號。與傳統(tǒng)CAN相比，CAN FD數(shù)據(jù)傳輸率從1Mbps提升至5Mbps；數(shù)據(jù)有效負(fù)荷增加8倍，達(dá)到最高支持64字節(jié)的有效負(fù)荷。此外，CAN FD還改善了錯誤幀漏檢率，因其更優(yōu)的性能被視作下一代主流汽車總線系統(tǒng)。

2020年，芯力特量產(chǎn)了國內(nèi)首款CAN FD系列芯片SIT1042，它的推出進(jìn)一步填補(bǔ)了國內(nèi)CAN FD芯片領(lǐng)域空白。此后又繼續(xù)推出SIT1044、SIT1051、SIT1057等系列產(chǎn)品。下圖是芯力特四代車規(guī)級CAN收發(fā)器芯片的開發(fā)路線。

圖片來源：芯力特

2022年，芯力特持續(xù)發(fā)力推出支持低功耗應(yīng)用的CAN FD產(chǎn)品，其中就包括支持整板休眠的SIT1043系列。

SIT1043是第三代CAN FD產(chǎn)品，是一款應(yīng)用于CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口芯片，支持5Mbps靈活數(shù)據(jù)速率，具有在總線與CAN協(xié)議控制器之間進(jìn)行差分信號傳輸的能力。SIT1043總線端口耐壓可達(dá)-58V至+58V，接收器共模輸入電壓達(dá)到-30V至+30V，適用于12V或24V應(yīng)用系統(tǒng)。

SIT1043采用多電源供電，擁有多種系統(tǒng)保護(hù)和診斷功能以提高器件和CAN的穩(wěn)定性。另外，SIT1043擁有正常工作模式、靜音模式、待機(jī)模式、睡眠等待模式和睡眠模式等五種工作模式，在低功耗模式下支持本地喚醒與遠(yuǎn)程功能，這一模式能極大節(jié)省 CAN 總線應(yīng)用系統(tǒng)的電力。

SIT1043帶INH引腳功能，能夠控制給系統(tǒng)供電的LDO，使系統(tǒng)在休眠模式下關(guān)閉LDO輸出，達(dá)到最低功耗，以滿足低功耗需求。

圖片來源：芯力特

目前SIT1043主要應(yīng)用于汽車通信領(lǐng)域，如車身控制系統(tǒng)、汽車網(wǎng)關(guān)、高級輔助駕駛系統(tǒng)（ADAS）、信息和娛樂系統(tǒng)、BMS等，未來將廣泛應(yīng)用于各個ECU模塊，為新能源汽車節(jié)省功耗，增加續(xù)航能力起到重要作用。

低功耗、高性能LIN收發(fā)器芯片

芯力特自主研發(fā)的LIN收發(fā)器芯片SIT1021Q是LIN網(wǎng)絡(luò)主/從協(xié)議控制器和LIN物理總線間接口器件，可應(yīng)用于車載和工業(yè)控制等領(lǐng)域，適用于1kbps至20kbps傳輸速率的車載網(wǎng)絡(luò)。兼容“LIN 2.x/ISO 17987-4:2016 (12V)/SAE J2602”標(biāo)準(zhǔn)，輸入電平和3.3V與5V器件兼容。

據(jù)了解，該芯片總線端口耐壓達(dá)到±42V以上，?具有高耐壓、低漏電、高電磁兼容能力、超低功耗的休眠模式等特點。

SIT1021Q具有超低功耗休眠模式，芯片在休眠模式下，流過VBAT腳電流典型值僅為3uA；

目前SIT1021Q對標(biāo)的國外廠商同類產(chǎn)品主要為恩智浦TJA1021，SIT1021Q可PIN TO PIN與之兼容，引腳分布圖如下：

圖片來源：芯力特官網(wǎng)

圖片來源：恩智浦官網(wǎng)

兩款收發(fā)器都具有低功耗休眠模式、TXD顯性超時功能、支持3.3V與5V MCU系統(tǒng)通信、本地喚醒與遠(yuǎn)程喚醒、總線限流保護(hù)功能、使用INH引腳控制外部穩(wěn)壓器、電池欠壓保護(hù)功能、過溫保護(hù)功能、總線限流保護(hù)功能。另外，SIT1021Q與TJA1021工作模式之間的切換方式、典型應(yīng)用電路都一致，同時SIT1021Q已通過與LIN協(xié)議的一致性測試。

基于以上原因，兩款LIN收發(fā)器可以PIN TO PIN兼容，在LIN網(wǎng)絡(luò)中可以兼容可靠通訊，因而更容易實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

目前，SIT1021Q成為芯力特廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)LIN型號。除了SIT1021Q，2022年芯力特還持續(xù)推出雙路的SIT1022Q、四路的SIT1024Q系列，以及集成LDO的Mini LIN SBC芯片SIT1028Q等多款產(chǎn)品，期望以兼具低功耗與高性能特性的LIN芯片實現(xiàn)國產(chǎn)替代的最優(yōu)解。

芯力特：從通信接口芯片開始

芯力特電子科技有限公司是一家由留學(xué)歸國人員創(chuàng)辦，專注于汽車與工業(yè)類芯片的國家高新技術(shù)企業(yè)。該公司面向國家需求，以盡心盡力做特殊芯片為己任，圍繞汽車電子以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域進(jìn)行相關(guān)技術(shù)攻關(guān)。

近年來芯力特在汽車電子領(lǐng)域不斷耕耘，堅持自主創(chuàng)新，成為國內(nèi)第一家同時擁有車載CAN、LIN收發(fā)器芯片的模擬IC廠商。自2018年成功量產(chǎn)國內(nèi)第一款自主研發(fā)CAN總線芯片SIT1040以來，芯力特陸續(xù)發(fā)布了40余款CAN、CAN FD、LIN收發(fā)器芯片，有效填補(bǔ)國內(nèi)缺失。

在通信類接口芯片這一細(xì)分領(lǐng)域，芯力特目前是國內(nèi)產(chǎn)品系列最全，出貨量最大，產(chǎn)品最成熟的IC設(shè)計公司。當(dāng)前，芯力特的CAN/CAN FD/LIN系列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于多家主機(jī)廠和三百余家Tier1企業(yè)。

此前，國內(nèi)主機(jī)廠對于國產(chǎn)芯片品牌仍普遍處于觀望狀態(tài)，然而近年來本土廠商的技術(shù)進(jìn)步讓“中國芯”有了越來越多的用武之地。正如王閏星所言，CAN/LIN收發(fā)器等基礎(chǔ)芯片或?qū)⒊蔀閲a(chǎn)芯片贏得話語權(quán)的一大突破口。在芯片受到不確定因素影響，極易出現(xiàn)供應(yīng)缺口的今天，主機(jī)廠在給國產(chǎn)芯片更多機(jī)會的同時，也能規(guī)避供應(yīng)商過于集中帶來的供應(yīng)鏈風(fēng)險。

可以預(yù)見的是，在未來的智能電動車時代，芯力特等中國本土芯片廠商必將占據(jù)一席之地。