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近期，一則關(guān)于國內(nèi)車規(guī)級 MCU 的報道引起業(yè)界關(guān)注，報道稱“中國首家主攻車規(guī)?MCU?的芯片研發(fā)團(tuán)隊 -- 蜂馳高芯（天津）科技有限公司在中新天津生態(tài)城正式注冊成立，注冊資本 1 億元，致力于高端進(jìn)口芯片的國產(chǎn)替代?！?/p>
為什么是“中國首家”？難道目前國內(nèi)沒有車規(guī)級 MCU 公司嗎？筆者在汽車電子社群中做了市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)大家推薦的公司有的在做 SoC，有的只是有車規(guī)級 MCU 規(guī)劃，車載 MCU 真正實現(xiàn)量產(chǎn)的公司少之又少。
而全球的汽車市場對 MCU 的需求又是另一番景象。在汽車應(yīng)用中，從雨刷、車窗、座椅，到車載娛樂信息系統(tǒng)，幾乎都會用到 MCU 芯片來實現(xiàn)控制。iSuppli 報告顯示，一輛汽車中所使用的半導(dǎo)體器件數(shù)量中，MCU 芯片約占 30%。在汽車向智能化的演進(jìn)過程中，對安全、環(huán)保要求越來越高，因此對 MCU 的需求增長更快。IC Insights 預(yù)測，車用 MCU 銷售額將在 2020 年接近 65 億美元，隨后在 2021—2023 年器件漲幅逐步加大，最終預(yù)測年度將達(dá)到 81 億美元。?
賽普拉斯半導(dǎo)體公司汽車電子事業(yè)部亞太區(qū)市場總監(jiān)文君培向與非網(wǎng)表示，“汽車的電子化進(jìn)程在加速推進(jìn)，以國內(nèi)汽車廠商比亞迪和奇瑞為例，十年前每輛車配置十幾個電子節(jié)點，現(xiàn)在每輛車超過三四十個電子節(jié)點；再看國外汽車品牌，一輛寶馬 7 中配置電子節(jié)點達(dá)到 200-300 個，假設(shè)每個電子節(jié)點外掛一個 ECU 單元，MCU 的需求量將出現(xiàn)數(shù)十倍的增長。而且這只是從大的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來看，延伸到層級下面，還有更小的電子節(jié)點。”
不難看出，在汽車整體銷量下降的大背景下，汽車芯片市場似乎并不悲觀，原因就是汽車的電子化帶來的潛在需求。
圖源 |?Car and Driver
國內(nèi)車載MCU版圖
據(jù)統(tǒng)計，2017 年全球 MCU 市場規(guī)模約為 170 億美元，其中汽車電子類芯片占比 17%。2019 年，汽車應(yīng)用仍然是 MCU 最大的終端用戶市場，占 2019 年微控制器總銷售額的 39%左右。IC Insights 預(yù)測，隨著中國汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的快速發(fā)展，2020 年中國 MCU 市場規(guī)模將突破 500 億元。
傳統(tǒng)車用 MCU 市場仍然是瑞薩、恩智浦、德州儀器、英飛凌、賽普拉斯、意法半導(dǎo)體等國外半導(dǎo)體廠商的天下，同時高通、英偉達(dá)、英特爾等消費(fèi)電子巨頭也在極力進(jìn)入汽車半導(dǎo)體市場，那么國產(chǎn)車載 MCU 廠商發(fā)展到了什么階段？經(jīng)過市場調(diào)研，筆者找到四家公司已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的國內(nèi)公司，分別是杰發(fā)科技（四維圖新子公司）、上海芯旺微電子、賽騰微電子、中微半導(dǎo)體。
杰發(fā)科技（四維圖新旗下子公司）
杰發(fā)科技原本是聯(lián)發(fā)科旗下做車載產(chǎn)品的一個子公司，從 2010 年開始做車載信息娛樂芯片，在 2012 年實現(xiàn)量產(chǎn)，經(jīng)過多年發(fā)展，其 IVI 芯片產(chǎn)品在國內(nèi)后裝市場市占率接近 70%，隨后在此基礎(chǔ)上開始研發(fā)車載 MCU 產(chǎn)品。2017 年，四維圖新為了增強(qiáng)在車載服務(wù)方面的硬件實力，收購了杰發(fā)科技，杰發(fā)科技成為四維圖新旗下子公司。
2018 年 12 月，杰發(fā)科技推出了首顆車規(guī)級車身控制 MCU 芯片 AC781x 系列，基于 ARM Cortex-M3 內(nèi)核設(shè)計，主頻為 100MHZ，通過了 AEC-Q100 Grade 1，滿足 -40℃到 125℃的工作溫度，并且實現(xiàn)了客戶端量產(chǎn)。關(guān)于 AC781x 系列芯片到目前的出貨量以及實際產(chǎn)品性能，與非網(wǎng)已經(jīng)向四維圖新官方進(jìn)行了咨詢，到發(fā)稿時還未收到正式回復(fù)。
上海芯旺微電子
上海芯旺微電子(ChipON)專注于汽車級、工業(yè)級混合信號 8 位 MCU、32 位 MCU&DSC 芯片設(shè)計，十多年來一直專注基于自主處理器架構(gòu)的高可靠，高品質(zhì) MCU 器件的研發(fā)設(shè)計。ChipON 在工業(yè)級與汽車級 8 位 MCU 以及 32 位 MCU&DSC 采用了擁有自主 IP 的 KungFu8 和 KungFu32 內(nèi)核處理器架構(gòu)，迄今為止已成功向?qū)I(yè)芯片應(yīng)用市場輸送 KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S 等 8 位單片機(jī)產(chǎn)品，在 2019 年第四季度 ChipON 量產(chǎn)了基于 KungFu32 內(nèi)核的 32 位 MCU。ChipON 為用戶提供了完整的工具鏈，包括 IDE 集成開發(fā)環(huán)境、ChipON PRO 編程軟件、 仿真編程器，真正實現(xiàn)從芯片內(nèi)核設(shè)計到工具開發(fā)整個生態(tài)鏈的全自主。
賽騰微電子
賽騰微電子有限公司是一家面向汽車電子領(lǐng)域的集成電路設(shè)計企業(yè)，專注于汽車 / 新能源汽車用控制 SoC/ MCU 芯片、功率驅(qū)動器件以及相關(guān)應(yīng)用方案開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。2019 年 7 月，賽騰微宣布針對汽車 LED 尾燈流水轉(zhuǎn)向燈而量身定制的主控 MCU 芯片 ASM87F0812T16CIT 已通過國內(nèi)知名汽車廠家一系列上車測試認(rèn)證，出貨量超百萬顆。
據(jù)官方介紹，ASM87F0812T16CIT 是一款針對汽車 LED 尾燈控制而專門定制開發(fā)的高性能專用 MCU，該芯片選用通過 ISO/TS16949 認(rèn)證的汽車級 0.11um 嵌入式閃存工藝制造，內(nèi)置全溫全壓高精度（<±0.3%）時鐘振蕩器、邊緣捕獲 PWM 與高可靠的 Data EEPROM 等專用電路模塊，使得 LED 尾燈流水驅(qū)動控制更為簡潔，呈現(xiàn)效果更加完美，同步視覺辨識度更為鮮明。
中微半導(dǎo)體
中微半導(dǎo)體成立于 2001 年，公司立足于 MCU，以“讓中國都有中國芯”為企業(yè)愿景，公司已經(jīng)成功開發(fā)了四百多種芯片產(chǎn)品，產(chǎn)品覆蓋工業(yè)控制、醫(yī)療電子、電機(jī)控制、家用電器、消費(fèi)電子等各大領(lǐng)域。到 2019 年 12 月，中微半導(dǎo)體累計芯片出貨量 60 億顆。
2018 年 3 月，中微半導(dǎo)體子公司北京中微芯成成立，專門研發(fā)高端工業(yè)類汽車級 32 位 MCU 產(chǎn)品，這個團(tuán)隊很多成員都有在瑞薩公司工作的經(jīng)歷，因此中微半導(dǎo)體具備了進(jìn)入汽車領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)。中微半導(dǎo)體有限公司副總經(jīng)理柳澤宇介紹，中微半導(dǎo)體進(jìn)入汽車領(lǐng)域會從后裝市場切入，比如電機(jī)控制、中控面板等一些風(fēng)險比較小的應(yīng)用。
國產(chǎn)車載MCU發(fā)展的癥結(jié)
為什么國內(nèi)針對消費(fèi)領(lǐng)域的 MCU 公司比比皆是，而做車載 MCU 的公司卻寥寥無幾？帶著這個疑問，與非網(wǎng)記者采訪了車載 MCU 領(lǐng)域的幾位資深人士。深圳市航順芯片技術(shù)研發(fā)有限公司創(chuàng)始人兼首席戰(zhàn)略家劉吉平對與非網(wǎng)表示，“國內(nèi) MCU 廠商做車規(guī)級 MCU 的公司比較少，因為如果想做好車規(guī)級 MCU 需要選擇更高的工藝，同時，對設(shè)計團(tuán)隊的技術(shù)要求較高，而且產(chǎn)品的良率要達(dá)到一定水平，目前看，國內(nèi) MCU 公司都選擇先從消費(fèi)類和工業(yè)類開始?！?/p>
《汽車電子設(shè)計》公眾號主筆人朱玉龍分析，“車載 MCU 的認(rèn)證過程很復(fù)雜，而且對品質(zhì)的要求非常嚴(yán)苛，一旦出現(xiàn)問題需要索賠?？梢钥闯?，車載 MCU 產(chǎn)品投入大，短期內(nèi)很難作出成果，對于商業(yè)公司來說技術(shù)難度大，而且從盈利角度講不是很劃算?！?/p>
杰發(fā)科技的第一款車規(guī)級 MCU 芯片用了三年時間才完成設(shè)計、研發(fā)與測試等階段，四維圖新副總裁、AutoChips 杰發(fā)科技副總經(jīng)理萬鐵軍也表示，“車規(guī)級 MCU 芯片因研發(fā)周期長、設(shè)計門檻高、資金投入大，使得國內(nèi)廠商對車規(guī)級芯片產(chǎn)品望而卻步。”
賽騰微的 ASM87F0182T16CIT 從芯片設(shè)計、投片生產(chǎn)、封裝測試到方案開發(fā)、調(diào)試、再到上車調(diào)試、認(rèn)證、歷經(jīng)三年時間，其中為滿足汽車級應(yīng)用所做的各項可靠性測試（老化測試、EMC 測試以及帶電溫循測試等）就長達(dá)近一年時間。賽騰微總經(jīng)理黃繼頗博士表示，“汽車電子芯片的研發(fā)、驗證到整車廠的采購每一個過程都是步履維艱，反復(fù)測試驗證，即使發(fā)現(xiàn)一顆產(chǎn)品有問題，也必須從頭到尾盤查所有環(huán)節(jié)，找到根本原因和采取有效的解決方法，整個管控過程相當(dāng)嚴(yán)苛?！?/p>
汽車芯片認(rèn)證這道坎兒
從賽騰微和杰發(fā)科技的產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程能夠看出，一款汽車芯片從研發(fā)到通過認(rèn)證最少需要三年時間，究其原因就在于認(rèn)證流程。一款芯片要進(jìn)入汽車領(lǐng)域，必須取得兩張門票，第一張由北美汽車產(chǎn)業(yè)所推出的 AEC-Q100（IC）、101（離散元件）、200（被動零件）可靠標(biāo)準(zhǔn)，第二張門票是要符合零失效的供應(yīng)鏈品質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn) ISO/TS 16949 規(guī)范。
只看溫度要求一項就定義了 5 個等級：
如果車載 IC 產(chǎn)品要達(dá)到 Grade 3，應(yīng)力測試流程至少要做到兩種測試條件之一，-50～85℃做 500 次循環(huán)，或者 -50～+125℃做 1000 次循環(huán)。可見，溫度測試的時間成本就非常高。
再看消費(fèi)電子產(chǎn)品，一般壽命約 1-3 年，車載產(chǎn)品則 10 年起步，甚至要達(dá)到 15 年的壽命周期，對應(yīng)的車載電子元器件自然也要滿足這樣的壽命要求。
南京芯馳半導(dǎo)體是一家自動駕駛及智能汽車核心處理器芯片和高性能工業(yè)處理器芯片研發(fā)公司，致力于智能汽車核心芯片和高性能工業(yè)微處理器等半導(dǎo)體產(chǎn)品的研發(fā)、量產(chǎn)、銷售。其負(fù)責(zé)人在接受與非網(wǎng)采訪時候表示，“芯馳半導(dǎo)體目前只有 SoC，還沒有 MCU 產(chǎn)品，做 MCU 的難點就在于車載產(chǎn)品的故障率要求小于 1 個 PPM，使用周期 15-20 年，技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子類芯片，而且認(rèn)證周期長，研發(fā)成本高。關(guān)鍵是，一旦汽車產(chǎn)品出現(xiàn)問題可能會導(dǎo)致傷亡事故，因此，對產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、一致性要求很高?！?/p>
2018 年 4 月，均勝電子的子公司均勝安全系統(tǒng)（JSS）以 15.88 億美元收購日本高田資產(chǎn)，這就是一起因為汽車安全問題導(dǎo)致的破產(chǎn)案例。日本高田本是一家全球領(lǐng)先的汽車安全系統(tǒng)制造商，成立于 1933 年，主要產(chǎn)品包括汽車安全帶、安全氣囊系統(tǒng)、方向盤、主動安全電子產(chǎn)品及其他非汽車類安全產(chǎn)品。與寶馬、奔馳、大眾、福特、通用、豐田、本田和尼桑等都有長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。2016 財年，高田的營收達(dá)到 64 億美元。
由于氣體發(fā)生器設(shè)計瑕疵，高田問題氣囊至少造成全球 17 人死亡、超過 180 人受傷。召回涉及全球約 1 億臺安全氣囊，包括福特、大眾、特斯拉等 19 家汽車企業(yè)。持續(xù)不斷的召回以及賠償令高田不堪重負(fù)，不得不申請破產(chǎn)保護(hù)，一代巨頭黯然落幕。
由此看出，車載 IC 產(chǎn)品對品質(zhì)的要求苛刻，而且后期風(fēng)險也極高，對于公司的技術(shù)積累和資金實力有很高的要求，中小型 IC 公司一般都會從消費(fèi)類和工業(yè)類開始起步。
雖然車載 IC 產(chǎn)品，尤其是車載 MCU 認(rèn)證很難，我們也看到國內(nèi) MCU 廠商在一直前行，四維圖新的杰發(fā)科技、賽騰微電子、上海芯旺微電子已經(jīng)成功推出了符合國際汽車標(biāo)準(zhǔn)的 MCU 產(chǎn)品，中微半導(dǎo)體也已經(jīng)規(guī)劃車載 MCU，蜂馳高芯也制定目標(biāo)，計劃通過六年三階段的持續(xù)投入，打破國際車載半導(dǎo)體國產(chǎn)自主研發(fā)高性能車載芯片空白。
路途雖艱，前行者一定會達(dá)到，打拼在汽車市場的國產(chǎn)車載 MCU 廠商也是堅韌不拔的前行者。
