随着市场对汽车的安全性、舒适性、便利性、娱乐性的要求越来越高,随着汽车电气和智能化的趋势,汽车半导体需求不断增加,微处理器(MCU)、内存、电源设备、传感器、车载摄像头、雷达等半导体产品的使用量也在增加。据Stratgy Analytics统计,现有燃料汽车中MCU价值比重最高,为23%。在纯电动车中,MCU比例仅次于电力半导体,为11%。市场研究机构IHS预测,到2020年,全球汽车半导体市场规模将达到500亿美元,到2025年将超过800亿美元,年复合增长率达到12%。
在汽车应用中,由于使用环境比较恶劣,对半导体器件温度、湿度等的要求远高于消费电子和工业应用,加上汽车对安全事故的零容忍和器件长期稳定的要求,对半导体产品的抗干扰能力、可靠性和稳定性要求非常高。另外,与消费电子市场等相对较短的升级周期不同,汽车产品更换频率极低,车辆寿命长,对半导体企业的长期供应能力提出了更高的要求。
目前,主要用于车身控制、电气控制、车辆娱乐和导航系统的主芯片的汽车MCU显示了外国巨头垄断的行业格局。国外制造商在品牌、产品稳定性和电机控制算法上占据优势。目前全球市长/市场份额非常集中,排名第一的是Renesas,市长/市场份额超过30%。以下是总市长/市场份额接近60%的NXP。前六大企业的总市长/市场份额超过了80%。
因为汽车电子与人身安全有关,MCU是电子控制系统的核心部件,所以一点也不能忽视。沈王美表示,汽车电子的应用场景非常复杂,包括极端温度(高温、低温)、强烈的电磁干扰、不稳定的电源等。汽车规定级MCU的困难是如何保证产品在如此复杂的环境下安全可靠地运行。这要求芯片公司严格按照AEC-Q100质量认证标准和ISO-26262标准设计和验证MCU。
因此,随着外国巨头垄断汽车MCU市场,AEC-Q100和ISO-16949、ISO-26262等汽车安全认证成为进入汽车市场的众多障碍之一。半导体制造商为了进入汽车产业链,必须获得适当的认证,汽车半导体产品往往要经过一年以上的测试和认证,因此企业必须具备通过认证的强大技术力量。另一方面,汽车芯片使用周期长,整车厂要求汽车电子企业有稳定的供应能力,必须与中下游零部件企业及整车厂建立长期合作关系,才能接近高壁垒的供应链体系。这两方面对新入职的企业形成了不可逾越的行业壁垒。
中美贸易摩擦不断扩大,给中国汽车企业引进外国核心技术和关键零部件带来了障碍。但是时势造英雄,严峻的形势也为中国汽车产业提供了机会,加快了中国汽车芯片产业的发展,加快了自主研发和创新的步伐,汽车芯片国产替代迎来了历史性机遇,但在核心技术研发方面,中国汽车企业的每时每刻都需要“警惕”,避免“芯片危机”。
已经站稳了次规定级MCU市场吗?沈王微联发汽车MCU 17个
目前,国内MCU芯片以消费级应用领域为主,次级MCU芯片领域一直被国外大厂垄断,国内制造商在这一领域几乎没有取得突破,但最近国内MCU龙头沈王伟在汽车市场推出了包含17条车规的MCU,引起了业界的关注。据微网称,核心王美基于自主处理器体系结构,拥有高可靠性、高质量的8位、32位MCU设备的研发ampD侧重设计,工业级和汽车级8位MCU和32位MCUDSC采用的具有自主IP的KungFu8和KungFu32核处理器体系结构经过10年的验证,工业级、次级MCU累计出货5
17个车规级MCU属于车规级MCU——KF8A系列,该系列MCU的研发MP;D和梁山正在打破次级MCU被外国巨头垄断的状况,这也是沈王伟在汽车市场沉淀多年的成果。此次KF8A系列解决方案更新包括17台车载级MCU-KF8A100和KF8A200,主要有三个独特之处。
首先,KF8A100和KF8A200都使用ChipON自行开发的KungFu8核体系结构处理器。KF8A100和KF8A200使用管道结构,提高了指令操作的效率和稳定性。使用自己的核心处理器,就不会有芯片IP许可问题或禁用风险。同时配备了自主开发的开发工具,实现了从芯片到工具链的完全自主。
其次,KF8A100和KF8A200均通过了AEC-Q100汽车电子系统质量标准认证,高可靠性和温度等级达到Grade1,达到-40~ 125工作温度范围,所有针脚均可承受8KV ESD(人体模式)接触。芯片可以轻松通过4.2KV EFT干涉测试。而且,KungFu8处理器经过10年的验证,工业级、次级MCU累计出货5亿张。
最后,KF8A100和KF8A200共采用了17台车辆级MCU,闪光灯在4KB-64KB,针脚在14针-100PIN,模块化混合设计思路。
供更为丰富的外设资源,基本覆盖汽车车载电子控制模块的应用,包括适用于车灯、汽车开关面板、门窗控制、声音控制、水泵控制、汽车仪表面板显示等汽车电子控制模块。
据悉,此次芯旺微发布的17款车规级MCU并非突然爆发,而是公司多年积累厚积薄发使然,芯旺微也因此在车规级MCU设计方面积累了丰富的经验和独特的心得。
第一,车规级MCU需要宽工作温度范围。MCU需要在-40℃~125℃范围内各个模块均可以正常工作,例如内置的EEPROM可以在高温下保证足够高的擦写寿命;MCU内有着大量的模拟器件,需要保证这些器件在全温范围内的一致性,包括ADC、时钟、内部参考电压、运放比较器失调电压等。
第二,器件的抗干扰性能要求极高,包括抗ESD静电,EFT群脉冲,RS传导辐射等,MCU在这些干扰下能够做到不损坏、不死机、不复位。
第三,车规级MCU产品的批量一致性。如何把产品的不良率做到10PPM,甚至是0PPM?这对芯片公司的设计和品控都是一个非常大的挑战。设计时需要考虑如何降低功能和性能上的理论偏差,品控时测试要周密全面。
第四,MCU的研发设计需要满足ISO-26262标准中的ASIL安全等级。ASIL安全等级规范了汽车电子中具体器件的安全设计要求,根据不同的控制场景,需要满足不同的等级规范,以提高器件的容错率和故障诊断覆盖率。
在汽车市场耕耘已超过十年的芯旺微,正是在摸索中总结出以上经验的,并在其保驾护航下一步一个脚印,稳步前进,不知不觉中站稳了汽车市场,成为国内最早面向汽车和工业领域的微控制器供应商之一。
芯旺微在车规级MCU市场的突破,也是国产MCU乃至国产芯片厂商在中高端芯片市场方面逐步取得突破的一个剪影。不断提升技术研发实力、不断加强生态系统合作与完善,是芯旺微等厂商实现突围并站稳市场的必由之路。(校对/范蓉)
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