隨著汽車產(chǎn)業(yè)朝著電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化的方向不斷發(fā)展，對車規(guī)級微控制器(MCU)等電子零部件的需求也持續(xù)增長。MCU在汽車中的應用非常廣泛，尤其是電動汽車，幾乎每一個功能的實現(xiàn)背后都需要復雜的芯片組支撐——例如，8 位 MCU 主要用于風扇、空調(diào)、雨刷、天窗、車窗、座椅、門鎖等低階功能的控制;32 位 MCU 則主要用于智能儀表板、多媒體信息娛樂、車身動力總成和控制、輔助駕駛等高階功能的控制。
Strategy Analytics的數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)燃油車各類芯片應用占比中最高的是MCU，為23%。一輛傳統(tǒng)燃油車中需要的MCU數(shù)量約為40-70個，新能源車由于動力系統(tǒng)的改變，內(nèi)燃機轉(zhuǎn)為電驅(qū)動系統(tǒng)，至少要增加20%的MCU需求量。
雖然電動汽車推動了MCU市場的快速擴容，但汽車電子的品質(zhì)標準要比消費性電子產(chǎn)品嚴格許多。要設(shè)計并生產(chǎn)出滿足車規(guī)標準的MCU產(chǎn)品，首先要在環(huán)境溫濕度、運行穩(wěn)定性、可靠性、一致性和產(chǎn)品生命周期等方面，滿足國際汽車電子協(xié)會針對車規(guī)級芯片推出的可靠性標準AEC-Q100，還要符合零失效(Zero Defect)的供應鏈質(zhì)量管理標準IATF 16949規(guī)范，以及ISO 26262標準的ASIL功能安全保證級別。
長期以來，車規(guī)級MCU大部分的市場份額被英飛凌、恩智浦、意法半導體、瑞薩等國際大廠占據(jù)，國內(nèi)車規(guī)MCU的國產(chǎn)化率不足5%。近年國內(nèi)MCU廠商看到機遇，開始發(fā)力車規(guī)產(chǎn)品并成功通過驗證，部分廠商已經(jīng)量產(chǎn)車規(guī)級MCU并向汽車廠商供貨。不過在國際大廠先發(fā)優(yōu)勢下，國內(nèi)廠商面對車規(guī)MCU門檻高、驗證周期長、前期投入大等挑戰(zhàn);在車身控制、動力總成等核心控制領(lǐng)域，主機廠出于安全性和可靠性的考慮，也會慎重采用國產(chǎn)MCU替換之前一直采用的國外產(chǎn)品。
本文將從硬件設(shè)計、軟件生態(tài)、可靠性測試、車規(guī)認證以及與主機廠/Tier 1廠商合作模式等方面，重點探討國產(chǎn)車規(guī)級MCU在技術(shù)和生態(tài)上的破局之路。
從商業(yè)級轉(zhuǎn)型車規(guī)級，MCU廠商有多努力?
不同應用市場對MCU的規(guī)格要求不盡相同，根據(jù)MCU用途等級，一般可分為商業(yè)級、工業(yè)級、汽車級和軍工級，對可靠性的要求由低到高。大部分本土MCU廠商是從商業(yè)級或工業(yè)級起家的，從營收來看，在經(jīng)歷了兩年時間的高速成長之后，2022年之后國產(chǎn)MCU企業(yè)的營收在消費電子行業(yè)疲軟后受到影像，開始普遍下滑。
而另一方面，近年來隨著新能源汽車普及以及疫情導致汽車芯片缺貨，汽車主機廠甚至一度因為缺芯面臨減產(chǎn)。從國際MCU大廠的財報可以看出，2022年來自車規(guī)級產(chǎn)品的營收均實現(xiàn)大幅增長。
這讓國產(chǎn)MCU企業(yè)看到了機遇，開始紛紛入局車規(guī)級藍海市場。僅在2022年就有將近20家國內(nèi)企業(yè)推出了車規(guī)級MCU產(chǎn)品，有些已經(jīng)通過認證，有些還在認證之中，另有少部分企業(yè)的車規(guī)級MCU產(chǎn)品已經(jīng)上車。
以兆易創(chuàng)新為例，工業(yè)類應用占比接近GD32 MCU年用量的一半，并且還在持續(xù)提升。但兆易創(chuàng)新生態(tài)市場經(jīng)理徐杰認為，進入汽車市場是GD32 MCU產(chǎn)品家族不斷迭代演進的必經(jīng)之路，除了看重這一領(lǐng)域長期的藍海屬性外，兆易創(chuàng)新已有的產(chǎn)品規(guī)劃和技術(shù)積累也為入局車規(guī)MCU市場做好了準備。據(jù)悉公司在2020年就開始了相關(guān)產(chǎn)品布局，經(jīng)過兩年多的開發(fā)驗證，GD32A503系列車規(guī)級MCU已于2022年9月正式推出。
中微半導、國民技術(shù)等公司此前也一直重點關(guān)注家電消費、工業(yè)等領(lǐng)域，近年來隨著汽車電子國產(chǎn)化趨勢，在工業(yè)級產(chǎn)品大規(guī)模量產(chǎn)基礎(chǔ)上紛紛正式入局汽車電子行業(yè)，并將其視為公司未來重要發(fā)展方向之一。代表產(chǎn)品有中微半導的BAT32A2系列，國民技術(shù)的N32A455系列等。
對于轉(zhuǎn)型或升級，中微半導汽車電子事業(yè)部副總經(jīng)理夏雨認為：“車規(guī)級MCU從設(shè)計、封裝、測試、應用等各個環(huán)節(jié)都是全新的挑戰(zhàn)?！笔紫?，車規(guī)MCU從設(shè)計思路、品質(zhì)管控到量產(chǎn)導入的難度，都是消費類產(chǎn)品無法比擬的，要求企業(yè)具有較強的技術(shù)實力，并且嚴格完成AEC-Q100認證，保證產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、一致性和“零”缺陷等。
在產(chǎn)品研發(fā)成功后，在汽車電子行業(yè)中的拓展及推廣難度，也與消費類和工業(yè)類MCU大相徑庭。國民技術(shù)市場總監(jiān)程維認為，這是因為國產(chǎn)芯片在汽車上的應用落地起步較晚，在車企中的認可度不及國外芯片。
也有一些企業(yè)從成立之初就是奔著車規(guī)級產(chǎn)品去的，例如2012年就開始布局的芯旺微電子，其KungFu車規(guī)級MCU當時廣泛應用于汽車后裝市場。在經(jīng)過幾年對AEC-Q100標準的摸索后，于2019年設(shè)立A系列產(chǎn)品線，作為汽車級芯片推向汽車市場，實現(xiàn)了汽車前裝產(chǎn)品的量產(chǎn)并發(fā)布32位汽車級MCU，入駐汽車領(lǐng)域中高端市場。隨后推出的KF32A156/146/136等系列產(chǎn)品已廣泛用于汽車中的各類末端控制單元中，而符合ASIL-B等級的KF32A158/168則將適配熱管理、輔助駕駛、域控等更加復雜的應用。
2018年成立的芯馳科技也是一家有車規(guī)基因的公司，產(chǎn)品規(guī)劃面向了未來汽車電子電氣架構(gòu)中最核心的芯片類別，產(chǎn)品覆蓋智能座艙、智能駕駛、中央網(wǎng)關(guān)和高性能MCU。據(jù)芯馳科技市場總監(jiān)何旭鵬介紹，芯馳擁有近20年車規(guī)級量產(chǎn)經(jīng)驗的國際水平團隊，是國內(nèi)為數(shù)不多的具有車規(guī)核心芯片產(chǎn)品定義、技術(shù)研發(fā)及大規(guī)模量產(chǎn)落地的整建制團隊。
在車規(guī)認證方面，芯馳先后獲得了ISO 26262功能安全流程認證、AEC-Q100可靠性認證、ISO26262功能安全產(chǎn)品認證以及國密認證，也是國內(nèi)首個四證合一的車規(guī)芯片企業(yè)。
談到做車規(guī)芯片的難度，何旭鵬以芯馳E3為例，這款MCU從2019年底開始研發(fā)，歷時兩年多于2022年4月正式發(fā)布，“雖然在性能和安全等級上創(chuàng)下多個第一，但在研發(fā)上，不管是從架構(gòu)、IP設(shè)計、IP驗證，還是整個系統(tǒng)的設(shè)計和驗證，再到整個測試環(huán)節(jié)，都經(jīng)歷了非常多的挑戰(zhàn)?！?/p>
在ISO 26262中，功能安全定義為：不存在由于電子/電氣系統(tǒng)的功能異常表現(xiàn)引起的危險而導致的不合理風險。ISO 26262定義了四種汽車安全完整等級(ASIL，Automotive Safety Integrity Level)——ASIL A, ASIL B, ASIL C和ASIL D，其中ASIL A代表最低程度，ASIL D代表最高程度的汽車危險。
要達到ASIL D等級，整個芯片系統(tǒng)的診斷覆蓋率要達到99%以上。也就是說在一個數(shù)億晶體管組成的系統(tǒng)中，“某一個電路單元或是之間的連線有任何一點失效，都要能判斷對整個芯片的輸出有什么影響，要做到這一點非常困難?！?何旭鵬表示，“芯馳經(jīng)歷了數(shù)萬個這類測試，很多時候需要在研發(fā)架構(gòu)端時就將其定義清楚。因為每一種保護機制不一樣，有的可能采用雙核鎖步，有的采用E2E(端到端)，要針對IP、接口的特性，選擇相應的保護機制?！?/p>
以往做消費級MCU大多采用正向設(shè)計，工程師只需按照特定SPEC將芯片設(shè)計出來，并驗證功能是否正確。但在設(shè)計車規(guī)級MCU時，考慮功能安全ASIL D就需要用到逆向思維——不是看電路設(shè)計出來能達到什么樣的結(jié)果，而是在不知道它哪里會出錯的情況下，預測電路會出現(xiàn)什么樣的結(jié)果。
“在設(shè)計中考慮如何抗得住錯誤的結(jié)果，這才是最難的?！?何旭鵬說到，“這種逆向思維的設(shè)計方式，要求工程師每天都在想幾個問題：如果這個地方錯了會怎么樣?那個地方錯了會怎么樣?只有通過各種流程和驗證手段，才能把這些錯誤全部抓住。”
車規(guī)級與消費級的最大區(qū)別
目前，國內(nèi)已經(jīng)有不少企業(yè)量產(chǎn)了車規(guī)級MCU。這些目前已流片或量產(chǎn)的車規(guī)級產(chǎn)品中，大部分針對門窗、照明、區(qū)域控制器網(wǎng)關(guān)(Zonal)等車身域控制，或液晶儀表、抬頭顯示控制器、電子后視鏡等座艙應用，也有汽車電機、電池管理系統(tǒng)(BMS)、智能駕駛(ADAS/AD)以及底盤類(Chassis)等高階應用。但無論是針對車身中的中低階還是高階功能，在設(shè)計時都與消費類MCU有著很大的區(qū)別，例如功耗、集成度、安全性、計算能力、總線接口支持等。
芯旺微電子FAE總監(jiān)盧恒洋表示，與應用于其它市場的MCU相比，車規(guī)級MCU更關(guān)注產(chǎn)品可靠性、耐高低溫性能、對汽車專用網(wǎng)絡(luò)通信接口的支持、汽車功能安全和信息安全的支持等方面。夏雨也認為，車規(guī)MCU產(chǎn)品首先應考慮的是對接口資源的支持，如CAN、LIN、FlexRay總線等，其次要考慮產(chǎn)品適配性以及是否有量產(chǎn)的成功案例參考等。
芯馳的控之芯E3系列MCU可以根據(jù)應用場景、車規(guī)溫度等級以及功能安全等級細分出三個子系列，分別用于汽車的顯示、車身以及電池和底盤等高可靠場景。何旭鵬從幾個角度分享了車規(guī)MCU相比工業(yè)和消費級MCU的主要區(qū)別和特點：
安全性要求更高：由于車規(guī)MCU的應用場景一般是汽車電子系統(tǒng)中，因此對安全性的要求更高。這包括保護系統(tǒng)免受未經(jīng)授權(quán)的訪問、數(shù)據(jù)安全和完整性的保護等。因此，車規(guī)MCU需要提供更多的硬件和軟件安全特性，例如加密和解密、數(shù)字簽名和校驗等功能。
集成度更高：為了減小系統(tǒng)的體積和功耗，車規(guī)MCU需要更高的集成度，可以包括更多的外設(shè)、計算單元、總線接口和更大的存儲容量。
溫度和電壓范圍更廣：車規(guī)MCU需要支持更寬的溫度和電壓范圍，以適應汽車環(huán)境中的極端溫度，以及汽車電氣系統(tǒng)中的不同電壓水平。
可靠性更高：車規(guī)MCU需要更高的可靠性，以確保在汽車電子系統(tǒng)中長時間穩(wěn)定運行。這包括采用更可靠的硬件設(shè)計、提供自我監(jiān)測和故障檢測機制、支持錯誤糾正碼(ECC)等功能。
法規(guī)和認證要求更高：由于汽車電子系統(tǒng)是一項重要的安全和可靠性要求，車規(guī)MCU需要符合各種國際和地區(qū)的法規(guī)和認證標準。
生產(chǎn)流程也是車規(guī)和其他類別MCU的一個差異點。車規(guī)級MCU需要依托于完全符合車規(guī)AEC-Q100的生產(chǎn)產(chǎn)線，采用車規(guī)級工藝平臺，遵循車規(guī)級設(shè)計理念和生產(chǎn)標準，“零失效”質(zhì)量管控理念貫穿研發(fā)和生產(chǎn)流程各環(huán)節(jié)，特別強調(diào)預防系統(tǒng)控制和過程控制，符合車用高可靠性和穩(wěn)定性要求。
表1：車規(guī)級、消費級、工業(yè)級芯片的環(huán)境和可靠性要求對比
邁向高端應用，還缺點啥?
國產(chǎn)芯片在逐步實現(xiàn)替代的過程中，先從中低端開始逐步積累經(jīng)驗，再過度到高端，這是一個合理且?guī)缀醪豢杀苊獾牧鞒?。如今國產(chǎn)車規(guī)MCU已經(jīng)殺入大部分門檻較低的細分市場，之后要向自動駕駛、底盤或動力域等更高端的應用領(lǐng)域沖擊，這就需要在一些短板技術(shù)上進行突破，具備核心的自研技術(shù)。
更高端的汽車應用場景，往往需要MCU承擔更重要的任務，具備更強的算力、更大的資源以及更高的功能安全等級和信息安全。盧恒洋認為，國內(nèi)MCU廠商必須考慮如何提升CPU的算力，提供符合應用場景的關(guān)鍵芯片功能模塊，并保證整個系統(tǒng)達到最高的功能安全等級和符合國際及國內(nèi)標準的信息安全?！斑@些都意味著芯片設(shè)計更加復雜，單純的IP拼湊可能很難達到要求。”
何旭鵬也表達了相同的觀點，他認為國產(chǎn)車規(guī)MCU在算力、穩(wěn)定性、低功耗以及安全性方面仍有待加強，具體分析如下：
1、計算能力：高端應用需要更高的計算能力，以處理更復雜的算法和更多的數(shù)據(jù)。因此，車規(guī)MCU需要具備更快的處理速度、更高的并行計算能力和更多的存儲空間。
2、穩(wěn)定性：高端應用對系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求更高，尤其是在自動駕駛領(lǐng)域，任何一個小錯誤都可能導致嚴重的事故。因此，車規(guī)MCU需要具備更高的穩(wěn)定性和可靠性，以確保系統(tǒng)運行的安全性。
3、低功耗：車規(guī)MCU需要具備更低的功耗，以滿足電動化和節(jié)能的需求。特別是在自動駕駛領(lǐng)域，車規(guī)MCU需要同時保證高性能和低功耗，以延長電池壽命和行駛里程。
4、安全性：高端應用對安全性的要求更高，因此車規(guī)MCU需要具備更高的安全性，以保護系統(tǒng)免受黑客攻擊和惡意軟件的威脅。
為了實現(xiàn)以上突破，何旭鵬認為國產(chǎn)車規(guī)MCU需要具備以下核心自研技術(shù)：
高性能計算架構(gòu)：車規(guī)MCU需要開發(fā)適合高性能計算的架構(gòu)，包括更快的處理器、更多的處理器核心和更多的存儲空間。
強大的算法庫：車規(guī)MCU需要開發(fā)強大的算法庫，以處理更復雜的算法和更多的數(shù)據(jù)，包括機器學習、計算機視覺、語音識別等。
先進的功耗管理技術(shù)：車規(guī)MCU需要開發(fā)先進的功耗管理技術(shù)，包括智能睡眠、動態(tài)頻率調(diào)整等，以實現(xiàn)高性能和低功耗的平衡。
安全性設(shè)計：車規(guī)MCU需要采用多層次安全性設(shè)計，包括硬件加密、軟件防火墻、安全啟動等，以保障系統(tǒng)的安全性。
除了現(xiàn)有的車規(guī)級MCU產(chǎn)品組合，兆易創(chuàng)新認為提供更先進的單核、多核、鎖步、混合模式的處理器內(nèi)核架構(gòu)和多種增強型外設(shè)功能，軟硬件架構(gòu)平臺化，能夠支持未來高端汽車應用在高算力、高安全性和可靠性上的要求。此外，徐杰認為廠商需要不斷積累和完善自研的車規(guī)級IP庫，“兆易創(chuàng)新的IP庫包含了各類數(shù)字及模擬IP，均經(jīng)過幾億顆成熟量產(chǎn)檢驗，可有效加速車規(guī)MCU產(chǎn)品布局與迭代更新。國產(chǎn)廠商應該注重持續(xù)積累技術(shù)經(jīng)驗，才能提升行業(yè)競爭力?！?/p>
讓產(chǎn)品符合AEC-Q100 Grade 1可靠性和安全性標準，并取得ISO 26262功能安全標準ASIL B甚至更高的ASIL D等級認證，是車規(guī)MCU進入域控、動力總成等更多高端車用場景的必需條件。徐杰認為，由于車規(guī)級MCU迭代周期長，對芯片質(zhì)量的要求符合小于1 DPPM (Defective Parts Per Million，是指百萬分比的缺陷率)的低失效率，對芯片原廠的質(zhì)量體系建設(shè)、良品率、產(chǎn)品一致性和可靠性等品控能力也提出了更高的要求。
夏雨提到的用于底層驅(qū)動的AUTOSAR RTE平臺搭建及MCAL認證，也是各家廠商的關(guān)注重點。AUTOSAR全稱為Automotive Open System Architecture(汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)),是由全球各大汽車整車廠、汽車零部件供應商、汽車電子軟件系統(tǒng)公司聯(lián)合建立的一套標準協(xié)議。這套規(guī)范的運用使得不同結(jié)構(gòu)的電子控制單元的接口特征標準化，應用軟件具備更好的可擴展性以及可移植性，使用AUTOSAR后，如果某個ECU需要更換MCU芯片，那么只需要使用芯片廠商提供的MCAL生成工具生成MCAL代碼，將這部分替換之前的MCAL代碼即可。
最后在制造環(huán)節(jié)，國外車規(guī)MCU大廠基本都是IDM模式，而國內(nèi)大部分為Fabless，無法單獨進行IATF16949這類流片和封裝階段的標準認證。但這對于國產(chǎn)車規(guī)MCU企業(yè)似乎并未造成太大影響，幾家受訪廠商均表示合作的上游廠商如晶圓廠、封測廠均可提供IATF16949資質(zhì)，嚴格驗證及測試并不影響其車規(guī)級MCU的穩(wěn)定性和可靠性。
程維也從另一角度表示，IDM和Fabless+Foundry有各自不同的優(yōu)勢，“雖然有自己FAB的設(shè)計公司，對產(chǎn)能具備更好的掌控度，但隨著芯片工藝的演進，越先進的工藝其新產(chǎn)線投入的成本也會越高。未來汽車芯片工藝絕大部分會向28nm及更先進的工藝迭代，國外芯片原廠在此工藝上基本會選擇代工模式是行業(yè)趨勢，也是最具性價比的方式?！?/p>
生態(tài)的布局
一款汽車MCU的成功，從來就不是把硬件做出來這么簡單，從軟件、操作系統(tǒng)，到測試驗證，再到與主機廠和Tier 1的合作落地，國產(chǎn)MCU布局汽車生態(tài)需要抓住的關(guān)鍵點很多。
盧恒洋認為，汽車電子的生態(tài)可以簡單理解為開發(fā)生態(tài)和產(chǎn)品生態(tài)，開發(fā)生態(tài)包含工具鏈的全面適配、AUTOSAR軟件的支持等，“芯旺自研處理器內(nèi)核提供了完整的開發(fā)工具鏈，同時可提供MCAL支持用戶端AUTOSAR軟件的開發(fā)?！碑a(chǎn)品生態(tài)則是多元化汽車芯片種類，提供以MCU為核心的汽車芯片解決方案。
夏雨也持相同觀點，他認為在產(chǎn)品平臺搭建方面，產(chǎn)品要系列化、矩陣化，這是很多車企愿意合作的前提。所以除了MCU，中微半導還提供接口芯片、驅(qū)動芯片、SBC、模擬芯片、功率器件及開發(fā)軟件等一站式服務，如此能吸引更多Tier 1供應商和整車廠，建立長期戰(zhàn)略合作關(guān)系，共同搭建產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
而在工具生態(tài)鏈上，他認為國產(chǎn)MCU廠商需要強化與支持國際通行的IDE廠商合作(如IAR、KEIL、GCC)、MCAL完善、AUTOSAR RTE搭建等，并盡可能滿足車規(guī)產(chǎn)品的各種試驗要求。據(jù)悉，目前最新發(fā)布的IAR Embedded Workbench for Arm 9.32版本工具鏈已全面支持兆易創(chuàng)新GD32系列、中微半導車規(guī)級BAT32A系列等國產(chǎn)車規(guī)MCU。
聯(lián)合Foundry、主機廠或自建實驗室，是國產(chǎn)MCU布局汽車生態(tài)的另一個關(guān)鍵點，中微半導已在積極推動CNAS實驗室的認證計劃。這類合作可以提高國產(chǎn)MCU的技術(shù)研發(fā)能力和生產(chǎn)能力，使其更好地滿足汽車行業(yè)的需求，同時也可以降低成本，提高競爭力。目前國際MCU大廠擁有的一些富有競爭力的車規(guī)級IP，很多都來自于與晶圓廠的聯(lián)合開發(fā)。
芯馳方面從2019年開始積極建立生態(tài)圈，目前已經(jīng)有超過200多家生態(tài)合作伙伴。何旭鵬認為,如今汽車行業(yè)中軟件和操作系統(tǒng)的重要性日益增加，因此，與軟件和操作系統(tǒng)廠商更緊密的合作可以幫助國產(chǎn)MCU加強與車載操作系統(tǒng)的兼容性，加快軟件開發(fā)速度，提高系統(tǒng)性能。除了大家都提到的AUTOSAR，還包括顯示中間件廠商以及軟件IDH等。
在整體產(chǎn)品方案布局上，他也認為國產(chǎn)MCU廠商需要矩陣化，提供整體的汽車電子產(chǎn)品方案，包括與MCU搭配的其他車規(guī)半導體產(chǎn)品，如傳感器、功率器件、通信芯片等?！斑@有助于提高產(chǎn)品的集成度和可靠性，同時也可以提高產(chǎn)品的附加值。比如芯馳就與其他芯片廠商合作，完成了前視一體機的參考設(shè)計?！?/p>
此外何旭鵬還表示，與主機廠及Tier 1合作定制產(chǎn)品是國產(chǎn)MCU布局汽車生態(tài)的重要一環(huán)，“國產(chǎn)MCU廠商可以通過這類合作，更好地了解市場需求和技術(shù)趨勢，提供符合市場需求的產(chǎn)品，同時也可以增加市場占有率。” 同時國產(chǎn)替代也能在某種程度上讓國產(chǎn)汽車的供應鏈更安全和自主可控，因此近兩年在電動汽車普及和汽車芯片產(chǎn)能緊缺的大環(huán)境下，國內(nèi)車企開始主動嘗試采用優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)MCU，這也是國產(chǎn)MCU企業(yè)殺入汽車市場的黃金窗口期。
車規(guī)MCU國產(chǎn)化的機遇和挑戰(zhàn)
當前在“新四化”的推動下，汽車產(chǎn)品形態(tài)正在不斷轉(zhuǎn)變，同時技術(shù)演進也在持續(xù)進行，諸如分布式向域控制、中央集成計算轉(zhuǎn)變，以及軟件定義汽車等，都在催生汽車電子行業(yè)更大的變革。
另一方面，以往全球化的半導體供應鏈在地緣政治驅(qū)使下，也在發(fā)生轉(zhuǎn)移，芯片自主可控將是未來的大趨勢。種種外部環(huán)境對于當下的國產(chǎn)車規(guī)級MCU來說，既是機會，又是挑戰(zhàn)。
盧恒洋認為，新能源汽車數(shù)字化功能的發(fā)展，推動了汽車電子電氣架構(gòu)的演進，域控制器和區(qū)域控制器不僅實現(xiàn)了功能的向上集成，也可以實現(xiàn)軟件定義汽車的目標?？刂破饕酝惞δ芑騾^(qū)域位置進行集成，對MCU的性能、集成度、功能安全和信息安全要求將會不斷增大。“對軟件的統(tǒng)一架構(gòu)和安全性也提出了挑戰(zhàn)，在這種變革下，國產(chǎn)MCU芯片可以從實現(xiàn)國產(chǎn)替代，轉(zhuǎn)變成助力國產(chǎn)創(chuàng)新，通過市場新需求來實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新?！?/p>
芯馳具體分析了未來汽車MCU芯片需求集中的幾個方面，首先是高性能、高安全的車規(guī)芯片。由于未來汽車將面向域控制器架構(gòu)，甚至中央計算平臺架構(gòu)進行設(shè)計，在這種形勢下，汽車MCU芯片的性能需求在不斷提升，“原來大家認為已經(jīng)能滿足要求的MCU，隨著越來越多功能的集成，CPU的性能和存儲容量都逐漸變得無法滿足要求，使得整個系統(tǒng)性能遇到瓶頸?！?何旭鵬說到，只有高性能、高安全的MCU才能支撐起越來越豐富、定制化的智能電動化需求，同時滿足最高等級的功能安全、性能安全和信息安全認證。
其次，為了能夠靈活匹配不同主機廠電子電氣架構(gòu)演進的節(jié)奏，還需要平臺化設(shè)計、可升級的芯片?！靶抉YE3系列就是這樣的例子，通過與主機廠共同探討和研發(fā)，提供更大算力的MCU，更快推進終端產(chǎn)品的落地量產(chǎn)。” 何旭鵬補充道。
在《電子工程專輯》與各家國產(chǎn)MCU廠商溝通過程中發(fā)現(xiàn)，大家均認為無論在硬件還是軟件方面，汽車電子的國產(chǎn)化一定是未來趨勢。一般來說，車規(guī)級MCU從研發(fā)到商用上車需要3-5年時間，從2018年前后大量廠商入局算起，2023年將是最關(guān)鍵的一年。但要實現(xiàn)上車目標，除了國產(chǎn)MCU廠商自身加強技術(shù)體系建設(shè)外，還需要Foundry的配合，以及國產(chǎn)主機廠給予更多關(guān)注。
根據(jù)中國汽車協(xié)會的數(shù)據(jù)，2022年中國新能源乘用車銷量相比2021年幾乎翻了一番。但爆發(fā)式增長后可能會迎來增速放緩，中汽協(xié)預計，2023年新能源乘用車的增量和增速均將低于2022年。下游市場放緩意味著對上游半導體需求的放緩，芯片整合度提高也會影響到每輛車上MCU的用量，只有上下游合作伙伴齊心協(xié)力，才能緊緊抓住今年的窗口期，推動國產(chǎn)MCU在汽車行業(yè)中加速落地。
