国产车载MCU的缓慢发展

国产车载MCU的缓慢发展一则关于国内车规级MCU的报道引起业界关注，报道称“中国首家主攻车规MCU的芯片研发团队--蜂驰高芯（天津）科技有限公司在中新天津生态城正式注册成立，注册资本1亿元，致力于高端进口芯片的国产替代。”为什么是“中国首家”？难道目前国内没有车规级MCU公司吗？笔者在汽车电子社群中做了市场调研，发现大家推荐的公司有的在做SoC，有的只是有车规级MCU规划，车载MCU真正实现量产的公司少之又少。而全球的汽车市场对MCU的需求又是另一番景象。在汽车应用中，从雨刷、车窗、座椅，到车载娱乐信息系统，几乎都会用到MCU芯片来实现控制。iSuppli报告显示，一辆汽车中所使用的半导体器件数量中，MCU芯片约占30%。在汽车向智能化的演进过程中，对安全、环保要求越来越高，因此对MCU的需求增长更快。ICInsights预测，车用MCU销售额将在2020年接近65亿美元，随后在2021—2023年器件涨幅逐步加大，最终预测年度将达到81亿美元。赛普拉斯半导体公司汽车电子事业部亚太区市场总监文君培向与非网表示，“汽车的电子化进程在加速推进，以国内汽车厂商比亚迪和奇瑞为例，十年前每辆车配置十几个电子节点，现在每辆车超过三四十个电子节点；再看国外汽车品牌，一辆宝马7中配置电子节点达到200-300个，假设每个电子节点外挂一个ECU单元，MCU的需求量将出现数十倍的增长。而且这只是从大的网络架构来看，延伸到层级下面，还有更小的电子节点。”不难看出，在汽车整体销量下降的大背景下，汽车芯片市场似乎并不悲观，原因就是汽车的电子化带来的潜在需求。国内车载MCU版图据统计，2017年全球MCU市场规模约为170亿美元，其中汽车电子类芯片占比17%。2019年，汽车应用仍然是MCU最大的终端用户市场，占2019年微控制器总销售额的39%左右。ICInsights预测，随着中国汽车电子和物联网领域的快速发展，2020年中国MCU市场规模将突破500亿元。传统车用MCU市场仍然是瑞萨、恩智浦、德州仪器、英飞凌、赛普拉斯、意法半导体等国外半导体厂商的天下，同时高通、英伟达、英特尔等消费电子巨头也在极力进入汽车半导体市场，那么国产车载MCU厂商发展到了什么阶段？经过市场调研，笔者找到四家公司已经实现量产的国内公司，分别是杰发科技（四维图新子公司）、上海芯旺微电子、赛腾微电子、中微半导体。杰发科技（四维图新旗下子公司）杰发科技原本是联发科旗下做车载产品的一个子公司，从2010年开始做车载信息娱乐芯片，在2012年实现量产，经过多年发展，其IVI芯片产品在国内后装市场市占率接近70%，随后在此基础上开始研发车载MCU产品。2017年，四维图新为了增强在车载服务方面的硬件实力，收购了杰发科技，杰发科技成为四维图新旗下子公司。2018年12月，杰发科技推出了首颗车规级车身控制MCU芯片AC781x系列，基于ARMCortex-M3内核设计，主频为100MHZ，通过了AEC-Q100Grade1，满足-40℃到125℃的工作温度，并且实现了客户端量产。关于AC781x系列芯片到目前的出货量以及实际产品性能，与非网已经向四维图新官方进行了咨询，到发稿时还未收到正式回复。上海芯旺微电子上海芯旺微电子（ChipON）专注于汽车级、工业级混合信号8位MCU、32位MCU&DSC芯片设计，十多年来一直专注基于自主处理器架构的高可靠，高品质MCU器件的研发设计。ChipON在工业级与汽车级8位MCU以及32位MCU&DSC采用了拥有自主IP的KungFu8和KungFu32内核处理器架构，迄今为止已成功向专业芯片应用市场输送KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S等8位单片机产品，在2019年第四季度ChipON量产了基于KungFu32内核的32位MCU。ChipON为用户提供了完整的工具链，包括IDE集成开发环境、ChipONPRO编程软件、仿真编程器，真正实现从芯片内核设计到工具开发整个生态链的全自主。赛腾微电子赛腾微电子有限公司是一家面向汽车电子领域的集成电路设计企业，专注于汽车/新能源汽车用控制SoC/MCU芯片、功率驱动器件以及相关应用方案开发与产业化。2019年7月，赛腾微宣布针对汽车LED尾灯流水转向灯而量身定制的主控MCU芯片ASM87F0812T16CIT已通过国内知名汽车厂家一系列上车测试认证，出货量超百万颗。据官方介绍，ASM87F0812T16CIT是一款针对汽车LED尾灯控制而专门定制开发的高性能专用MCU，该芯片选用通过ISO/TS16949认证的汽车级0.11um嵌入式闪存工艺制造，内置全温全压高精度（《±0.3%）时钟振荡器、边缘捕获PWM与高可靠的DataEEPROM等专用电路模块，使得LED尾灯流水驱动控制更为简洁，呈现效果更加完美，同步视觉辨识度更为鲜明。中微半导体中微半导体成立于2001年，公司立足于MCU，以“让中国都有中国芯”为企业愿景，公司已经成功开发了四百多种芯片产品，产品覆盖工业控制、医疗电子、电机控制、家用电器、消费电子等各大领域。到2019年12月，中微半导体累计芯片出货量60亿颗。2018年3月，中微半导体子公司北京中微芯成成立，专门研发高端工业类汽车级32位MCU产品，这个团队很多成员都有在瑞萨公司工作的经历，因此中微半导体具备了进入汽车领域的技术基础。中微半导体有限公司副总经理柳泽宇介绍，中微半导体进入汽车领域会从后装市场切入，比如电机控制、中控面板等一些风险比较小的应用。国产车载MCU发展的症结为什么国内针对消费领域的MCU公司比比皆是，而做车载MCU的公司却寥寥无几？带着这个疑问，与非网记者采访了车载MCU领域的几位资深人士。深圳市航顺芯片技术研发有限公司创始人兼首席战略家刘吉平对与非网表示，“国内MCU厂商做车规级MCU的公司比较少，因为如果想做好车规级MCU需要选择更高的工艺，同时，对设计团队的技术要求较高，而且产品的良率要达到一定水平，目前看，国内MCU公司都选择先从消费类和工业类开始。”《汽车电子设计》公众号主笔人朱玉龙分析，“车载MCU的认证过程很复杂，而且对品质的要求非常严苛，一旦出现问题需要索赔。可以看出，车载MCU产品投入大，短期内很难作出成果，对于商业公司来说技术难度大，而且从盈利角度讲不是很划算。”杰发科技的第一款车规级MCU芯片用了三年时间才完成设计、研发与测试等阶段，四维图新副总裁、AutoChips杰发科技副总经理万铁军也表示，“车规级MCU芯片因研发周期长、设计门槛高、资金投入大，使得国内厂商对车规级芯片产品望而却步。”赛腾微的ASM87F0182T16CIT从芯片设计、投片生产、封装测试到方案开发、调试、再到上车调试、认证、历经三年时间，其中为满足汽车级应用所做的各项可靠性测试（老化测试、EMC测试以及带电温循测试等）就长达近一年时间。赛腾微总经理黄继颇博士表示，“汽车电子芯片的研发、验证到整车厂的采购每一个过程都是步履维艰，反复测试验证，即使发现一颗产品有问题，也必须从头到尾盘查所有环节，找到根本原因和采取有效的解决方法，整个管控过程相当严苛。”汽车芯片认证这道坎儿从赛腾微和杰发科技的产品研发进程能够看出，一款汽车芯片从研发到通过认证最少需要三年时间，究其原因就在于认证流程。一款芯片要进入汽车领域，必须取得两张门票，第一张由北美汽车产业所推出的AEC-Q100（IC）、101（离散元件）、200（被动零件）可靠标准，第二张门票是要符合零失效的供应链品质管理标准ISO/TS16949规范。只看温度要求一项就定义了5个等级：如果车载IC产品要达到Grade3，应力测试流程至少要做到两种测试条件之一，-50～85℃做500次循环，或者-50～+125℃做1000次循环。可见，温度测试的时间成本就非常高。再看消费电子产品，一般寿命约1-3年，车载产品则10年起步，甚至要达到15年的寿命周期，对应的车载电子元器件自然也要满足这样的寿命要求。南京芯驰半导体是一家自动驾驶及智能汽车核心处理器芯片和高性能工业处理器芯片研发公司，致力于智能汽车核心芯片和高性能工业微处理器等半导体产品的研发、量产、销售。其负责人在接受与非网采访时候表示，“芯驰半导体目前只有SoC，还没有MCU产品，做MCU的难点就在于车载产品的故障率要求小于1个PPM，使用周期15-20年，技术难度远远大于消费电子类芯片，而且认证周期长，研发成本高。关键是，一旦汽车产品出现问题可能会导致伤亡事故，因此，对产品的可靠性、稳定性、一致性要求很高。”2018年4月，均胜电子的子公司均胜安全系统（JSS）以15.88亿美元收购日本高田资产，这就是一起因为汽车安全问题导致的破产案例。日本高田本是一家全球领先的汽车安全系统制造商，成立于1933年，主要产品包括汽车安全带、安全气囊系统、方向盘、主动安全电子产品及其他非汽车类安全产品。与宝马、奔驰、大众、福特、通用、丰田、本田和尼桑等都有长期稳定的合作关系。2016财年，高田的营收达到64亿美元。由于气体发生器设计瑕疵，高田问题气囊至少造成全球17人死亡、超过180人受伤。召回涉及全球约1亿台安全气囊，包括福特、大众、特斯拉等19家汽车企业。持续不断的召回以及赔偿令高田不堪重负，不得不申请破产保护，一代巨头黯然落幕。由此看出，车载IC产品对品质的要求苛刻，而且后期风险也极高，对于公司的技术积累和资金实力有很高的要求，中小型