電子發燒友網報道(文/莫婷婷)近兩年,汽車芯片短缺籠罩汽車行業,部分電子元器件的卡脖子讓國產半導體企業開始尋求一條新的道路,加大核心元器件的研發以減少汽車產業對國際廠商的依賴。在汽車MCU領域,多家廠商加快認證節奏。
近日,航順車規級HK32AUTO39A家族通過AEC-Q100認證。航順芯片公開表示,該車規級MCU已經拿下前裝訂單,批量應用于斯柯達、東南汽車、中興汽車等品牌商的汽車中。除了航順,國內還有多家廠商獲得前裝訂單。如今,國產MCU廠商進展如何,完成車規級認證又意味著什么?電子發燒友網與航順芯片執行副總裁白海英進行了交流。
航順芯片執行副總裁白海英
釋放M3/M0系列內核潛力,國產車規MCU朝低功耗、高穩定性發展
MCU(微控制器)又稱單片機,由CPU、存儲器、輸入/輸出(I/O)接口、定時器、中斷系統、特殊寄存器等組成。根據應用領域的不同,可將MCU分為通用型、專用型;按照位數可分為4位、8位、16位、32位、64位,市場上以32位MCU為主,可應用于物聯網、智能家居、汽車電子等多個應用領域。
目前,汽車MCU是MCU市場中最大的細分市場。IC Insights數據顯示,2021年全球MCU市場規模近200億美元,其中汽車MCU市場規模約76億美元。IC Insight預計,到2022年全球MCU市場規模將達到215億美元,汽車MCU的成長將快于其他細分市場。
隨著汽車智能化的發展,MCU在計算性能、高能效比、安全性以及集成性能上不斷迭代。國內逐漸起步的MCU產品以車窗、車載充電等汽車電子車身控制應用領域為主,并且逐漸拓展應用領域,向車機等對性能要求更高的應用領域進軍。
航順芯片執行副總裁白海英在接受電子發燒友網采訪時介紹,航順近期通過車規認證的HK32AUTO39A家族采用ARM Cotex-M3/M0內核,支持浮點處理協處理器,具有極強的數據處理能力。在計算性能上,HK32AUTO39A家族主頻高達到120M,內置512KB FLASH,64KB SRAM,并具有豐富的外設接口:包含兩路CAN2.0、兩路I2C、三路SPI、六路USART及一路全速USB2.0。基于優異的性能,HK32AUTO39A家族可用于大部分汽車電子應用,包括汽車中控導航、空調、車載、車窗、娛樂系統以及其他車域控制。
部分MCU產品性能指數(電子發燒友網根據公開資料制圖)
電子發燒友網整理了航順、杰發科技、芯旺微的部分32位車規級MCU發現,國內廠商基本采用Arm Cortex?-M0+的核心,除此外芯旺微采用的是自主內核架構32位KungFu,具備高可靠性和優秀的系統性能。主頻和Flash配置在汽車無線充電、車窗等汽車電子上基本夠用,航順的HK32F103RET6等產品達到了512KB的Flash。
白海英介紹,HK32AUTO39A家族還具有高精度的3個ADC模塊、2路DAC接口,還支持數字相機接口、TFT驅動等特色應用,并具有低功耗、高穩定性等特點。
取得汽車市場入場“門票”,國產MCU廠商加速打進整車廠供應鏈
目前,在國內市場,瑞薩、TI、英飛凌、NXP等國際廠商占據八成市場份額,國產MCU廠商具備巨大的代替空間。值得關注的是,國內多家廠商在車規級產品上取得進展,多款MCU通過車規級認證,并且獲得前裝訂單。
例如四維圖新,在2021年公司的車規級MCU出貨量及收入貢獻同比實現十倍以上增幅;在2022年Q1,首款功能安全MCU–AC7840x提前回片,并成功啟動點亮,預計將在今年年底實現量產。而航順的車規級MCU已進入中興汽車、江鈴汽車、斯柯達等廠商的產品線。
那么,什么是車規級認證,通過車規級標準對于元器件來說意味著什么?
根據AEC的規定,車規驗證標準包括AEC-Q100(集成電路IC)、AEC-Q101(分立器件)、AEC-Q102(光電器件)、 AEC-Q103(MEMS器件)、AEC-Q104(MCM多芯片組件)、AEC-Q200(無源器件),其測試條件比消費/工控型芯片規范更嚴苛,規定了各類車規元器件應完成的試驗項目及條件,用于驗證電子元器件能否達到AEC-Q的要求。
與消費電子相比,最明顯的區別是汽車電子對元件的工作溫度要求比較寬,根據不同的安裝位置等有不同的需求,但一般都要高于民用產品的要求,比如發動機艙的溫度要求是-40℃-150℃;車身控制的溫度要求是-40℃-125℃;行駛控制系統則是要求-40℃-105℃,而消費類產品只需要達到0℃-70℃。
對于想要進入汽車領域的企業來說,AEC-Q認證是進入Tier1汽車電子大廠供應鏈的必備門票,或者說是基礎門檻。白海英認為,“AEC-Q100的認證和執行,使得芯片廠家配套的研發能力和管理能力得到了驗證和提升。該認證標準的執行將使車規級SoC產品的安全性和可靠性達到相應的高標準并與國際先進水平接軌,為中國車規芯片進入國際汽車供應體系參與國際競爭夯實基礎。”
一般來說,順利進入整車廠供應鏈之后,至少將獲得5年的供貨周期,甚至是10年。因此,對于取得汽車市場入場“門票”的廠商而言,這才是剛剛開始,未來還要面臨很長周期的考驗以及挑戰。
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