車規(guī)級MCU國產(chǎn)替代率僅1%，RISC-V架構(gòu)帶來新機(jī)遇！

8月28日，由芯原股份主辦的“第三屆滴水湖中國RISC-V產(chǎn)業(yè)論壇”在上海滴水湖洲際酒店召開。芯科集成電路（蘇州）有限公司（以下簡稱“芯科集成”）正式發(fā)布了基于RISC-V架構(gòu)的高性能車規(guī)級MCU——CX3288。

車規(guī)級MCU國產(chǎn)替代率僅1%

近年來，在汽車電氣化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化趨勢之下，汽車對于MCU的需求高速增長。比如傳統(tǒng)燃油豪華車單車的MCU用量大概100顆左右，但是智能電動汽車單車的MCU用量則大幅增長至300顆左右。特別是在2020底全球芯片產(chǎn)能緊缺之后，隨著智能汽車的銷量的快速增長，引發(fā)了整個汽車產(chǎn)業(yè)的嚴(yán)重“缺芯”。2021年初，眾多的歐美汽車大廠由于車用MCU的緊缺，甚至還通過歐美政府向晶圓代工大廠臺積電施壓，要求其提升車用MCU的產(chǎn)能。

根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，全球MCU市場規(guī)模在經(jīng)歷2020年下降后，隨著2021年全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇達(dá)到196億美元，預(yù)計2022年將會繼續(xù)保持增長趨勢，達(dá)到215億美元，同時，ICInsights預(yù)測從2021年到2026年，全球MCU市場規(guī)模的復(fù)合增長率約為6.7%，在2026年達(dá)到272億美元。其中，2021年全球車規(guī)級MCU市場規(guī)模為76億美元，預(yù)計到2025年全球車規(guī)級MCU市場規(guī)模超過110億美元。

但是在目前的MCU市場，主要被NXP、Microchip、瑞薩電子、意法半導(dǎo)體、英飛凌所占據(jù)，這五家MCU廠商占據(jù)了2021年全球MCU銷售額的82.1%份額。這些廠商同樣也是全球車規(guī)級MCU的主要供應(yīng)商。相比之下，國內(nèi)芯片廠商在車規(guī)級MCU領(lǐng)域仍非常的薄弱。

據(jù)芯科集成聯(lián)合創(chuàng)始人、資深技術(shù)市場總監(jiān)王超介紹：“按照一些專業(yè)的評估機(jī)構(gòu)，國產(chǎn)車規(guī)級MCU在國內(nèi)市場占有率應(yīng)該是有3%-5%。但是按照我們跟客戶實際去溝通，比如南方某大小OEM/主機(jī)廠，雖然其研發(fā)能力也很強(qiáng)，什么樣的國產(chǎn)MCU都愿意去測試，但是實際上國產(chǎn)替代率也就1%左右。從一個角度來看，不管是從存量市場還是從增量市場來說，對于國內(nèi)的車規(guī)級MCU廠商來說，存在著巨大的替代增長空間。”

RISC-V將是新的突破口？

那么，為何國產(chǎn)車規(guī)級MCU領(lǐng)域如此薄弱？

首先，國內(nèi)廠商之前很多都沒有做過車規(guī)級MCU，在這塊缺乏成功經(jīng)驗。因為，車規(guī)級MCU相比非車規(guī)MCU有著很大的不同。

比如，芯片在運行當(dāng)中遇到了隨機(jī)失效或者系統(tǒng)失效的時候，系統(tǒng)怎么去處理、避免長時間的一些“死機(jī)”，能夠盡快做到合適的反應(yīng)，這是功能安全最核心的一個內(nèi)容。芯片廠商需要符合ISO26262 ASIL標(biāo)準(zhǔn)要求。

在信息安全方面，隨著汽車傳感器、ECU越來越多，軟代碼越來越多，以及聯(lián)網(wǎng)化，將不可避免的帶來各種各樣的信息安全風(fēng)險。所以芯片廠商在信息安全方面，也需要滿足HSE和 Evita Medium HSM的要求。

同時，隨著智能汽車技術(shù)的持續(xù)升級，軟件復(fù)雜度也在日益增加。比如L3~L5級自動駕駛，代碼行數(shù)預(yù)計將達(dá)到3億~5億行。因此，汽車芯片的嵌入式開發(fā)工具也需要符合AUTOSAR?架構(gòu)要求的MCAL（MCAL處于AUTOSAR架構(gòu)的最底層，和具體的芯片強(qiáng)綁定，且不同的芯片使用不同的MCAL配置工具）。

嚴(yán)格的安全、可靠性準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)為汽車MCU樹立了較高的技術(shù)和準(zhǔn)入壁壘。汽車MCU作為控制器件的核心芯片，需在復(fù)雜運行環(huán)境里（包括高溫、低溫、不同濕度等）安全運行15年＋，可靠性要求逼近0PPM（0PPM，每百萬零缺陷）。此外，在車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)下，須從設(shè)計、制造、封裝、測試到量產(chǎn)后層層設(shè)計、 層層嚴(yán)控。車載用MCU產(chǎn)品在獲得 AEC-Q100、ISO26262等標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證后，仍需較長時間的整車廠、Tier1 的驗證和導(dǎo)入時間。這些對于希望進(jìn)入汽車市場的國產(chǎn)MCU廠商來說都是巨大考驗。

其次，相對于ARM?Cortex內(nèi)核壟斷消費電子市場，x86壟斷PC市場，汽車MCU市場的內(nèi)核架構(gòu)則比較多元。目前國外的車規(guī)級MCU大廠的內(nèi)核架構(gòu)基本都是基于私有架構(gòu)（比如英飛凌、Microchip、德州儀器、瑞薩等）或者是Arm架構(gòu)（比如恩智浦、英飛凌、Microchip），但是這些老牌廠商經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)建立起來自己強(qiáng)大的生態(tài)體系。這也意味著國產(chǎn)廠商如果想要沿著他們原有的路線來追趕，必然會比較吃力。

但是，隨著全新開源的RISC-V架構(gòu)的興起，則給了更具自主可控特性的國產(chǎn)汽車MCU芯片廠商一個新的切入點。

雖然Arm架構(gòu)和廠家自研架構(gòu)目前占據(jù)車載娛樂/車身/底盤等應(yīng)用的絕大部分份額。但是RISC-V兼具開源和通用優(yōu)勢，近幾年已經(jīng)成為主流廠商布局的重點方向。比如瑞薩電子也開辟了全新的RISC-V MCU產(chǎn)品線。

另外，國內(nèi)MCU廠商很多之前都還是在做8位MCU和16位MCU。但是隨著汽車邁向“三化”對MCU的規(guī)格要求進(jìn)一步提升。32位MCU廣泛應(yīng)用于儀表板控制、車身控制、 多媒體信息系統(tǒng)、引擎控制，以及新興的智能性和實時性的安全系統(tǒng)及動力系統(tǒng)、 ADAS 等領(lǐng)域。

數(shù)據(jù)顯示，在2021年汽車MCU市場32位MCU占比已經(jīng)達(dá)到了70%，預(yù)計到2026年市占率將達(dá)到74.02%。所以從這個市場來看，對于32位的RISC-V MCU來說是很好的一個機(jī)會，將有著數(shù)十億美元的替代空間。

王超表示：“目前國內(nèi)外主要MCU/MPU公司均開始在RISC-V方向布局。覆蓋領(lǐng)域有協(xié)處理器、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣AI、通用MCU等，并積極向車規(guī)處理器、多核高效能計算等領(lǐng)域推進(jìn)。得益于在價格、性能、靈活性、自主可控等方面的優(yōu)勢，也促使了RISC-V在汽規(guī)級MCU市場與Arm等其他架構(gòu)MCU分享市場的格局已形成。

值得注意的是，近幾年來，國內(nèi)新興的車規(guī)級MCU廠商很多都不約而同的選擇了RISC-V架構(gòu)來做自己的車規(guī)級MCU，比如云途半導(dǎo)體、武漢二進(jìn)制、國芯科技以及芯科集成。

芯科集成推出車規(guī)級MCU——CX3288

芯科集成成立于2022年4月，創(chuàng)始人為國內(nèi)最早一批汽車芯片設(shè)計師，專攻車規(guī)級芯片研發(fā)多年，從架構(gòu)定義到大規(guī)模量產(chǎn)具有豐富經(jīng)驗，所負(fù)責(zé)的項目量產(chǎn)成功率100%，掌握了零缺陷車規(guī)級品質(zhì)芯片的開發(fā)流程。具有獨到的芯片全流程自動化開發(fā)平臺搭建技術(shù)，克服了研發(fā)質(zhì)量和進(jìn)度對人的高度依賴，具有豐富的大型SoC芯片研發(fā)到量產(chǎn)進(jìn)入市場的全流程經(jīng)驗。

芯科集成的產(chǎn)品線覆蓋車身控制、電機(jī)控制、底盤控制、儀表、車載網(wǎng)絡(luò)、智能座艙等品類齊全的車規(guī)級MCU/MPU和域控制器SoC芯片。依托自研的全流程自動化車規(guī)芯片開發(fā)平臺，芯科集成力圖打造可對標(biāo)歐美日系車規(guī)芯片大廠的零缺陷研發(fā)和質(zhì)量管理體系，有能力高質(zhì)高效推出車規(guī)芯片，快速形成產(chǎn)品矩陣，滿足廣大客戶不同的產(chǎn)品需求。

此次發(fā)布的CX3288正是芯科集成的首款基于RISC-V架構(gòu)的高性能車規(guī)級MCU，采用32位RISC-V內(nèi)核，支持浮點運算指令，主頻達(dá)到300+MHz，F(xiàn)lash容量最大達(dá)2MB，內(nèi)部集成信息安全模塊HSM及以太網(wǎng)/CAN等豐富的外設(shè)資源。預(yù)計將于

作為一款車規(guī)級MCU，CX3288的設(shè)計符合功能安全I(xiàn)SO26262 ASIL-B的要求；在信息和網(wǎng)絡(luò)安全方面支持SHE、Medium HSM，支持通信加密和安全啟動。并且支持AutoSAR，可提供MCAL和配置工具支持。

“我們在安全上做了很大的努力，CX3288是全片的ECC。不管是內(nèi)部的Memory還是外擴(kuò)的Memory，都可以實現(xiàn)ECC的糾錯。另外，我們?nèi)€的BIST。如果說下一步把內(nèi)核換成雙核，我們就很容易實現(xiàn)功能安全SoC的一些標(biāo)準(zhǔn)?！蓖醭M(jìn)一步補充道。

對于CX3288的市場預(yù)期，王超認(rèn)為，車規(guī)芯片不管是從存量的國產(chǎn)替代、還增量的快速增長，我們國內(nèi)的市場潛力都非常巨大。

“我們車規(guī)級RISC-V MCU從價格、性能、靈活性和自主可控方面都具有優(yōu)勢，特別是在與國外基于Arm或自有架構(gòu)的車規(guī)級MCU廠商競爭時。我們強(qiáng)大的研發(fā)能力，以及國內(nèi)首創(chuàng)的用于車規(guī)級MCU全流程自動化開發(fā)的平臺，用在車規(guī)芯片開發(fā)上，可以大大的降低時間和減少芯片開發(fā)中出錯的幾率。即使是與國內(nèi)廠商相比，我們也擁有更高的性能和更豐富的外設(shè)，能夠提供滿足車規(guī)客戶需要的功能安全和信息安全，以及完善的軟硬件生態(tài)?！蓖醭偨Y(jié)說道。

編輯：芯智訊-浪客劍