為何國(guó)產(chǎn)車載MCU發(fā)展長(zhǎng)路漫漫？

近期，一則關(guān)于國(guó)內(nèi)車規(guī)級(jí) MCU 的報(bào)道引起業(yè)界關(guān)注，報(bào)道稱“中國(guó)首家主攻車規(guī)?MCU?的芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì) -- 蜂馳高芯（天津）科技有限公司在中新天津生態(tài)城正式注冊(cè)成立，注冊(cè)資本 1 億元，致力于高端進(jìn)口芯片的國(guó)產(chǎn)替代?！?/p>

為什么是“中國(guó)首家”？難道目前國(guó)內(nèi)沒有車規(guī)級(jí) MCU 公司嗎？筆者在汽車電子社群中做了市場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)大家推薦的公司有的在做 SoC，有的只是有車規(guī)級(jí) MCU 規(guī)劃，車載 MCU 真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的公司少之又少。

而全球的汽車市場(chǎng)對(duì) MCU 的需求又是另一番景象。在汽車應(yīng)用中，從雨刷、車窗、座椅，到車載娛樂信息系統(tǒng)，幾乎都會(huì)用到 MCU 芯片來實(shí)現(xiàn)控制。iSuppli 報(bào)告顯示，一輛汽車中所使用的半導(dǎo)體器件數(shù)量中，MCU 芯片約占 30%。在汽車向智能化的演進(jìn)過程中，對(duì)安全、環(huán)保要求越來越高，因此對(duì) MCU 的需求增長(zhǎng)更快。IC Insights 預(yù)測(cè)，車用 MCU 銷售額將在 2020 年接近 65 億美元，隨后在 2021—2023 年器件漲幅逐步加大，最終預(yù)測(cè)年度將達(dá)到 81 億美元。?

賽普拉斯半導(dǎo)體公司汽車電子事業(yè)部亞太區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)文君培向與非網(wǎng)表示，“汽車的電子化進(jìn)程在加速推進(jìn)，以國(guó)內(nèi)汽車廠商比亞迪和奇瑞為例，十年前每輛車配置十幾個(gè)電子節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)在每輛車超過三四十個(gè)電子節(jié)點(diǎn)；再看國(guó)外汽車品牌，一輛寶馬 7 中配置電子節(jié)點(diǎn)達(dá)到 200-300 個(gè)，假設(shè)每個(gè)電子節(jié)點(diǎn)外掛一個(gè) ECU 單元，MCU 的需求量將出現(xiàn)數(shù)十倍的增長(zhǎng)。而且這只是從大的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來看，延伸到層級(jí)下面，還有更小的電子節(jié)點(diǎn)?！?/p>

不難看出，在汽車整體銷量下降的大背景下，汽車芯片市場(chǎng)似乎并不悲觀，原因就是汽車的電子化帶來的潛在需求。

圖源 |?Car and Driver

國(guó)內(nèi)車載MCU版圖

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017 年全球 MCU 市場(chǎng)規(guī)模約為 170 億美元，其中汽車電子類芯片占比 17%。2019 年，汽車應(yīng)用仍然是 MCU 最大的終端用戶市場(chǎng)，占 2019 年微控制器總銷售額的 39%左右。IC Insights 預(yù)測(cè)，隨著中國(guó)汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的快速發(fā)展，2020 年中國(guó) MCU 市場(chǎng)規(guī)模將突破 500 億元。

傳統(tǒng)車用 MCU 市場(chǎng)仍然是瑞薩、恩智浦、德州儀器、英飛凌、賽普拉斯、意法半導(dǎo)體等國(guó)外半導(dǎo)體廠商的天下，同時(shí)高通、英偉達(dá)、英特爾等消費(fèi)電子巨頭也在極力進(jìn)入汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)，那么國(guó)產(chǎn)車載 MCU 廠商發(fā)展到了什么階段？經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研，筆者找到四家公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的國(guó)內(nèi)公司，分別是杰發(fā)科技（四維圖新子公司）、上海芯旺微電子、賽騰微電子、中微半導(dǎo)體。

杰發(fā)科技（四維圖新旗下子公司）

杰發(fā)科技原本是聯(lián)發(fā)科旗下做車載產(chǎn)品的一個(gè)子公司，從 2010 年開始做車載信息娛樂芯片，在 2012 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，經(jīng)過多年發(fā)展，其 IVI 芯片產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)后裝市場(chǎng)市占率接近 70%，隨后在此基礎(chǔ)上開始研發(fā)車載 MCU 產(chǎn)品。2017 年，四維圖新為了增強(qiáng)在車載服務(wù)方面的硬件實(shí)力，收購(gòu)了杰發(fā)科技，杰發(fā)科技成為四維圖新旗下子公司。

2018 年 12 月，杰發(fā)科技推出了首顆車規(guī)級(jí)車身控制 MCU 芯片 AC781x 系列，基于 ARM Cortex-M3 內(nèi)核設(shè)計(jì)，主頻為 100MHZ，通過了 AEC-Q100 Grade 1，滿足 -40℃到 125℃的工作溫度，并且實(shí)現(xiàn)了客戶端量產(chǎn)。關(guān)于 AC781x 系列芯片到目前的出貨量以及實(shí)際產(chǎn)品性能，與非網(wǎng)已經(jīng)向四維圖新官方進(jìn)行了咨詢，到發(fā)稿時(shí)還未收到正式回復(fù)。

上海芯旺微電子

上海芯旺微電子(ChipON)專注于汽車級(jí)、工業(yè)級(jí)混合信號(hào) 8 位 MCU、32 位 MCU&DSC 芯片設(shè)計(jì)，十多年來一直專注基于自主處理器架構(gòu)的高可靠，高品質(zhì) MCU 器件的研發(fā)設(shè)計(jì)。ChipON 在工業(yè)級(jí)與汽車級(jí) 8 位 MCU 以及 32 位 MCU&DSC 采用了擁有自主 IP 的 KungFu8 和 KungFu32 內(nèi)核處理器架構(gòu)，迄今為止已成功向?qū)I(yè)芯片應(yīng)用市場(chǎng)輸送 KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S 等 8 位單片機(jī)產(chǎn)品，在 2019 年第四季度 ChipON 量產(chǎn)了基于 KungFu32 內(nèi)核的 32 位 MCU。ChipON 為用戶提供了完整的工具鏈，包括 IDE 集成開發(fā)環(huán)境、ChipON PRO 編程軟件、 仿真編程器，真正實(shí)現(xiàn)從芯片內(nèi)核設(shè)計(jì)到工具開發(fā)整個(gè)生態(tài)鏈的全自主。

賽騰微電子

賽騰微電子有限公司是一家面向汽車電子領(lǐng)域的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，專注于汽車 / 新能源汽車用控制 SoC/ MCU 芯片、功率驅(qū)動(dòng)器件以及相關(guān)應(yīng)用方案開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。2019 年 7 月，賽騰微宣布針對(duì)汽車 LED 尾燈流水轉(zhuǎn)向燈而量身定制的主控 MCU 芯片 ASM87F0812T16CIT 已通過國(guó)內(nèi)知名汽車廠家一系列上車測(cè)試認(rèn)證，出貨量超百萬顆。

據(jù)官方介紹，ASM87F0812T16CIT 是一款針對(duì)汽車 LED 尾燈控制而專門定制開發(fā)的高性能專用 MCU，該芯片選用通過 ISO/TS16949 認(rèn)證的汽車級(jí) 0.11um 嵌入式閃存工藝制造，內(nèi)置全溫全壓高精度（<±0.3%）時(shí)鐘振蕩器、邊緣捕獲 PWM 與高可靠的 Data EEPROM 等專用電路模塊，使得 LED 尾燈流水驅(qū)動(dòng)控制更為簡(jiǎn)潔，呈現(xiàn)效果更加完美，同步視覺辨識(shí)度更為鮮明。

中微半導(dǎo)體

中微半導(dǎo)體成立于 2001 年，公司立足于 MCU，以“讓中國(guó)都有中國(guó)芯”為企業(yè)愿景，公司已經(jīng)成功開發(fā)了四百多種芯片產(chǎn)品，產(chǎn)品覆蓋工業(yè)控制、醫(yī)療電子、電機(jī)控制、家用電器、消費(fèi)電子等各大領(lǐng)域。到 2019 年 12 月，中微半導(dǎo)體累計(jì)芯片出貨量 60 億顆。

2018 年 3 月，中微半導(dǎo)體子公司北京中微芯成成立，專門研發(fā)高端工業(yè)類汽車級(jí) 32 位 MCU 產(chǎn)品，這個(gè)團(tuán)隊(duì)很多成員都有在瑞薩公司工作的經(jīng)歷，因此中微半導(dǎo)體具備了進(jìn)入汽車領(lǐng)域的技術(shù)基礎(chǔ)。中微半導(dǎo)體有限公司副總經(jīng)理柳澤宇介紹，中微半導(dǎo)體進(jìn)入汽車領(lǐng)域會(huì)從后裝市場(chǎng)切入，比如電機(jī)控制、中控面板等一些風(fēng)險(xiǎn)比較小的應(yīng)用。

國(guó)產(chǎn)車載MCU發(fā)展的癥結(jié)

為什么國(guó)內(nèi)針對(duì)消費(fèi)領(lǐng)域的 MCU 公司比比皆是，而做車載 MCU 的公司卻寥寥無幾？帶著這個(gè)疑問，與非網(wǎng)記者采訪了車載 MCU 領(lǐng)域的幾位資深人士。深圳市航順芯片技術(shù)研發(fā)有限公司創(chuàng)始人兼首席戰(zhàn)略家劉吉平對(duì)與非網(wǎng)表示，“國(guó)內(nèi) MCU 廠商做車規(guī)級(jí) MCU 的公司比較少，因?yàn)槿绻胱龊密囈?guī)級(jí) MCU 需要選擇更高的工藝，同時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)要求較高，而且產(chǎn)品的良率要達(dá)到一定水平，目前看，國(guó)內(nèi) MCU 公司都選擇先從消費(fèi)類和工業(yè)類開始?！?/p>

《汽車電子設(shè)計(jì)》公眾號(hào)主筆人朱玉龍分析，“車載 MCU 的認(rèn)證過程很復(fù)雜，而且對(duì)品質(zhì)的要求非常嚴(yán)苛，一旦出現(xiàn)問題需要索賠?？梢钥闯觯囕d MCU 產(chǎn)品投入大，短期內(nèi)很難作出成果，對(duì)于商業(yè)公司來說技術(shù)難度大，而且從盈利角度講不是很劃算?！?/p>

杰發(fā)科技的第一款車規(guī)級(jí) MCU 芯片用了三年時(shí)間才完成設(shè)計(jì)、研發(fā)與測(cè)試等階段，四維圖新副總裁、AutoChips 杰發(fā)科技副總經(jīng)理萬鐵軍也表示，“車規(guī)級(jí) MCU 芯片因研發(fā)周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)門檻高、資金投入大，使得國(guó)內(nèi)廠商對(duì)車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)品望而卻步?！?/p>

賽騰微的 ASM87F0182T16CIT 從芯片設(shè)計(jì)、投片生產(chǎn)、封裝測(cè)試到方案開發(fā)、調(diào)試、再到上車調(diào)試、認(rèn)證、歷經(jīng)三年時(shí)間，其中為滿足汽車級(jí)應(yīng)用所做的各項(xiàng)可靠性測(cè)試（老化測(cè)試、EMC 測(cè)試以及帶電溫循測(cè)試等）就長(zhǎng)達(dá)近一年時(shí)間。賽騰微總經(jīng)理黃繼頗博士表示，“汽車電子芯片的研發(fā)、驗(yàn)證到整車廠的采購(gòu)每一個(gè)過程都是步履維艱，反復(fù)測(cè)試驗(yàn)證，即使發(fā)現(xiàn)一顆產(chǎn)品有問題，也必須從頭到尾盤查所有環(huán)節(jié)，找到根本原因和采取有效的解決方法，整個(gè)管控過程相當(dāng)嚴(yán)苛。”

汽車芯片認(rèn)證這道坎兒

從賽騰微和杰發(fā)科技的產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程能夠看出，一款汽車芯片從研發(fā)到通過認(rèn)證最少需要三年時(shí)間，究其原因就在于認(rèn)證流程。一款芯片要進(jìn)入汽車領(lǐng)域，必須取得兩張門票，第一張由北美汽車產(chǎn)業(yè)所推出的 AEC-Q100（IC）、101（離散元件）、200（被動(dòng)零件）可靠標(biāo)準(zhǔn)，第二張門票是要符合零失效的供應(yīng)鏈品質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn) ISO/TS 16949 規(guī)范。

只看溫度要求一項(xiàng)就定義了 5 個(gè)等級(jí)：

如果車載 IC 產(chǎn)品要達(dá)到 Grade 3，應(yīng)力測(cè)試流程至少要做到兩種測(cè)試條件之一，-50～85℃做 500 次循環(huán)，或者 -50～+125℃做 1000 次循環(huán)?？梢姡瑴囟葴y(cè)試的時(shí)間成本就非常高。

再看消費(fèi)電子產(chǎn)品，一般壽命約 1-3 年，車載產(chǎn)品則 10 年起步，甚至要達(dá)到 15 年的壽命周期，對(duì)應(yīng)的車載電子元器件自然也要滿足這樣的壽命要求。

南京芯馳半導(dǎo)體是一家自動(dòng)駕駛及智能汽車核心處理器芯片和高性能工業(yè)處理器芯片研發(fā)公司，致力于智能汽車核心芯片和高性能工業(yè)微處理器等半導(dǎo)體產(chǎn)品的研發(fā)、量產(chǎn)、銷售。其負(fù)責(zé)人在接受與非網(wǎng)采訪時(shí)候表示，“芯馳半導(dǎo)體目前只有 SoC，還沒有 MCU 產(chǎn)品，做 MCU 的難點(diǎn)就在于車載產(chǎn)品的故障率要求小于 1 個(gè) PPM，使用周期 15-20 年，技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子類芯片，而且認(rèn)證周期長(zhǎng)，研發(fā)成本高。關(guān)鍵是，一旦汽車產(chǎn)品出現(xiàn)問題可能會(huì)導(dǎo)致傷亡事故，因此，對(duì)產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性、一致性要求很高?！?/p>

2018 年 4 月，均勝電子的子公司均勝安全系統(tǒng)（JSS）以 15.88 億美元收購(gòu)日本高田資產(chǎn)，這就是一起因?yàn)槠嚢踩珕栴}導(dǎo)致的破產(chǎn)案例。日本高田本是一家全球領(lǐng)先的汽車安全系統(tǒng)制造商，成立于 1933 年，主要產(chǎn)品包括汽車安全帶、安全氣囊系統(tǒng)、方向盤、主動(dòng)安全電子產(chǎn)品及其他非汽車類安全產(chǎn)品。與寶馬、奔馳、大眾、福特、通用、豐田、本田和尼桑等都有長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作關(guān)系。2016 財(cái)年，高田的營(yíng)收達(dá)到 64 億美元。

由于氣體發(fā)生器設(shè)計(jì)瑕疵，高田問題氣囊至少造成全球 17 人死亡、超過 180 人受傷。召回涉及全球約 1 億臺(tái)安全氣囊，包括福特、大眾、特斯拉等 19 家汽車企業(yè)。持續(xù)不斷的召回以及賠償令高田不堪重負(fù)，不得不申請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù)，一代巨頭黯然落幕。

由此看出，車載 IC 產(chǎn)品對(duì)品質(zhì)的要求苛刻，而且后期風(fēng)險(xiǎn)也極高，對(duì)于公司的技術(shù)積累和資金實(shí)力有很高的要求，中小型 IC 公司一般都會(huì)從消費(fèi)類和工業(yè)類開始起步。

雖然車載 IC 產(chǎn)品，尤其是車載 MCU 認(rèn)證很難，我們也看到國(guó)內(nèi) MCU 廠商在一直前行，四維圖新的杰發(fā)科技、賽騰微電子、上海芯旺微電子已經(jīng)成功推出了符合國(guó)際汽車標(biāo)準(zhǔn)的 MCU 產(chǎn)品，中微半導(dǎo)體也已經(jīng)規(guī)劃車載 MCU，蜂馳高芯也制定目標(biāo)，計(jì)劃通過六年三階段的持續(xù)投入，打破國(guó)際車載半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)高性能車載芯片空白。

路途雖艱，前行者一定會(huì)達(dá)到，打拼在汽車市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)車載 MCU 廠商也是堅(jiān)韌不拔的前行者。