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芯驰、比亚迪连推新品,车规级MCU加速落地的希望与挑战

日期:2022-05-14    来源:中国汽车报

国际充换电网

2022
05/14
18:12
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关键词: 芯驰科技 比亚迪 比亚迪半导体

“缺芯”是近两年困扰全球汽车业发展的难题,MCU(微控制单元)芯片更是“重灾区”。近日,我国企业在这一领域有了新的进展,令人振奋和期待。

4月12日,芯驰科技正式发布高端MCU E3系列芯片,主频最高可支持800MHz;4月20日,比亚迪半导体宣布,推出车规级8位MCU系列芯片,客户端应用开发项目已全面启动。

自主芯片供应商纷纷走上车规级MCU的新赛道,为我国汽车行业扭转核心技术“卡脖子”局面带来希望,但同时产品能否大规模量产配套,能否获得市场认可,仍是需要直面的挑战。

1、MCU芯片新品接连问世

“E3系列芯片是芯驰科技为未来智能汽车精心打造的车规级芯MCU,具有高可靠、高安全、高性能、广覆盖等优势。”芯驰科技首席架构师孙鸣乐介绍称,目前该公司的车规级芯片已实现大规模量产,有超过250家生态合作伙伴,覆盖国内70%以上的车企。据介绍,E3系列芯片的目标应用包括线控底盘、制动控制、电池管理系统(BMS)、ADAS及自动驾驶运动控制、液晶仪表等对安全性和可靠性要求较高的场景,CPU(中央处理器)有单核、双核、四核和六核,集成了丰富的通信外设模块,内置符合国家标准的硬件加速器,还同时支持BGA(球栅阵列封装)和LQFP(方型扁平式封装)技术。

孙鸣乐表示,E3系列芯片对标甚至在部分指标上超越国际芯片厂商的竞品,在车规级可靠性标准AEC-Q100中达到一级,功能安全等级达到ASIL D级;采用22纳米车规级工艺制程,填补了国内高端、高安全级别车规级MCU市场的空白。

比亚迪半导体则是在原有基础上进一步扩大了车规级8位通用MCU系列芯片产品阵容。2018年,该公司推出了第一代8位车规级MCU芯片。据悉,此次新推出的BS9000AMXX系列芯片外设资源更加丰富,可满足汽车电子中的多种应用场景,比如车内饰灯、氛围灯、门把手、空调触摸面板、各类传感器应用、无刷直流电机控制等。该系列产品可为不同应用场景实施不同控制,包括从雨刷、车窗到座椅,从安全系统到车载娱乐系统,再到车身控制和发动机控制等。至今,比亚迪半导体车规级MCU芯片量产装车已突破1000万颗。

今年以来,车规级MCU芯片赛道上的国内企业逐渐增多。近期,一直经营消费芯片及工业芯片的兆易创新,首款车规级MCU芯片产品已送样测试,计划2022年年中量产;芯旺微电子KF8A/KF32A系列车规级MCU芯片已实现量产,并与部分车企达成合作;国民技术的MCU芯片开始在车载领域出货;国芯科技的新一代车规级MCU产品获得的订单超过110万颗。

“针对汽车行业短缺的车规级MCU芯片,国内相关企业纷纷发力布局,力求以自主发展来补齐短板,应该给予更多鼓励和支持。”西安工业大学微电子技术实验室工程师魏冬在接受记者采访时表示,车规级MCU芯片的研发需要持续积累和快速迭代,其可靠性离不开技术、应用的积淀,涉及芯片设计、制造、品控等方方面面,要经过严格的测试验证才能量产装车。

2、车规级芯片难在哪儿

国内市场不乏消费电子芯片厂商,但能量产车规级MCU的芯片企业少之又少。

“车规级芯片在温度、湿度、酸碱度等方面有诸多技术指标要求,仅工作温度指标而言为-40℃至125℃,工业级芯片的工作温度为-40℃至105℃左右,消费级芯片只需-40℃至85℃左右,差别较大。”魏冬表示,一方面,车规级芯片的研发投入大、周期长,出于对安全性及可靠性的考量,测试验证周期也较长,没有雄厚的经济实力和扎实的技术积累很难支撑;另一方面,研发成功只是第一步,仅标准认证方面还有很多步骤要走,其中,车规级MCU需满足AEC-Q100可靠性测试标准,生产制造流程需满足IAFT16949质量管理体系的要求,安全角度需满足IS026262标准,软件需支持AUTOSAR生态等,是一个系统性工程,实现难度不小。

事实上,正是由于技术难度较高,以往车规级MCU技术一直被欧美日等发达国家和地区的行业头部企业垄断,长期占据全球超过93%的市场份额。特别是对于新能源汽车的市场布局,各大芯片厂商的竞争更为激烈。

“新能源汽车所使用的MCU数量比传统燃油车更多,且在功能上有了更多的拓展,对于芯片企业是一项艰巨的考验。”成都新能源汽车产业推广应用促进会秘书长范永军向记者表示,传统燃油车平均使用约70颗MCU,智能电动汽车则使用量超过300颗。随着新能源汽车产销量大幅增长,市场对车规级MCU的需求也快速提升。而且,随着消费电子市场疲软,全球MCU市场已出现结构性失衡,部分高端车规级MCU仍然短缺,但中低端产品并不缺货。

从2021年的数据看,国内车规级MCU自给率不到5%,且都是中低端产品,被“卡脖子”的情况明显,外资芯片厂商牢牢占据着中高端市场。而且,近一年来,国际芯片巨头联合晶圆厂,持续新增MCU产能,但新增产能投产周期相对较长,目前还不能完全释放以满足市场需求。在新能源汽车对车规级MCU需求大增的情况下,相关企业迎来了国产替代的机遇。

“解决产能问题就需要建厂,从选址、建设厂房再到引进设备,都需要时间。”国家新能源汽车技术创新中心总经理、中国汽车芯片产业创新战略联盟秘书长原诚寅告诉记者,这与抢时间窗口是一对矛盾,由于芯片巨头纷纷扩产,目前很多车规级芯片测试设备都订不到货,新设备的交付时间要在数年之后,所以二手设备特别紧俏。虽然二手设备不能测试某些指标,但至少还存在使用价值,从抢时间窗口的角度看,值得企业考虑。

3、推动国产芯片“上车”

当前,国内投身车规级MCU领域的芯片企业有增多之势,产品也逐步开发出来,但一些国内车企因为存在顾虑和担心,不敢选用的问题较为普遍。

“车企应该打消顾虑,积极应用国产MCU。”原诚寅提出,车企要对自主MCU有更多信心,同时,不要简单地期望国产芯片的成本要比进口产品低,且性能更好,实际上国产芯片有可能更贵。这是因为进口芯片由于产品的丰富和成熟,把之前的研发成本大量摊销了。而车规级芯片认证前期的研发投入成本巨大,自主产品刚开始没有打开销路时,如果没有一定的盈利或资本支持,就无法做到持续投入,往往很快就难以为继。此外,还存在一种可能,外资芯片企业希望保有更多市场份额,进而将产品价格降到“地板价”体现出其竞争优势。

据原诚寅介绍,去年,国家新能源汽车技术创新中心牵头,联合中国科学院微电子研究所、芯驰科技、北汽新能源等行业机构和企业,编制发布了纯电动乘用车车规级芯片系列团体标准,为车规级芯片的测试应用提供了依据。

面对国产车规级芯片替代机遇,很多投资商也盯上了这一领域。2021年7月,芯驰科技就获得了近十亿元融资,近期,也有多家车规级MCU芯片企业获得了融资。其中,华大半导体有限公司宣布旗下主攻汽车MCU等芯片的上海积塔半导体有限公司,完成了80亿元战略融资。同样专注于汽车MCU等芯片的苏州旗芯微半导体有限公司,宣布完成新一轮融资,已累计融资金额达数亿元。

与此同时,比亚迪半导体的上市进程正在持续推进中。今年3月,比亚迪半导体因其IPO申请文件中记载的财务资料已过有效期,需要补充提交,被暂时中止其发行上市审核,但4月28日已经恢复,表明其将继续冲击创业板。

“目前,从政策鼓励到资金支持,车规级MCU等芯片领域的发展处在机遇期。”原诚寅表示,我国应加快支持整个汽车芯片产业链条的生态体系的建设,形成上下游的紧密协同。

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