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Aurix:汽車芯片MCU領域:國際三巨頭牢牢把持 中國本土企業發力破局_Aurix幣是什么幣

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MCU,又稱微控制單元,廣泛用于車內幾十種次系統中,如懸掛、氣囊、門控等,是汽車電子系統內部運算、處理的核心。MCU是汽車電子控制單元的重要組成部分。ECU又稱為汽車的“行車電腦”,主要通過車載傳感器信息、總線數據的采集和交互來判斷車輛狀態,并結合駕駛員的意圖,借助執行系統來操控汽車。

近年來,車規級MCU市場規模增長迅速,據ICInsights數據,2020年全球車用MCU銷售額近65億美元,預計未來3年漲幅可達24.6%。2021年車用MCU銷量已占MCU整體銷售額的超過40%。單車MCU用量不斷提升,來自中信證券數據,每輛傳統汽車平均用到70顆以上MCU,智能汽車則超300顆。

從技術角度來講,MCU目前主要有3種:8位、16位、32位。其中,8位工作頻率在16-50MHz之間,具有簡單耐用、低價的優勢;32位MCU工作頻率最高,處理能力、執行效能更好,應用也更廣泛,通過采用先進制程工藝,32位價格也在逐漸降低。而夾在中間的16位,因缺乏優勢,市場不斷被擠壓,目前出貨比例最低。

32位MCU是汽車MCU市場主流,并且隨著汽車架構集成度的提升,推動車用MCU向32位升級,成為當前主流。據電子工程專輯數據,2020年其占比已超過車用MCU的60%。臺積電在2021年三季度年與2020年三季度的產量相比,用于汽車MCU的晶圓廠產能增加60%,比疫情前水平還高出30%。其中,在具體產品類別上,有機構統計數據顯示,超過四分之三的汽車MCU銷售來自32位微控制器,去年營收預計將達到58億美元,16位和8位的營收預計分別為13億美元和4.41億美元。同時,由于市場供應緊張,32位汽車MCU出廠價格在2021年上升13%。前段時間英飛凌的TC397,代理商官方信息無庫存、交貨周期為43周,報價更是高達近千元人民幣。

通用汽車考慮使用比特幣作為付款方式:3月30日消息,汽車制造商通用汽車(General Motors)正在考慮使用比特幣作為其服務的付款方式。在2020年第四季度財報會議上,首席執行官Mary Barra建議該公司考慮以比特幣付款的購買方式。(Insidebitcoins)[2021/3/30 19:29:49]

車廠、芯片廠商往往根據成本、空間、功耗、性能等因素,采用不同位數MCU的組合方案。在車身應用層面,3種MCU有各自主要應用領域,32位主要集中在車身控制、儀表盤、駕駛輔助系統等。

全球性缺“芯”

是中國本土廠商在MCU領域的新機遇

由于車載MCU具有較高的技術壁壘,而國外廠商技術積累深厚,前三大巨頭瑞薩、NXP、英飛凌的市占率高達90%,歐美第一梯隊在技術積累、供應關系上具有先發優勢。但市場過于集中的風險,在“缺芯”危機中也凸顯出來,MCU首當其沖,成為“缺芯”主角。整車廠普遍開始通過更多渠道采購芯片、增加供應商備選,來緩解芯片短缺的問題。“缺芯”危機從另一個角度理解也是國產MCU廠家的新機遇。

國內車規級MCU廠家,目前有十幾家,其中7家已有產品發布,如杰發科技、賽騰微電子、琪埔維等。這些廠家主要集中在車身域,包括汽車燈、車窗、雨刮器等。根據博世經典五域,整車主要分為自動駕駛域、底盤域、信息娛樂域、車身域、動力總成域等。相比其他4類,車身域在價值量上相對較低。

全球“缺芯潮”中,國內MCU廠家機會,主要有2大層面:

Ripple加入汽車區塊鏈聯盟MOBI:Ripple已加入汽車區塊鏈聯盟MOBI。盡管Ripple目前尚未發布官方消息,但MOBI網站已出現Ripple的標志和ipple匯款解決方案的介紹信息。據悉,MOBI是以區塊鏈解決以汽車問題的行業組織,于2018年5月成立,本田、福特、寶馬、ConledgeSys、R3,IOTA和Tezos都為其成員。(Coinpost)[2020/4/23]

首先,是車身域增量的國產替代。以前只應用在高端車的功能,如車載無線充、氛圍燈控制、流水尾燈控制等,現在大量運用在中低端車。據賽騰微電子數據,目前約10萬輛左右的家用轎車有這樣的增量需求。

其次,動力域、底盤域的技術創新。本土MCU雖然進入了智能表計、高端智能家電等領域,但是中高端應用領域工控、高端家電、醫療、汽車依然被日系、歐美系廠商把持。

數據來源:電子發燒友

目前國內做MCU有兩種發展模式:一種是跟隨策略,通過購買內核和外設IP完成設計仿制國外廠家;這樣做有兩個缺陷,一個是買來的IP都是通用IP,做了很多冗余設計,造成了成本浪費;另外一個是不清楚買來的IP有哪些缺陷及在哪些應用場景下會失效,這樣會影響產品的可靠性,品質不可控。另外一種模式是自主創新,從內核到外設,所有的IP都是自主研發,能完全掌握產品的特性。可以設計出用在工控、強干擾工作環境的高可靠性MCU,有很好的可靠性和穩定性。

動態 | 汽車制造商戴姆勒在馬可波羅區塊鏈貿易網絡上完成第一筆交易:知名汽車制造商戴姆勒(Daimler)在基于區塊鏈的馬可波羅網絡上完成了第一筆交易。據悉,在商業貿易試點交易中,擁有梅賽德斯-奔馳等品牌的戴姆勒處理了與工程公司和零部件制造商杜爾(Durr)交換付款所需的數據。德國巴登-符騰堡州銀行(LBBW)也參與了這一交易。試點項目包括一份訂單和交付協議,該協議是由杜爾子公司申克公司(Schenck)在馬可波羅網絡上安排的一個平衡系統。付款是通過戴姆勒銀行的有條件承諾預先安排的。(Coindesk)[2019/9/25]

圖源:NXP

國內MCU企業被資本市場看好

但未來競爭激烈

在中國集成電路產業迅猛發展的重大機遇以及全球車規芯片“缺芯漲價”的大背景下,從2020年至今,僅中國市場,汽車級MCU的投資金額就超過200億元。資本也開始涌入:

2021年底,蘇州旗芯微半導體有限公司宣布完成新一輪融資,投資方包括上汽旗下尚頎資本、小米產投、經緯恒潤、順為等。該公司基于ArmCortex-M4的32位車規級MCU芯片FC4系列已開始流片,預計2022年第一季度可以拿到工程樣品。

蘇州云途半導體的億元A輪融資,首款車規級32位MCU芯片YTM32B1L系列產品已經量產,主要應用于傳感器控制、EPS、T-Box、TPMS、座椅、電動尾門、車窗以及車燈控制等中低端應用。公司今年即將量產的第二款車規級MCU是ASIL-B等級YTM32B1M系列產品。后續公司將主要投入功能安全ASIL-D等級應用于汽車電驅電控和域控制器的多核產品。

動態 | 西門子考慮使用區塊鏈技術共享汽車:根據福布斯7月15日的一份報告,西門子正在探索區塊鏈在交通運輸業的應用。西門子公司技術公司網絡安全及區塊鏈主管安德里亞斯?金德表示,西門子希望通過西門子移動(Siemens Mobility)將區塊鏈技術整合到共享汽車中。[2019/7/16]

芯旺微電子近日宣布完成數億元C1輪融資,基于自研KungFu內核的車規級32位MCU產品已實現大規模量產,同時進入了韓國現代、德國大眾等海外車廠供應鏈體系。本輪融資資金將用于投入車規級芯片的研發和市場推廣,包括ASIL-D等級應用于汽車發動機和域控制器的多核產品。此前,產品主要用于車身控制、汽車電源與電機、汽車照明和智能座艙等中低端應用場景。

CHIPWAYS同樣在去年底宣布完成A+輪3億元融資,將主要用于車規級傳感和控制類芯片的系列化業務。公司是國內唯一一家同時實現ASIL-B和ASIL-C級MCU量產的汽車半導體廠商。

除新銳企業外,一些下游傳統行業巨頭也在殺入這個賽道。2022年初,美的集團宣布開始投產MCU控制芯片,全年產量約1000萬顆,未來將繼續提高芯片產量,同時還將計劃布局汽車級芯片。包括芯馳科技、芯擎科技在內的幾家從汽車級SoC切入汽車市場的玩家,也正在布局車規級MCU的研發。

事實上,目前,外資車規級MCU廠商的產品線,從低端到高端應用的MCU芯片單價差異巨大。以32位MCU為例,從不到幾十元到近千元人民幣不等。而目前,國內大部分MCU初創公司都是以Arm核快速切入,價格普遍在幾元到幾十元不等。由于缺芯并非“常態”,同時因為汽車行業需求天花板明顯,目前國內數十家企業擠入汽車MCU賽道,可以預見,未來競爭將會非常激烈。

動態 | 惠普與Continental合作推出汽車數據共享區塊鏈平臺:據trustnodes報道,惠普公司(Hewlett Packard Enterprise)與年收入達440億美元的汽車零部件、內飾制造商Continental集團合作,宣布推出一種新的基于區塊鏈的汽車數據共享平臺。[2019/2/27]

高性能集成式MCU將取代低端MCU

隨著整車電子架構的集中化趨勢加速,單車MCU的用量和種類也將出現“縮減”。MCU的性能將進一步提升,高端MCU將“吃掉”過去很多低端MCU的用量。比如,幾家頭部的汽車級MCU大廠已經在瞄準未來汽車跨域高性能MCU的研發,將多個應用集成到單個芯片,集成虛擬化功能,允許多個要求ISO26262ASILD功能安全級別的軟件系統獨立運行。

如,現代汽車和三星電子合作,兩家公司未來將計劃聯合開發10nm汽車級AP處理器,這種集成芯片將可能取代目前剎車、安全氣囊、車身控制等多個部件所需的MCU。在一些半導體廠商看來,在CPU和MCU之間傳統界限正在被打破。

接下來市場競爭的門檻將不僅僅要符合AEC-Q100,還要達到相應的功能安全和信息安全等標準。對于國產MCU廠商來說,市場門檻也在不斷上升。

在過去幾年時間,全球圍繞半導體產業的整合還在繼續,且有不斷深化和加速集中的趨勢。這其中,汽車行業是傳統半導體巨頭的重點賽道。而高性能MCU是智能汽車賽道的未來主角。近日,英飛凌宣布推出最新Aurix處理器,通過幾個額外的硬件加速器顯著提高性能,基于28nm工藝,計劃于2024年下半年量產。最重要的是,新版本現在還支持虛擬化概念,滿足更多應用領域。

圖源:英飛凌

Aurix基于英飛凌TriCore架構,到目前為止這款MCU已經在汽車市場出貨大約3.2億顆,并且在對功能安全性要求更高的應用領域占據頭部市場份額。

作為新一代TC4x,在原有TriCore架構基礎上,增加了一個并行處理單元(PPU)和一個可擴展的SIMD矢量處理器,旨在覆蓋不同的AI拓撲的要求,目的是滿足新的汽車電子架構的升級,適應從分布式向集中式的需求變化。

除了更高的時鐘頻率外,PPU將上一代Aurix計算能力提高78%;信號處理單元(SPU)接管了多傳感器融合信號處理的計算,與上一代相比,性能提高了4倍。總體性能來看,英飛凌會給出的數據在ASIL-D條件下提供了60%的性能增長,同時考慮到了ISO21434網絡安全標準。

圖源:英飛凌

另一個亮點,就是支持Hypervisor,第一代TC4x最多支持8個虛擬機。目前,英飛凌正在與Synopsys合作,提供為PPU開發軟件所需的優化編譯器、調試器、模擬器和庫。此外,為了加快客戶的開發速度,還將增加Matlab對自動代碼生成的支持。

此外,TC4x支持全新的SOTA功能,滿足遠程分析和診斷功能。同時,配備了5Gbit汽車以太網、PCI-E等高速通訊接口,以及CAN-XL和10BASET1S汽車以太網。

而在英飛凌之前,瑞薩在兩年前推出的RH850/U2A,就是一款集成了基于硬件的虛擬化輔助功能,同時保持傳統RH850產品的快速、實時性能的跨域MCU特點。

在去年底,瑞薩再次發布一組功能更強大的MCU——RH850/U2B,將多個應用集成至單個芯片,完成從用于車身和底盤控制系統的RH850/U2A到高性能RH850/U2B的全場景應用覆蓋。同時,通過與瑞薩用于智能汽車中央網關系統的R-CarS4SoC相結合,RH850/U2B可以用于全新區和域控制應用,同時滿足成本、安全和加密等車輛系統所需的嚴苛要求。全新計算加速器IP、硬件虛擬化機制的Hypervisor、支持安全、快速的零等待OTA軟件更新、雙區嵌入式閃存以及多個AES128鎖步模塊實例,用于無沖突、確定安全性和安全通信是這款高性能MCU的突出亮點。

因此,總體看,在MCU領域,除了中低端產品的市場替代,高起點研發投入的門檻還在不斷提高。同時,中低端產品可能被高性能MCU替代的趨勢也愈發明確。國內本土企業想迎頭趕上并實現超越,我們不得不說,要有很長的路要走。

就技術發展趨勢而言,未來MCU的方向,除了不斷擴展算力、支持虛擬化,同時考慮到未來智能汽車各個核心模塊的應用,一種可擴展的統一架構的MCU以及集成的軟件開發環境,最大限度地減少各種應用程序的開發負載和提升重用率,成為下游客戶的最優選擇。

鏈接參考:國內車規級MCU廠家名單整理!

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