汽车MCU缺货与保供 芯旺微如何布局车规级MCU

作者: JZ
04-15 08:06 {{format_view(4056)}}
汽车MCU缺货与保供  芯旺微如何布局车规级MCU

汽车MCU大缺货引发了一个思考,如何保证国产汽车芯片供应链的自主可控。特别是随着汽车向电子化和智能化方向发展,车用MCU作为汽车电子系统内部运算和处理的核心,遍布悬挂、气囊、门控和音响等几十种次系统中,地位愈发重要。以往,该市场多由恩智浦、瑞萨电子、Microchip、英飞凌、ST等国外厂商所占据,国内厂商份额寥寥。

不过,这种局面正在发生改变,国内车用MCU在逐步崛起。其中,就包括芯旺微电子,其凭借十余年的车规芯片研发设计和市场交付经验,已经成功打开了国产MCU上车之门。在2021上海慕尼黑电子展现场,芯旺微电子展台人气爆棚,火爆程度可见一斑。

自主内核

长期以来,MCU领域的国内多数厂商均采用ARM授权的内核,芯旺微则“另辟蹊径”,从公司成立之初便坚持自主研发MCU内核。自研内核最大的优势在于在产品端可实现差异化创新,以及搭建周边生态圈,给用户提供更好的服务与价值,是构建行业壁垒的关键。

芯旺微自创的KungFu内核,基于精简指令集而设计,成为继ARM、MIPS、RISC-V之后的又一商用嵌入式处理器内核,具有完全的自主知识产权和完善的工具链系统。KungFu内核家族包括KungFu8、KungFu32、数字信号控制器内核KungFu32D以及多核系统KungFu32DA。

搭载KungFu内核的MCU产品具有高性能、高可靠性、高集成度、高I/O利用率、RAM/Flash容量比高、低功耗等优点。

值得一提的是,芯旺微在KungFu8内核取得巨大成功的基础上推出了32位内核KungFu32,KungFu32主频高达120Mhz;在先进工艺制程下,ESD可以达到8KV(HBM),EFT可以达到4.2KV,在32位MCU产品中属于最高等级;多I/O也是新产品的一大亮点,100PIN@94个I/O,48PIN@45个I/O,平均I/O占用率高达94%,是同类产品中最高比例。在安全方面,全系车规级32位MCU具备Flash/RAM ECC校验;双看门狗,时钟故障检测和切换及数据CRC32校验单元和AES128硬件加解密。

迄今为止,芯旺微成功向应用市场推出了KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S等多种8位MCU产品和KF32A、KF32F、KF32L、KF32LS等32位MCU产品。得益于高性能和高可靠性KungFu内核,芯旺微的MCU产品已打入全球多家世界500强和国内知名企业的供应链,累计出货超过7亿颗。

除了拥有独立自主的MCU内核及架构,芯旺微还开发了一系列能提供自主研发的开发工具,包括集成开发环境、C编译器和仿真器,实现了从芯片到工具链的全自主,这也是其建立自己生态的重要一环。

国产MCU内核的研发可以省去授权环节,避免被禁用的风险,这已经是当前国内市场的主流趋势,而芯旺微无疑是这一趋势的引领者。

攻克车载MCU

市调机构IC Insights的数据显示,汽车电子是MCU占比最大且最具潜力的下游应用市场,占整体销售额的33%。不过从竞争格局来看,恩智浦、瑞萨电子等国外大厂仍是该市场的“头号玩家”。

其背后的原因在于车规级MCU存在较高技术壁垒和配套资源,想要入局绝非易事,大部分国内厂商因此“退避三舍”。

车规级MCU的IATF 16949(符合零失效的质量管理)、AEC-Q100(符合器件可靠性标准)、ASIL功能安全等级(符合ISO26262标准安全性)等汽车安全认证让众多国内厂商望而却步。这其中,AEC-Q100可靠性测试认证是汽车级MCU的可靠性认证的关键。其共有七大组41项测试,测试流程涵盖Wafer Foundry,Design House和 Assembly and Test Factory等产业上下游。这些挑战成了很多企业难以跨越的“鸿沟”。

但是芯旺微却迎难而上,全力去攻克这些挑战。作为国内较早布局车规级MCU的厂商,芯旺微不断完善车规MCU的管控流程,从芯片的设计、制造到品控,每个环节均满足汽车电子的标准规范,并通过持续投入自建可靠性实验室,来保障汽车电子AEC-Q100的可靠性测试流程,不断提升车规级MCU的性能与可靠性。

积极的投入换来了丰硕的回报,芯旺微在2009年就推出了大中华区首颗工业级汽车级标准Flash+EEPROM型8Bit MCU;2015年发布第二代KungFu8内核产品;2019年发布17款8位MCU,同年量产了KungFu32内核的32位车规级MCU。

当前,基于芯旺微电子自主KungFu内核的MCU凭借低功耗、高可靠、高性能、良好的一致性和稳定性的特征,已经在上汽、大众、东风、吉利、北汽、陕汽、五菱、福田等车型上率先实现了国产化MCU器件的导入设计和量产应用。

并且,芯旺微凭借自有架构及开发环境,在开发定制和保障供应链安全方面都有很大的竞争优势,可以定制开发,响应速度很快,并且可规避断供或者高价的风险。

2020年,公司车规级MCU的销售额超3000万,32位MCU的出货量也已经实现百万片的销售;而整个工业+汽车的MCU销售额更是超1亿元。

覆盖汽车各场景

目前芯旺微的汽车级MCU产品已实现全系列布局,针对从车身控制到汽车照明系统,到智能座舱再到电机电源的驱动控制系统,芯旺微都有完整的规划。

以汽车照明为例,芯旺微针对不同照明系统研发了不同的解决方案。例如KF8A100GQT凭借内置LIN总线通信模块、I/O数量多、支持更多LED控制且休眠功耗低等特点可应用于汽车前组合灯;KF8A200GQS的定时器资源丰富,抗干扰、可靠性好、对多个品牌LED驱动兼容性好,可用于贯穿式尾灯;另外KF8A100FTN可应用于贯穿式LED尾灯。

目前智能座舱正呈现“人机交互按键全部升级位Touch”的趋势,对此,芯旺微推出了车规级的Touch Key型MCU,内置4路LIN 2路CAN外设适配车载通信节点,能够帮助用户更好的去实现智能座舱的虚拟按键,形成触摸按键功能。例如KF32A141、KF32A151等产品。

此外,芯旺微针对汽车无线充电、汽车车窗/天窗、汽车风机/水泵控制、汽车TBOX、车载充电机也推出了相应的解决方案。

其中,汽车无线充电方案的代表型号为KF32A140,其主频为48MHz,Flash高达128KB,支持CAN、LIN、SPI、IIC等常规通信接口;KF32A140系列可应用于汽车车窗、天窗方案,内置多路LIN CAN外设适配车载通信节点,128K大容量Flash,支持A/B 程序升级。

结语

“不积硅步,无以致千里”,芯旺微坚持发展核心技术从而在国内MCU领域占据了一席之地。值得一提的是,始于去年第三季度的车用芯片缺货危机至今无解,MCU成为了“重灾区”,招商银行研究院研报显示,几乎所有的MCU交货期都增加了两个月以上。

芯旺微一直以来都很重视供应链合作伙伴关系建设,与一流的Foundry和封测厂建立长期合作,共生共荣,同时开设独立的车规级器件产线,自建可靠性实验室,以确保产能充足,供货稳定。目前该公司的交期为3~4个月,保持了业内最高水准。

未来,芯旺微会一直走在自研路上,为建立自主、可控、安全的国内供应链出一份力。(校对/范蓉)

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