车规级MCU 17连发！芯旺微如何突破巨头垄断站稳汽车市场？

admin · 发表于 2019-10-10 16:11

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随着市场对汽车的安全、舒适、便利和娱乐要求的提高，汽车电动化及智能化趋势推动汽车半导体需求不断上升。

作者｜集微网校对｜范蓉

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集微网消息，随着市场对汽车的安全、舒适、便利和娱乐要求的提高，汽车电动化及智能化趋势推动汽车半导体需求不断上升，推动微处理器(MCU)、存储器、功率器件、传感器、车载摄像头、雷达等半导体产品的用量增加。根据Stratgy Analytics统计，在传统燃油汽车中，MCU价值量占比最高，为23%；在纯电动车中，MCU占比仅次于功率半导体，为11%。市场研究机构IHS则预测，至2020年全球汽车半导体市场规模有望达到500亿美元，2025年将超过800亿美元，年复合增速达12%。

在汽车应用中，由于使用环境通常比较恶劣，对半导体器件温度、湿度等条件要求远高于消费电子和工业应用，加之汽车对安全事故的零容忍以及零部件长期稳定工作的要求，故对半导体产品的抗干扰能力、可靠性和稳定性要求极高。此外，不同于消费电子市场等相对较短的升级换代周期，汽车产品更新换代频率非常低，整车寿命时间久，对半导体企业的长期供货能力提出了很高的要求。

目前，主要用于车身控制、电控、车载娱乐及导航系统的主控芯片的汽车MCU呈现国外巨头垄断的行业格局。国外厂商在品牌、产品稳定性和电机控制算法上占据优势。目前全球市场份额极为集中，排名榜首的是Renesas，市占率超过30%；其次是NXP，二者合计市场份额接近60%；前6大厂商合计市占率则超过80%。

由于汽车电子涉及到人身安全，MCU属于电子控制系统的核心元器件，容不得半点马虎。芯旺微对集微网表示，汽车电子的应用场景非常复杂，如极端温度（高温、低温）、强电磁干扰、不稳定的电源等，而车规级MCU的难点在于如何保证产品在如此复杂的环境中安全稳定运行。这需要芯片公司严格按照AEC-Q100质量认证标准以及ISO-26262标准对MCU进行设计和验证。

因此，在国外巨头垄断汽车MCU市场的同时，AEC-Q100和ISO-16949、ISO-26262等汽车安全认证成为了进入汽车市场的众多拦路虎之一。半导体厂商必须获得相应的认证方能进入汽车产业链，汽车半导体产品往往需要经过一年甚至更久的时间进行测试和认证，这要求企业具有较强的技术实力方可通过认证。另一方面，汽车芯片使用周期长，整车厂要求汽车电子厂商的稳定供货能力，需与中下游零部件厂商和整车厂建立长久的合作关系，才可打入高壁垒的供应链体系。这两方面对新进企业构成了难以逾越的行业壁垒。

随着中美贸易摩擦不断升级，对中国车企引入国外核心技术及核心零部件都增加了障碍。但时势造英雄，严峻的形势也为中国汽车行业提供了机会，势必加速中国汽车芯片产业的发展，加快自主研发和创新的步伐，汽车芯片国产替代迎来了历史机遇，但在核心技术研发方面，更需要中国汽车企业时刻“警醒”，避免“芯片危机”。

已站稳车规级MCU市场？芯旺微连发17颗汽车MCU

目前，国内的MCU芯片以消费级应用领域为主，车规级MCU芯片领域一直被国外大厂所垄断，国内厂商在这一领域鲜有突破，然而近日国内MCU龙头芯旺微针对汽车市场推出了包含17款车规级的MCU，引起了行业关注。据集微网了解，芯旺微专注基于自主处理器架构的高可靠、高品质8位、32位MCU器件的研发设计，在工业级与汽车级8位MCU以及32位MCU&DSC采用的拥有自主IP的KungFu8和KungFu32内核处理器架构经过了10年的验证，工业级、车规级MCU累计出货超5亿片，迄今为止已成功向专业芯片应用市场输送KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S等8位单片机产品。

17款车规级MCU属于该公司高可靠性、高安全性的车规级MCU——KF8A系列，该系列MCU的研发和量产打破了车规级MCU一直被国外巨头垄断的局面，也是芯旺微在汽车市场多年沉淀的成果。此次KF8A系列解决方案的更新，包含了17款车规级MCU-KF8A100和KF8A200，独特之处主要在三大方面：

首先，KF8A100和KF8A200均采用了ChipON自主研发的KungFu8内核架构处理器，该处理器采用流水线结构，提高了指令运行效率和稳定性。使用自主内核处理器，不存在芯片IP授权问题，也没有被禁用的风险。同时也配套有自主研发的开发工具，真正意义上实现了从芯片到工具链的全自主。

其次，KF8A100和KF8A200全部通过了AEC-Q100汽车电子系统质量标准认证，具有高可靠性，温度等级达到Grade1,满足-40℃~125℃工作温度范围，所有管脚均可承受8KV ESD（人体模式）接触放电；芯片可以轻松通过4.2KV EFT 干扰测试。且KungFu8处理器经过了10年的验证，工业级、车规级MCU累计出货超5亿片。

最后，KF8A100和KF8A200共计17款车规级MCU，Flash从4KB-64KB，管脚从14PIN-100PIN,采用模数混合设计思维，提供更为丰富的外设资源，基本覆盖汽车车载电子控制模块的应用，包括适用于车灯、汽车开关面板、门窗控制、声音控制、水泵控制、汽车仪表面板显示等汽车电子控制模块。

据悉，此次芯旺微发布的17款车规级MCU并非突然爆发，而是公司多年积累厚积薄发使然，芯旺微也因此在车规级MCU设计方面积累了丰富的经验和独特的心得。

第一，车规级MCU需要宽工作温度范围。MCU需要在-40℃~125℃范围内各个模块均可以正常工作，例如内置的EEPROM可以在高温下保证足够高的擦写寿命；MCU内有着大量的模拟器件，需要保证这些器件在全温范围内的一致性，包括ADC、时钟、内部参考电压、运放比较器失调电压等。

第二，器件的抗干扰性能要求极高，包括抗ESD静电，EFT群脉冲，RS传导辐射等，MCU在这些干扰下能够做到不损坏、不死机、不复位。

第三，车规级MCU产品的批量一致性。如何把产品的不良率做到10PPM,甚至是0PPM？这对芯片公司的设计和品控都是一个非常大的挑战。设计时需要考虑如何降低功能和性能上的理论偏差，品控时测试要周密全面。

第四，MCU的研发设计需要满足ISO-26262标准中的ASIL安全等级。ASIL安全等级规范了汽车电子中具体器件的安全设计要求，根据不同的控制场景，需要满足不同的等级规范，以提高器件的容错率和故障诊断覆盖率。

在汽车市场耕耘已超过十年的芯旺微，正是在摸索中总结出以上经验的，并在其保驾护航下一步一个脚印，稳步前进，不知不觉中站稳了汽车市场，成为国内最早面向汽车和工业领域的微控制器供应商之一。

芯旺微在车规级MCU市场的突破，也是国产MCU乃至国产芯片厂商在中高端芯片市场方面逐步取得突破的一个剪影。不断提升技术研发实力、不断加强生态系统合作与完善，是芯旺微等厂商实现突围并站稳市场的必由之路。

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