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ST、NXP、比亞迪、先楫…盤點2023年中國工程師最喜歡的車規(guī)級MCU芯片!

貞光科技 ? 2023-05-26 15:10 ? 次閱讀

貞光科技是紫光芯能代理商和解決方案供應(yīng)商,負責(zé)紫光芯能全系列車規(guī)MCU芯片產(chǎn)品的銷售和技術(shù)服務(wù)。樣申請與訂購請聯(lián)系我們。

近年來,受益于物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展、工業(yè)4.0對自動化設(shè)備需求的增長及汽車電子滲透率的提升等因素影響,MCU應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大,全球MCU市場規(guī)模也不斷增長。數(shù)據(jù)顯示,2022年全球MCU市場仍維持增長趨勢,銷售額將達到211.8億美元,但增速放緩至6.15%。

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MCU芯片已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備,包括汽車、工業(yè)、電信、醫(yī)療和消費電子等,其中汽車市場占據(jù)30.13%的MCU份額?,F(xiàn)在的汽車一般需要50-100顆MCU芯片,MCU需求的增長主要來自汽車電動化、增強的安全特性、ADAS和自動駕駛、車內(nèi)娛樂系統(tǒng),以及政府對汽車廢氣排放的法規(guī)要求。

車規(guī)MCU分類及應(yīng)用

作為車輛控制的核心器件,MCU主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂和駕駛輔助系統(tǒng)。

8位MCU :提供低端控制功能:風(fēng)扇控制、空調(diào)控制、雨刷、天窗、 車窗升降、低端儀表盤、集線盒、座椅控制、門控模塊。

16位MCU :提供中端控制功能:用于動力系統(tǒng),如引擎控制、齒輪與離合器控制和電子式渦輪系統(tǒng)等;用于底盤 ,如懸吊系統(tǒng)、電子式動力方向盤、扭力分散控制和電子泵、電子剎車等。

32位MCU:提供高端控制功能:在實現(xiàn)L1和L2的自動駕駛功能中扮演重要角色,如儀表盤控制、車身控制、多媒體信息系統(tǒng)、引擎控制,以及新興的智能性和實時性的安全系統(tǒng)及動力系統(tǒng)。


車規(guī)MCU市場競爭格局

相較于消費級和工業(yè)級 MCU,車規(guī)級 MCU 要求更高。與消費級和工業(yè)級芯片相比,車規(guī)級半導(dǎo)體對產(chǎn)品的環(huán)境要求、可靠性要求和供貨周期要求較高,主要體現(xiàn)在:(1)環(huán)境要求。汽車芯片的工作環(huán)境更復(fù)雜,有高振動、多粉塵、多電磁干擾、溫度范圍寬(-40~155℃)等特點;(2)可靠性要求。汽車設(shè)計壽命一般 在 15 年或 20 萬公里,整車廠對車規(guī)級 MCU 的要求通常是零失效;(3)供貨周 期要求。車規(guī)級 MCU 的供應(yīng)周期需要覆蓋整車的全生命周期,供貨周期一般為 15~20 年;(4)重新認證要求。在工業(yè) MCU 上執(zhí)行很多微小的工藝變化都不需 要客戶或?qū)?MCU 進行重新認證,但對于汽車 MCU 來說需要進行重新認證。

車規(guī)級 MCU 具有三大認證門檻,認證時間長、進入難度大。車規(guī)級 MCU 企業(yè)在進入整車廠的供應(yīng)鏈體系前,一般需符合三大車規(guī)標(biāo)準和規(guī)范:在設(shè)計階段要遵循功能安全標(biāo)準 ISO26262,在流片和封裝階段要遵循的 AEC-Q001~004 以及 IATF16949,以及在認證測試階段要遵循的 AEC-Q100/Q104。其中,AECQ100 分為四個可靠性等級,從低到高分別為 3、2、1、0;ISO26262 定義的 ASIL 有四個安全等級,從低到高分別為 A、B、C、D;AEC-Q100 系列認證一般至少 需要 1-2 年的時間,而 ISO26262 的認證難度更高,周期更長。在考慮到芯片上 車后還需要認證的時間,整體上車規(guī)級芯片從流片到相關(guān)車型量產(chǎn)出貨可能要 3- 5 年時間。

車用 MCU 具有客戶認證壁壘,供應(yīng)周期長,下游車廠完成認證后不會輕易更換供應(yīng)商。芯片經(jīng)過車規(guī)級認證為先行條件,后續(xù)還需要被整車廠認可,經(jīng)過上車認證合格后才能批量供貨。同時一款車型的銷售和售后周期較久,同一型號 芯片可穩(wěn)定供貨 5 年甚至更久。長期以來,主流車廠的供應(yīng)商資質(zhì)被幾大芯片龍頭占據(jù),他們的產(chǎn)品品質(zhì)經(jīng)過了長期的驗證,因此整車廠一般不會輕易更換供應(yīng)商。

在市場競爭格局方面,全球MCU供應(yīng)商以海外廠商為主。包括瑞薩電子、恩智浦、英飛凌、意法半導(dǎo)體和微芯科技在內(nèi)的前5大MCU廠商市場份額合計達到75.6%,集中度相對較高,而國內(nèi)MCU廠商在中低端市場具備較強的競爭力。

國內(nèi)MCU廠商針對汽車市場的產(chǎn)品幾乎都集中在32位。目前已經(jīng)進入前裝市場的有芯旺微、杰發(fā)科技和小華半導(dǎo)體等,另外還有不少在MCU廠商已經(jīng)推出,或即將推出車規(guī)級MCU產(chǎn)品,比如兆易創(chuàng)新、小華半導(dǎo)體、中穎電子、航順、先楫、芯??萍?/u>、旗芯微等。

可以看出,由于車規(guī)級MCU的壁壘較高,國際巨頭在車規(guī)級MCU領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先的地位,但是近幾年國內(nèi)廠商在車規(guī)級MCU的深耕也非常值得關(guān)注,今天就來介紹幾個國內(nèi)外做得比較出色的車規(guī)級MCU產(chǎn)品。

01恩智浦NXP S32K汽車MCU

S32K MCU系列是NXP基于Arm Cortex-M系列的可擴展、低功耗微控制器,具有高級功能安全、信息安全和軟件支持,適用于ASIL B/D車身、區(qū)域控制和電氣化應(yīng)用。

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S32K MCU提供硬件和軟件的可擴展性和兼容性,支持固件無線(FOTA)、高級硬件安全性、CAN FD和以太網(wǎng)TSN。該系列MCU包括S32K1和S32K3,前者是基于Cortex-M0+/M4F內(nèi)核的單核MCU,帶128 KB至2 MB 存儲器,支持ASIL B,已經(jīng)量產(chǎn);后者基于Cortex-M7內(nèi)核,具有單核、雙核和鎖步內(nèi)核MCU,帶512 KB至8 MB存儲器,支持ASIL B/D。

02英飛凌Cypress Traveo II汽車MCU

Cypress Traveo II系列是英飛凌專為汽車應(yīng)用而設(shè)計的32位MCU。由于在單核Arm Cortex-M4F和雙核Cortex-M7F中內(nèi)置了處理能力和網(wǎng)絡(luò)連接,該系列微控制器的性能可以從400 DMIPS 提高到1500 DMIPS。Traveo II 系列集成了HSM(硬件安全模塊)、用于安全處理的專用 Cortex-M0+,以及滿足FOTA要求的雙存儲體模式嵌入式閃存,因而具有高級安全功能。該系列MCU還配備了優(yōu)化的軟件平臺,可用于賽普拉斯 AUTOSAR MCAL(微控制器抽象層)、自測庫、閃存 EEPROM 仿真以及安全低級驅(qū)動程序,并結(jié)合第三方固件使用

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Traveo II系列包括入門級型號CYT2B6、CYT2B7、CYT2B9和CYT2BL,以及高性能型號CYT3BB/4BB和CYT4BF。其中CYT2B9 MCU 專為汽車車身電子設(shè)備而設(shè)計,基于Cortex-M4F內(nèi)核,具有出色的處理能力和網(wǎng)絡(luò)連接性能。

除了CAN FD接口外,該系列還通過嵌入式CXPI接口提供更高的響應(yīng)和更快的通信速度,是車身控制模塊、暖通空調(diào)和照明的理想選擇。該芯片具有六種電源模式,使ECU能夠最大限度地降低整體功耗且保證安全功能,以實現(xiàn)安全通信,并在內(nèi)存大小和引腳數(shù)方面具有出色的可擴展性。

03意法半導(dǎo)體Stellar 32位汽車MCU

意法半導(dǎo)體Stellar系列汽車MCU專為基于域控制器的汽車平臺而設(shè)計,是建立在ST高性能汽車 MCU專業(yè)知識和廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上,擴展其SPC58系列的下一代汽車微控制器。

Stellar 系列MCU結(jié)合 28nm FD-SOI、嵌入式相變存儲器 (PCM) 和多個 Arm Cortex R-52 內(nèi)核的優(yōu)勢,可以支持高達 600Mhz 的頻率和超過 40MByte 的嵌入式 PCM 非易失性存儲器,用于快速和確定性的實時計算,不受非集成存儲器的延遲影響。

該系列MCU具有許多創(chuàng)新功能,可確保實時性能和安全性,同時最大限度地降低惡劣、高溫環(huán)境中的功耗,其主要應(yīng)用包括混合動力系統(tǒng)的智能控制、帶有車載充電器的汽車系統(tǒng)電氣化、電池管理系統(tǒng)和DC-DC 控制器,以及智能網(wǎng)關(guān)、高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和增強型車輛穩(wěn)定性控制等。

04先楫 HPM6750

HPM6750 MCU是先楫半導(dǎo)體推出的高性能高實時 RISC-V MCU 旗艦產(chǎn)品,目前已經(jīng)量產(chǎn)。與國際競品相比,HPM6750單核運行主頻即可達到驚人的816MHz,在CoreMark跑分測試中,HPM6750獲得了9220的高分,成功刷新了國際MCU領(lǐng)域的性能記錄。

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在具體性能方面,HPM6750 MCU采用RISC-V 內(nèi)核,支持雙精度浮點運算及強大的 DSP 擴展,主頻頻率創(chuàng)下了MCU 性能新紀錄,是目前市場上高性能MCU的理想之選。此外,該MCU還配置了高效 L1 緩存和本地存儲器,加上 2MB 內(nèi)置通用SRAM,極大避免了低速外部存儲器引發(fā)的性能損失。

HPM6750還擁有強大的多媒體支持能力和豐富外設(shè)接口,其適配的LCD顯示控制器可支持高達1366x768 60fps的八圖層RGB顯示支持,支持圖形加速功能,可支持雙千兆以太網(wǎng),IEEE1588,雙目攝像頭。并具有4個獨立的pwm模塊,每個模塊可生成8通道互補PWM,及16通道普通PWM、3 個 12 位高速 ADC 5MSPS、1 個 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 個模擬比較器等多個接口。

先楫HPM6750高性能RISC-V MCU可用于汽車儀表方案的開發(fā)。這款10.1英寸的儀表顯示屏的分辨率達1280x480,超過了60萬像素。借助HPM6750的高性能CPU,以及獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的顯示系統(tǒng),包括8圖層混合顯示控制器,以及2D圖形加速單元,成功實現(xiàn)了動態(tài)流暢的顯示車輛行駛的各種關(guān)鍵信息,包括車輛的速度,發(fā)動機轉(zhuǎn)速,油箱的狀態(tài)等等,還包括了一些行駛的輔助信息,比如當(dāng)前的時間,安全帶的狀態(tài),轉(zhuǎn)向燈信息等等。得益于HPM6750顯示系統(tǒng)的卓越設(shè)計,顯示屏局部的圖層刷新可由硬件完成,限制降低CPU負荷,顯示的刷新率超過了60幀每秒。

05比亞迪半導(dǎo)體BF7006AMXX系列車規(guī)級MCU

比亞迪半導(dǎo)體的車規(guī)級MCU采用高可靠性的車規(guī)級制造工藝,嚴格按照AEC-Q100 Grade1質(zhì)量標(biāo)準測試認證,遵循IATF16949體系下生產(chǎn)管控流程。其8位和32位內(nèi)核系列MCU的安全等級可最高達到ISO26262 ASILB標(biāo)準,已大規(guī)模用于電動車窗、電動座椅、雨刮、車燈、儀表、后視鏡、車鎖等多種汽車通用控制。

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BF7006AMXX 作為一款滿足汽車AECQ100 GRADE1 品質(zhì)等級的32 位通用MCU,依照ISO26262 ASIL-B 等級標(biāo)準要求設(shè)計;其內(nèi)部集成CAN、LIN、UART 等多種通信模塊,多路計數(shù)器、計時器及PWM 功能,并包含有高精度ADC,存儲支持EEPROM 即時數(shù)據(jù)保存等多種通用模塊。封裝形式為LQFP64、LQFP48、TSSOP28,適合如電動車窗、電動座椅、雨刮、車燈、門鎖等多種汽車電子車身控制應(yīng)用。

*免責(zé)聲明:本文由作者原創(chuàng)。文章內(nèi)容系作者個人觀點,貞光科技二次整理,不代表貞光科技對該觀點贊同或支持,僅為行業(yè)交流學(xué)習(xí)之用,如有異議,歡迎探討。

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