芯旺微電子車規(guī)級(jí)MCU的發(fā)展之路

汽車MCU大缺貨引發(fā)了一個(gè)思考，如何保證國(guó)產(chǎn)汽車芯片供應(yīng)鏈的自主可控。特別是隨著汽車向電子化和智能化方向發(fā)展，車用MCU作為汽車電子系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)算和處理的核心，遍布懸掛、氣囊、門控和音響等幾十種次系統(tǒng)中，地位愈發(fā)重要。以往，該市場(chǎng)多由恩智浦、瑞薩電子、Microchip、英飛凌、ST等國(guó)外廠商所占據(jù)，國(guó)內(nèi)廠商份額寥寥。

不過，這種局面正在發(fā)生改變，國(guó)內(nèi)車用MCU在逐步崛起。其中，就包括芯旺微電子，其憑借十余年的車規(guī)芯片研發(fā)設(shè)計(jì)和市場(chǎng)交付經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)成功打開了國(guó)產(chǎn)MCU上車之門。在2021上海慕尼黑電子展現(xiàn)場(chǎng)，芯旺微電子展臺(tái)人氣爆棚，火爆程度可見一斑。

自主內(nèi)核

長(zhǎng)期以來，MCU領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)多數(shù)廠商均采用ARM授權(quán)的內(nèi)核，芯旺微則“另辟蹊徑”，從公司成立之初便堅(jiān)持自主研發(fā)MCU內(nèi)核。自研內(nèi)核最大的優(yōu)勢(shì)在于在產(chǎn)品端可實(shí)現(xiàn)差異化創(chuàng)新，以及搭建周邊生態(tài)圈，給用戶提供更好的服務(wù)與價(jià)值，是構(gòu)建行業(yè)壁壘的關(guān)鍵。

芯旺微自創(chuàng)的KungFu內(nèi)核，基于精簡(jiǎn)指令集而設(shè)計(jì)，成為繼ARM、MIPS、RISC-V之后的又一商用嵌入式處理器內(nèi)核，具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和完善的工具鏈系統(tǒng)。KungFu內(nèi)核家族包括KungFu8、KungFu32、數(shù)字信號(hào)控制器內(nèi)核KungFu32D以及多核系統(tǒng)KungFu32DA。

搭載KungFu內(nèi)核的MCU產(chǎn)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、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。

值得一提的是，芯旺微在KungFu8內(nèi)核取得巨大成功的基礎(chǔ)上推出了32位內(nèi)核KungFu32，KungFu32主頻高達(dá)120Mhz；在先進(jìn)工藝制程下，ESD可以達(dá)到8KV（HBM），EFT可以達(dá)到4.2KV，在32位MCU產(chǎn)品中屬于最高等級(jí)；多I/O也是新產(chǎn)品的一大亮點(diǎn)，100PIN@94個(gè)I/O，48PIN@45個(gè)I/O，平均I/O占用率高達(dá)94%，是同類產(chǎn)品中最高比例。在安全方面，全系車規(guī)級(jí)32位MCU具備Flash/RAM ECC校驗(yàn)；雙看門狗，時(shí)鐘故障檢測(cè)和切換及數(shù)據(jù)CRC32校驗(yàn)單元和AES128硬件加解密。

迄今為止，芯旺微成功向應(yīng)用市場(chǎng)推出了KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S等多種8位MCU產(chǎn)品和KF32A、KF32F、KF32L、KF32LS等32位MCU產(chǎn)品。得益于高性能和高可靠性KungFu內(nèi)核，芯旺微的MCU產(chǎn)品已打入全球多家世界500強(qiáng)和國(guó)內(nèi)知名企業(yè)的供應(yīng)鏈，累計(jì)出貨超過7億顆。

除了擁有獨(dú)立自主的MCU內(nèi)核及架構(gòu)，芯旺微還開發(fā)了一系列能提供自主研發(fā)的開發(fā)工具，包括集成開發(fā)環(huán)境、C編譯器和仿真器，實(shí)現(xiàn)了從芯片到工具鏈的全自主，這也是其建立自己生態(tài)的重要一環(huán)。

國(guó)產(chǎn)MCU內(nèi)核的研發(fā)可以省去授權(quán)環(huán)節(jié)，避免被禁用的風(fēng)險(xiǎn)，這已經(jīng)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主流趨勢(shì)，而芯旺微無(wú)疑是這一趨勢(shì)的引領(lǐng)者。

攻克車載MCU

市調(diào)機(jī)構(gòu)IC Insights的數(shù)據(jù)顯示，汽車電子是MCU占比最大且最具潛力的下游應(yīng)用市場(chǎng)，占整體銷售額的33%。不過從競(jìng)爭(zhēng)格局來看，恩智浦、瑞薩電子等國(guó)外大廠仍是該市場(chǎng)的“頭號(hào)玩家”。

其背后的原因在于車規(guī)級(jí)MCU存在較高技術(shù)壁壘和配套資源，想要入局絕非易事，大部分國(guó)內(nèi)廠商因此“退避三舍”。

車規(guī)級(jí)MCU的IATF 16949（符合零失效的質(zhì)量管理）、AEC-Q100（符合器件可靠性標(biāo)準(zhǔn)）、ASIL功能安全等級(jí)（符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)安全性）等汽車安全認(rèn)證讓眾多國(guó)內(nèi)廠商望而卻步。這其中，AEC-Q100可靠性測(cè)試認(rèn)證是汽車級(jí)MCU的可靠性認(rèn)證的關(guān)鍵。其共有七大組41項(xiàng)測(cè)試，測(cè)試流程涵蓋Wafer Foundry，Design House和 Assembly and Test Factory等產(chǎn)業(yè)上下游。這些挑戰(zhàn)成了很多企業(yè)難以跨越的“鴻溝”。

但是芯旺微卻迎難而上，全力去攻克這些挑戰(zhàn)。作為國(guó)內(nèi)較早布局車規(guī)級(jí)MCU的廠商，芯旺微不斷完善車規(guī)MCU的管控流程，從芯片的設(shè)計(jì)、制造到品控，每個(gè)環(huán)節(jié)均滿足汽車電子的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并通過持續(xù)投入自建可靠性實(shí)驗(yàn)室，來保障汽車電子AEC-Q100的可靠性測(cè)試流程，不斷提升車規(guī)級(jí)MCU的性能與可靠性。

積極的投入換來了豐碩的回報(bào)，芯旺微在2009年就推出了大中華區(qū)首顆工業(yè)級(jí)汽車級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Flash+EEPROM型8Bit MCU；2015年發(fā)布第二代KungFu8內(nèi)核產(chǎn)品；2019年發(fā)布17款8位MCU，同年量產(chǎn)了KungFu32內(nèi)核的32位車規(guī)級(jí)MCU。

當(dāng)前，基于芯旺微電子自主KungFu內(nèi)核的MCU憑借低功耗、高可靠、高性能、良好的一致性和穩(wěn)定性的特征，已經(jīng)在上汽、大眾、東風(fēng)、吉利、北汽、陜汽、五菱、福田等車型上率先實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化MCU器件的導(dǎo)入設(shè)計(jì)和量產(chǎn)應(yīng)用。

并且，芯旺微憑借自有架構(gòu)及開發(fā)環(huán)境，在開發(fā)定制和保障供應(yīng)鏈安全方面都有很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，可以定制開發(fā)，響應(yīng)速度很快，并且可規(guī)避斷供或者高價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)。

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2020年，公司車規(guī)級(jí)MCU的銷售額超3000萬(wàn)，32位MCU的出貨量也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)片的銷售；而整個(gè)工業(yè)+汽車的MCU銷售額更是超1億元。

覆蓋汽車各場(chǎng)景

目前芯旺微的汽車級(jí)MCU產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)全系列布局，針對(duì)從車身控制到汽車照明系統(tǒng)，到智能座艙再到電機(jī)電源的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，芯旺微都有完整的規(guī)劃。

以汽車照明為例，芯旺微針對(duì)不同照明系統(tǒng)研發(fā)了不同的解決方案。例如KF8A100GQT憑借內(nèi)置LIN總線通信模塊、I/O數(shù)量多、支持更多LED控制且休眠功耗低等特點(diǎn)可應(yīng)用于汽車前組合燈；KF8A200GQS的定時(shí)器資源豐富，抗干擾、可靠性好、對(duì)多個(gè)品牌LED驅(qū)動(dòng)兼容性好，可用于貫穿式尾燈；另外KF8A100FTN可應(yīng)用于貫穿式LED尾燈。

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目前智能座艙正呈現(xiàn)“人機(jī)交互按鍵全部升級(jí)位Touch”的趨勢(shì)，對(duì)此，芯旺微推出了車規(guī)級(jí)的Touch Key型MCU，內(nèi)置4路LIN 2路CAN外設(shè)適配車載通信節(jié)點(diǎn)，能夠幫助用戶更好的去實(shí)現(xiàn)智能座艙的虛擬按鍵，形成觸摸按鍵功能。例如KF32A141、KF32A151等產(chǎn)品。

此外，芯旺微針對(duì)汽車無(wú)線充電、汽車車窗/天窗、汽車風(fēng)機(jī)/水泵控制、汽車TBOX、車載充電機(jī)也推出了相應(yīng)的解決方案。

其中，汽車無(wú)線充電方案的代表型號(hào)為KF32A140，其主頻為48MHz，F(xiàn)lash高達(dá)128KB，支持CAN、LIN、SPI、IIC等常規(guī)通信接口；KF32A140系列可應(yīng)用于汽車車窗、天窗方案，內(nèi)置多路LIN CAN外設(shè)適配車載通信節(jié)點(diǎn)，128K大容量Flash，支持A/B 程序升級(jí)。

結(jié)語(yǔ)

“不積硅步，無(wú)以致千里”，芯旺微堅(jiān)持發(fā)展核心技術(shù)從而在國(guó)內(nèi)MCU領(lǐng)域占據(jù)了一席之地。值得一提的是，始于去年第三季度的車用芯片缺貨危機(jī)至今無(wú)解，MCU成為了“重災(zāi)區(qū)”，招商銀行研究院研報(bào)顯示，幾乎所有的MCU交貨期都增加了兩個(gè)月以上。

芯旺微一直以來都很重視供應(yīng)鏈合作伙伴關(guān)系建設(shè)，與一流的Foundry和封測(cè)廠建立長(zhǎng)期合作，共生共榮，同時(shí)開設(shè)獨(dú)立的車規(guī)級(jí)器件產(chǎn)線，自建可靠性實(shí)驗(yàn)室，以確保產(chǎn)能充足，供貨穩(wěn)定。目前該公司的交期為3～4個(gè)月，保持了業(yè)內(nèi)最高水準(zhǔn)。

未來，芯旺微會(huì)一直走在自研路上，為建立自主、可控、安全的國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈出一份力。
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