消费电子产品需求下滑造成的产能空置,正在被汽车行业「接棒」。但对于不同的产品线来说,并非一视同仁。
有业内人士表示,到2023年下半年,汽车用MCU的供应仍将持续紧张,尤其是28nm和40nm工艺的产品线,部分产品与工业控制、智能家居以及智慧物联用MCU类似。
比如,汽车芯片龙头恩智浦正在推广面向智能家居和物联网边缘应用的MCX系列产品,在传统MCU基础上集成了一个新的神经处理单元(NPU),可以加速边缘推理,并可以提供高达30倍的机器学习吞吐量。
按照目前汽车行业的开发应用趋势,车规级MCU正在发生了一系列新的变化。尤其是智能驾驶、整车中央控制以及安全通讯等智能应用对MCU提出了更高的要求,并且要满足功率、性能和安全上的复杂需求。
比如,即将在今晚发布的理想第二款SUV-L9就首次搭载了基于恩智浦S32G(16nm制程,算力超过10000DMIPS,是NXP传统网关芯片的10倍以上)的中央域控制器,符合ASIL D要求的MCU和MPU处理器,满足特定应用的网络硬件加速以支持复杂环境下的实时性要求。
同时,去年底,大陆集团也与广汽研究院达成战略合作,将为广汽引入高性能中央计算单元硬件(第二代HPC)及基础软件平台开发,同样基于S32G方案,2023年量产。而第一代车身HPC则基于瑞萨方案,在大众ID系列量产。
按照此前公开数据显示,大陆集团已经拿到了全球20多款车型的车身高性能计算单元的定点(其中,广汽预计搭载至少6款车型,包括电动汽车、混合动力汽车以及燃油车车型),订单总量超过55亿欧元。
此外,2021年8月,云驰未来发布首款车规级5G自动驾驶车载安全网关L3000,采用芯驰科技的G9系列中央网关处理器,并集成车规级以太网、5G/C-V2X、Wi-Fi/BT、高精度GNSS/IMU等模块,可支持C-V2X、5G等高实时性数据的传输。
而芯驰科技在G9系列基础上,还在今年发布了高性能高可靠车规MCU E3“控之芯”系列产品,基于ARM Cortex-R5F、CPU主频高达800MHz,高达6个CPU内核,其中4个内核可配置成双核锁步或独立运行,填补中国车规级高端、高安全级别车规MCU市场的空白。
实际上,和大算力SoC相比,MCU一直以来并非汽车芯片的「核芯」赛道。一方面,因为传统汽车MCU工艺落后,并且更新迭代慢,产品种类多。尽管市场需求量大(整车搭载数十颗不同种类MCU),但产品单价并不高。
另一方面,过去几年,汽车赛道更加关注人工智能,尤其是智能驾驶部分强调感知能力的提升,以及大数据运算处理的需求。但接下来,规划、控制部分以及智驾域、底盘域、中央域正在成为新的焦点。
在2019年因全球经济疲软下跌7%,2020年因新冠疫情影响下跌2%后,全球MCU销售额在2021年出现反弹,增长27%,达到创纪录的202亿美元。2021年的激增是自2000年以来的最高增速,同时MCU的平均单价上涨了12%(部分产品更是上涨数倍)。
第三方机构发布的数据显示,2021年全球五大MCU供应商中有三家总部位于欧洲,分别是NXP、ST和英飞凌,一家位于美国(Microchip),一家位于日本(瑞萨),合计占全球MCU销量的82.1%。
而在汽车MCU赛道,新技术架构正在酝酿升级。传统玩家仍在发力产品升级换代,而新进入者在酝酿突围。
比如,TI推出了一种混合结构的微处理器,带有信号处理加速器、网络安全组件的架构。此外,该公司正在开发和集成新的配套软件框架,为开发人员提供更精确的实时控制和网络安全功能,并降低系统设计的复杂性和成本。
英飞凌也宣布推出新一代AURIX TC4x系列MCU(TC系列也一直是智能驾驶控制器及域控制器的首选),采用新一代TriCore 1.8架构,并搭载了AURIX加速器套件,整合了全新的平行处理单元(PPU)和可满足各种AI拓扑要求的SIMD矢量DSP,适用于实时控制和雷达后处理等各种应用。
此外,AURIX TC4x具有高度可扩展性,支援通用软件架构,帮助降低成本。全新的软件无线更新(SOTA)功能,并在车辆行驶途中提供在线诊断和分析功能。首款AURIX TC4x系列计划于2024年底量产。
按照此前比亚迪半导体给出的参考信息,从目前的车规级MCU产品线来看,主要分为三档。
MCU可靠性需达到AEC-Q100 Grade 1等级,主要应用于车身控制(如门窗、座椅等)、网关、照明等功能,也是近年来国产车规级MCU的主要突围市场,大部分的产品形态是32位单核。
而用于整车控制系统、安全通信网关、电池管理系统等功能,可靠性需达到AEC-Q100 Grade 0 等级,目前,少数几家国产厂商已经进入,产品形态主要是32位双核。
而用于类似智能驾驶、中央控制单元、发动机动力及三电系统、安全气囊、底盘控制等功能,需要满足ISO 26262 ASIL-D 等级,同时,需要设计冗余功能以及一系列的网络安全模块,以保证失效模式的覆盖率,设计难度进一步提升。目前,外资芯片龙头几乎垄断这个细分市场,主要产品形态是32位多核,可支持多核同步处理及锁步处理。
同时,一款车规级MCU从产品定义到完成可靠性测试,通常需要5年时间。目前,出于安全性及可靠性考虑,汽车客户认证标准要求远高于消费和工业级MCU,国内仅少数厂商真正有量产中低端产品。
此外,目前大部分车规级MCU采用的都是Arm的A、R和M核,比如,恩智浦的S32G2最多支持四个Arm®Cortex®-A53内核,带可选的两两锁步功能,用于处理高算力的应用和服务。还有3个Arm Cortex-M7全锁步内核,用于处理实时应用。
比如,芯驰科技的E3640是E3 MCU家族中的旗舰产品,包含3组600MHz Cortex-R5F CPU,功能安全等级达到ASIL D,温度等级达到AEC-Q100 Grade 1,面向未来高性能高可靠应用,例如底盘域控制器、动力域控制器、区域网关、ADAS和自动驾驶等场景。
同时,市场竞争同样白热化。
高工智能汽车研究院监测数据显示,目前中国市场业务涉及车规级MCU的厂商超过30家,其中上市公司接近10家。2021年是车规级MCU企业融资的高峰,并逐步向智能座舱域、底盘域等更高性能应用布局。
7月1日,高工智能汽车研究院将独家首发《2022年度车规级MCU本土供应商竞争力TOP10》榜单,基于技术、产品、资金以及前装定点、量产等多维度要素综合评价。
继续阅读
阅读原文