“中國是全球第一大汽車產銷國,也擁有全球最大車用MCU市場。目前平均一輛車上會用到100顆左右的MCU,這樣估算下來,我國車用MCU市場總量約為20億顆,市場規模高達數百億元人民幣。汽車新四化的興起,對于MCU的需求會進一步增長。”賽騰微電子董事長黃繼頗在接受《中國電子報》專訪時聲稱。

汽車是MCU占比最大且最具潛力的應用市場。有數據顯示,2019年車用MCU銷售額占MCU銷售額的39%。當前,汽車行業步入智能化、電動化、共享化、網聯化的“新四化”時代,車用MCU的用量和規格要求將進一步提升。汽車持續向“四個輪子的數據中心”轉變,從而對MCU提出了哪些新的要求?我國相關企業該如何抓住市場機遇,形成差異化競爭優勢?

MCU對汽車電子至關重要

常見的車用芯片主要分為控制類芯片、功率半導體和傳感器。其中,MCU是運動控制的核心芯片,在汽車電子的應用范圍非常廣泛。黃繼頗聲稱,無論是從車身動力總成到車身控制、信息娛樂、輔助駕駛,還是從發動機控制單元,到雨刷、車窗、電動座椅、空調等控制單元,每一個功能實現的背后都離不開復雜芯片組的支撐,MCU在每個應用場景都扮演著非常重要的角色。同時,新能源車的主驅與輔助電機控制系統也是車規MCU的重要應用領域。

相比傳統家電、智能家居、游戲機等消費電子類MCU,車用MCU對于可靠性有著嚴格的要求,主要體現在工作溫度范圍、通信能力、安全機制等維度。

英飛凌大中華區智能駕駛市場經理余辰杰向《中國電子報》聲稱,汽車MCU主要看中六個指標,包括高可靠性、完善的安全機制、硬件加密機制、豐富的通信接口、低功耗以及寬溫度工作范圍。

黃繼頗也指出,車規MCU的工作溫度必須滿足-40℃至85℃,甚至可能達到150℃,還要能經受住冷熱沖擊、電磁兼容、抗干擾等壓力。這對汽車芯片供應商形成了一定的技術門檻。

“基于對安全事故的零容忍以及對零部件長期穩定工作的要求,汽車領域對半導體產品的抗干擾能力、可靠性和穩定性要求極高。”黃繼頗說。

自動駕駛推高MCU需求

隨著ADAS、自動駕駛等智能化駕駛技術的發展,整車及汽車零部件廠商對MCU的需求更加旺盛。IC Insights預測,車用MCU銷售額將在2020年上升1%,接近65億美元,隨后在2021—2023年器件漲幅逐步加大,最終預測年度將達到81億美元。

余辰杰指出,在ADAS以及自動駕駛領域中,MCU扮演的角色主要是Safety Host(安全宿主)。主要配合負責感知的高算力MPU或SoC,根據當前車輛的運動狀況和感知目標進行控制變量的計算,如輸出給底盤域的角度、扭矩信號或告警邏輯的判斷。在主頻方面,ADAS MCU并不追求超高的主頻,一般在400MHz~450MHz之間。架構上則會融入一些異構的加速單元,比如網絡和AI的加速器。接口上,主要是針對和SoC或MPU的通信增加PCIe的接口以及更加多的以太網通道。在工藝制程方面,將逐步向28nm和16nm過渡。

黃繼頗聲稱,在汽車向智能化系統演變的全過程中,由于對安全性、環境保護規定愈來愈高,因而對MCU有了更高的要求。尤其是汽車電子控制的架構越來越多地采用域控制器加眾多ECU的執行架構,域控制器需要更高的算力、更強大的網絡接口,以及更低功耗,這些都對芯片公司的研發能力和芯片制程工藝提出更高的要求。

同時,智能化駕駛技術對于汽車電子的軟件平臺的構建提出要求,例如特斯拉S系列車型的軟件成本占到整車成本的40%以上。余辰杰聲稱,MCU的生態系統十分龐大,特別是基礎軟件方面,包括外設的驅動、操作系統,以及信息安全和功能安全機制相關的部分。每一部分都需要專業的生態系統合作伙伴的支持。例如,英飛凌與國際一線的基礎軟件供應商Vector、Etas 等都有深入的合作。另外,在ADAS方面, TTtech 公司有專門針對英飛凌AURIX MCU開發的中間件,Baselab公司也有提供專門針對AURIX進行優化的傳感器融合算法。隨著“軟件定義汽車”概念被廣泛接受,車載軟件將進一步與MCU等硬件整合,成為整車廠商差異化服務的重要內容。

本土廠商如何構建差異化競爭能力

當前,車用MCU市場依然以歐美廠商為主體。一方面,以恩智浦、英飛凌為代表的老牌汽車半導體供應商有著先發優勢,已經完成了技術積累并形成穩定的供應關系。另一方面,賽騰微等國內MCU企業已初步進入汽車領域。截至2020年5月,賽騰微車規MCU已累計出貨數百萬顆。但是國內MCU主要用于汽車各類大燈、尾燈控制系統、外圍的舒適性控制,包括車窗玻璃升降、無線充電等。

“在汽車MCU領域,國內MCU品牌落后的原因,除了技術門檻過高之外,市場準入門檻也相對較高。國內MCU想往域控制器系統或者發動機、底盤控制等領域發展,還有很長的路要走。”黃繼頗聲稱。下一步,賽騰微將針對新能源汽車領域,重點開發電控MCU,完成輔助電機電控系統SoC芯片和主驅電控SoC芯片的開發和產業化。

面對歐美廠商在車用MCU,尤其是中高端車用MCU方面的領先優勢,本土MCU廠商該如何推動車用MCU發展,形成差異化競爭能力?

余辰杰聲稱,本土MCU公司起步較晚,目前面向的市場主要在家電等對可靠性要求相對不高的領域,同時也涌現出一批初創的汽車MCU企業。但集成電路的重要屬性是規?;筮呺H成本急劇下降。先有市場,還是先有具備性能和成本雙重競爭力的產品,成了“先有雞還是先有蛋”的問題。

“目前中國MCU市場機遇的核心還是在新興的細分領域市場,如消費電子端的可穿戴設備、汽車端的智能座艙、TBOX等。通過差異化、高匹配度的產品,在這類市場中占領一席之地。”余辰杰說。

黃繼頗聲稱,要進一步推動車用MCU發展,首要任務是要瞄準汽車上的增量應用并提供全套方案。

“比如車載無線充、氛圍燈控制、流水尾燈控制等,這些之前只能在高端車上才有的配置,目前有10萬左右的家用轎車都可以增加這些功能,這些增量市場就是本土廠商的大好機會,也是本土廠商與國際廠商同臺競技的舞臺。”黃繼頗說。

同時,國產MCU公司必須做到穩扎穩打,不要急于求成,市場機會固然很多,但是產品質量是開拓市場的第一要素,也是最重要的因素之一。

“精心打磨自己的產品,充分驗證,才能在這個尋求高質量和高要求的市場生存,并搶占一席之地。”黃繼頗聲稱。