车规MCU一枝独秀,国产MCU厂商的机会和进度

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(文/程文智)近期关于半导体芯片砍单降价的消息不绝于耳,MCU芯片也一样,特别是消费类MCU芯片的降价压力最大,不过车用MCU芯片仍然维持了旺盛的需求,可谓一枝独秀。那么在车规MCU市场,国产MCU厂商有哪些机会,目前的进度又如何呢?
 
目前车规MCU的市场格局

传统汽车有40个左右的ECU模块,每一个模块至少需要1颗MCU。随着汽车电气化和智能化程度的不断提高,现在新出厂的汽车普遍都具有L2级自动驾驶功能,未来还会升级到L3、L4,甚至L5级自动驾驶,加上新的电子电气(E/E)架构的不断升级,车规级MCU的用量将会越来越多,比如ADAS中的摄像头模块、激光雷达模块等都会需要MCU的支持。业内人士预计到2025年,单车MCU的用量会提升到55~80颗。
 
一般来说,车规级MCU需要从设计开始就符合车规级规范,从设计到晶圆,再到封装测试,所有流程都必须符合车规级的规范,这样势必会增加芯片的成本。还有,车规级MCU要求可靠性更高,温度范围更广,一般车规级MCU的温度要求是-40℃~125℃,而工业级只需要-20℃~105℃,消费级则更低了,满足0℃~85℃即可。因此,车规级MCU会比消费级MCU贵20%~40%。
 
目前车规级MCU主要分为8位、16位和32位三种类型的MCU,8位MCU主要用于风扇、空调、雨刷、天窗、座椅,以及门窗的控制;16位MCU主要用于动力传动系统,比如引擎、离合器、刹车等;32位MCU主要用于仪表盘、车身、娱乐、ADAS、自动泊车等应用场景。
 
主流的车规级MCU厂商中,瑞萨电子、英飞凌、恩智浦、ST、TI、Microchip这6家就占据了90%以上的市场份额,国内MCU厂商目前的占比在2%~3%之间。
 
其中8位MCU供应商主要是英飞凌、恩智浦和Microchip,Microchip的量最大;
16位MCU供应商主要是被恩智浦收购了飞思卡尔,由于16位比较尴尬,不是未来的发展趋势,现在大家基本都放弃了,停止了新产品的开发;
32位MCU的供应商主要有瑞萨、恩智浦、英飞凌和ST四家。
 
而国内MCU厂商针对汽车市场的产品几乎都集中在32位。目前已经进入前装市场的有芯旺微、杰发科技和小华半导体等,另外还有不少在MCU厂商已经推出,或即将推出车规级MCU产品,比如兆易创新、复旦微电子、中颖电子、航顺、中微、芯海科技、国民技术等。
 
国产MCU厂商的机会


车内MCU其实还可以划分为具有功能安全的MCU和不具备功能安全的质量管控类MCU两大类。质量管控类MCU一般用在没有功能安全目标,不会影响到整车行为和人身安全的场景;带有功能安全的MCU更多地用在底盘、动力总成(包括发动机控制、ABS刹车制动等)、安全气囊控制、车身稳定系统等场景。
 
国内汽车芯片产业发展相对来说比较晚,因此,目前国内MCU厂商主要专注在不涉及功能安全的控制器内的MCU,也就是管控类等级的MCU。
 
在地盘动力方面,需要功能等级安全的MCU,目前国内MCU厂商很少有厂商推出相关产品,其市场缺口也是最大的,国产化替代目前几乎为0,未来机会很大。
 
在车身控制方面,现在已经开始国产替代了。目前国产MCU的技术性能已经可以满足汽车需求了,因此,整体需求的增长速度很快。
 
国产MCU厂商在车规级方面的进度

芯旺微在车规级MCU方面发力较早,他们在2012年就进入汽车后装市场,2015年推出了8位车规MCU。2019年划分出了A系列车规级芯片,实现了前装市场量产,用于车灯控制等,同年32位车规MCU发布。2021年发布了第二代32位车规MCU,今年即将发布第三代32位车规MCU,新产品很多用在了核心ECU控制单元。
 
 mcu
杰发科技做车规级MCU的时间也比较早,该公司2018年推出了首颗车规级基于Arm Cortex-M3内核的MCU AC7811量产,2020年推出了基于ARM Cortex-M0内核的AC7801量产。2021年MCU整体出货量激增达到千万颗,2022年推出了首款基于ARM Cortex-M4F 内核而且符合ISO26262功能安全ASIL-B的AC7840。
 
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以嵌入式CPU起家的国芯科技也推出了车规级的MCU产品,通用汽车电子车身及网关控制芯片CCFC2012BC进入量产阶段,发动机控制芯片CCFC2007PT完成设计并流片,车用BMS(电池管理)MCU也在研发过程中。
 
中微半导体于近日发布了其全新车规级MCU BAT32A2系列,产品阵容包括BAT32A237、BAT32A239、BAT32A279三款型号。其中,BAT32A237基于Arm Cortex-M0+内核,工作频率48 MHz,配备128KB Flash,12KB SRAM和1.5KB专用 Data Flash。
 
兆易创新当前应用于汽车市场的MCU主要面向后装市场。该公司第一颗车规级MCU已发布,采用40nm工艺,对标NXP S32K1XX系列,面向车身的电机控制、车灯控制等应用。
 
复旦微电子于12月8日发布了首款车用MCU产品, FM33LG0xxA系列MCU,目标应用领域包括雨刮器、车窗、座椅位置、车顶、门锁、空调、尾门控制器、电子换挡器、照明控制等。该产品预计将在明年第一季度到第二季度上车。从公布的产品性能来看,复旦微这次发布的车规MCU对标NXP的S32K,S32K系列汽车MCU是NXP推出的针对汽车行业的通用型MCU,采用Arm内核,可以覆盖从M0到M4,不同应用的多层次需求,整个系列具有很好的软件兼容性,以及功能安全特性。
 
结语

就目前来看,已经有不少国内厂商推出了车规级的MCU产品,还有些没推出的也正在紧锣密鼓的计划着,毕竟这块市场的发展前景已经很明朗了。
 
当然,这里只是列举了一部分的汽车MCU半导体芯片市场情况,关于更多汽车半导体芯片,比如车用IGBT等功率器件、模拟器件、被动元器件等详细市场情况,欢迎关注电子发烧友网8月10日在深圳南山益田威斯汀酒店举办的“2022汽车电子创新技术研讨会”,会上我们将会分享更多汽车半导体芯片的相关信息。
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