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车规级MCU芯片国内发展现状如何

时间: 2023-10-13 03:47:20 |   作者: 电流互感器


  今年5月份汽车缺芯一度爆上热搜,小鹏汽车董事长何小鹏还曾发可达鸭配图,发出急求芯片的

  各领域对芯片要求的排序:航天芯片>军工芯片>车规芯片>工业芯片>消费芯片。汽车对芯片的要求是高于工业,高于手机、电视等消费类数码电器产品的。

  汽车常年在外奔驰,会面临不同的环境问题,比如乡间地头的粉尘、雨天的湿气、夏季的暴晒、冬季的寒冷,而这就要求芯片以及其他零部件都得能经受住这些考验、不出故障保障正常工作。所以,相比手机芯片而言,车规芯片对可靠性的要求会更高一些。

  据笔者了解,2021年平均每辆车所需芯片数量已达到了1000颗以上。而新能源汽车正在加速发展,一台新能源汽车搭载的芯片数量达到了1000颗以上,可以说新能源汽车是芯片“大户”。

  汽车芯片种类较为庞杂,主要分四类:功能芯片、主控芯片、功率半导体,传感器。以新能源汽车为例,制造一辆新能源汽车的芯片以下这些芯片。

  主要是指MCU微控制器芯片)和存储器,其中MCU负责具体控制功能的实现,承担设备内多种数据的处理诊断和运算。车辆控制管理系统最重要的包含车身电子系统、车辆运动系统、动力总成系统、信息娱乐系统、无人驾驶系统等几大部分,这些系统下面又存在着众多子功能项,每个子功能项背后都有一个控制器,控制器内部会有一颗功能芯片。

  在智能座舱、无人驾驶等关键控制器中承担核心处理运算任务的SoC,内部集成了CPUGPU、NPU、ISP等一系列运算单元。

  主要负责功率转换,运用在汽车动力控制系统、照明系统、燃油喷射、底盘安全等系统当中,像电动车用的IGBT功率芯片,以及可以普遍的使用在模拟电路与数字电路的场效等。新能源汽车需要大量功率半导体来实现车辆频繁的电压变换需求。

  主要用于探测、感受外界的信号、物理条件或化学组成,并将探知的信息转变为电信号或其他所需形式传递给别的设备,包括CIS芯片、MEMS芯片、电流传感器、磁传感器、陀螺仪、VCSEL芯片和SPAD芯片等。

  综上所述,汽车芯片对于一辆车来说是很重要的,以上四类中传感器是市场占有率最小的,假如没有传感器汽车甚至连油门都踩不动,现在,相信我们大家理解为什么缺少芯片就造不出来汽车。

  汽车芯片主要关注三个方面:一是可靠性要求;二是设计寿命要20年以上;三是高安全性要求。

  据了解,目前传统汽车控制器数量约为40~70个/辆,芯片400~700个/辆,新能源车则至少要增加20%的需求量。Strategy Analytics的多个方面数据显示,传统燃油车各类芯片应用占比中,占比最高的是MCU,占比为23%,其次是功率半导体,传感器,其他,占比分别为21%、13%、43%。到了纯电动汽车,由于动力系统的改变,内燃机转为电驱动系统,功率半导体的占比达到了55%,超过一半;其次是MCU和传感器,汽车需求量最大的是MCU。

  MCU是把中央处理器、存储、定时器、输入输出接口集成在同一个芯片上的微控制单元,也称单片机。MCU大多数都用在自动控制的产品和设备,可应用于工业、汽车、通讯与计算机、消费类电子领域。其中,汽车是MCU最大的应用领域,传统汽车单车会平均用到70个左右,而新能源汽车则要使用到300多个,应用领域包括ADAS、车身、底盘及安全、信息娱乐、动力系统等,几乎无处不在。

  目前车规级MCU市场主要被海外巨头垄断,国内厂商正在奋力追赶,目前部分企业已可以在一定程度上完成量产。

  从汽车MCU的市场占有率分布来看,整体竞争较为激烈,且市场占有率相差不大,占比最多的还是动力控制管理系统,其次是底盘与安全控制系统、车身电子和车载电子,32位的汽车MCU占据大头。目前车规级MCU具有比较高的行业壁垒,全球市场由海外厂商垄断。而国产MCU仍然以Fabless为主,无法单独进行IATF16949这类流片和封装阶段的标准认证。

  截至11月初,长安汽车、长城汽车、上汽集团、广汽集团以及比亚迪等五家自主品牌企业先后发布了第三季财报。财报多个方面数据显示,上汽集团、比亚迪、长城汽车分别实现了2114亿、1170亿、373.46亿元营收,位列前三。

  华为消费者CEO余承东在微博上表示,AITO问界系列连续三个月单月交付破万,10月交付12018辆,国内新能源汽车消费热潮已经到来。新能源汽车市场是五大自主品牌企业今年前三季度的主要增长点,1至9月新能源汽车合计销量为233.7万辆,相比于2021年同期的106万辆同比增加120.47%。

  随着新能源汽车的不断普及,以及智能化、网联化等技术在汽车领域的快速拓展,对车载芯片的数量和质量又提出了更加高的要求。中微半导体副总经理兼产品总监李振华李振华指出,车规级MCU具有比较高的行业壁垒,全球市场由海外厂商垄断。工作时候的温度、寿命和良率等指标要求严格,认证流程复杂且标准高,种种因素结合在一起,车规级MCU的导入时间至少3到5年时间,但车厂要求的供货时间又最高长达30年。

  伴随着车规级芯片需求量持续保持高位,有不少国产MCU厂商开始升级转型。根据各企业官网及其公开宣传的进展,兆易创新首颗车规级MCU产品已送样测试,2022年实现量产;比亚迪半导体车规级MCU量产装车也突破1000万颗,且已推出全新车规级8位通用MCU;芯驰科技正式对外发布高端车规控制单元(MCU)E3 系列,填补国内高端高安全级别车规MCU市场的空白;芯旺微电子KF8A/KF32A系列车规级MCU已量产,已和部分车企达成合作。

  目前,汽车芯片慢慢的变成了半导体需求最旺盛的方向,国内很多厂商也在积极布局中,国产汽车芯片开始崭露头角。

  不过,车规级芯片的制造壁垒比较高,极高的标准,导致厂商研发投入大、周期长。而出于安全性及可靠性考虑,客户认证标准要求远高于消费级和工业级MCU,这需要相关的芯片制造企业有雄厚的经济实力和扎实的技术支撑。

  的应用十分普遍,大到车身控制与动力总成,小到雨刷车窗等控制单元,都离不开

  厂商知多少? /

  产品线又添重量级新成员——AC7801X,这是杰发科技继2018年底量产的

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  运用、分类解读 /

  ? /

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