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【汽车电子】挑战巨头,国产车规级MCU迎来两大好消息

来源:全球半导体观察    原作者:青隐    

导语:“如果你爱他,就劝他买汽车股,因为智能汽车是未来,如果你恨他,就劝他买汽车股,因为MCU缺货严重,车企接二连三的停工关厂。”

毫无疑问,汽车正成为当下的科技行业焦点,华为、小米入局,特斯拉陷入舆论的旋涡,这些都让智能汽车受到广泛关注。而另一方面,从去年开始,MCU严重缺货,几乎全球所有的车企都受到影响,丰田、福特、大众接二连三的停工。

由于芯片产能的紧缺,导致价格在不断上涨,意法半导体已经在半年内两次全面调涨价格,第一次是今年1月1日,第二次是6月1日。除了意法半导体之外,NXP、瑞萨、Microchip、航顺、灵动微、华大半导体等都宣布调整产品价格。

MCU已经成为横亘在汽车产业链面前的一座大山,而MCU细分领域中的车规级MCU则是国产半导体产业链面前的一座大山。

车规级MCU有多难?

如同大多数芯片一样,国产车规级MCU起步比较晚,所以和国外有一定的差距,这种差距不仅仅是技术方面的,还有专利、市场等诸多因素共同决定的。

从应用领域来看,MCU可以分为消费级、工业级、车规级和军工级四个大类,技术难度与要求是依次增加的。拿车规级MCU与消费级MCU比较,车规级MCU对产品的可靠性、一致性、稳定性与工作温度范围都有着近乎严苛的要求。

因为汽车的安全与手机的安全完全不在一个层级,汽车的安全关系到人的生命安全,所以必须对产品严格要求,为此国际汽车电子协会对车规MCU推出三种标准规范,以确保汽车电子产品的安全运行。这三种规范分别是:

  • AEC-Q100可靠性标准;
  • 符合零失效(Zero Defect)的供应链质量管理标准IATF 16949规范;
  • 符合ISO26262标准的ASIL功能安全保证级别。

除了三种标准之外,有数据显示,消费级MCU的工作温度一般在-30~85℃区间,而汽车级MCU的工作环境相对恶劣,所以要求工作温度在-40~125℃区间内。

在不良率上,消费级MCU的不良率≤200DPPM就可以了,但汽车级MCU的不良率要≤1DPPM,这就意味着每百万个MCU,最多只能有一个不良品。车规级MCU的工作寿命一般要超过15年,消费级MCU的要求只有3~5年即可。

以上这些只是技术的上的难度,在市场方面,国产车规级MCU同样面临较大的挑战。

巨头的实力

MCU在汽车上有着广泛的应用,从车身动力总成到车身控制、信息娱乐、辅助驾驶,从发动机控制单元,到雨刷、车窗、电动座椅、空调等控制单元,每一个功能的实现都需要MCU的参与。在一辆汽车中,MCU占到了车用半导体三分之一的比重,用量在70颗以上。

目前,全球的车规级MCU市场,基本上被欧洲和日本所把持,由于这两个地方是全球重要的汽车生产基地,所以在功率半导体和MCU市场具有强势地位。NXP、ST、Infineon、瑞萨和TI五大厂商,占据了全球汽车芯片一半左右的份额。

瑞萨是全球最大的车用MCU供应商,其汽车半导体业务的主力就是MCU。根据瑞萨的财报显示,去年营收为7157亿日元(约合67亿美元),其中汽车半导体业务占其总营收比例近一半,约为48%。

今年3月,瑞萨在那珂的12英寸晶圆厂突发火灾,受灾面积占该厂一楼面积约5%,该产线主要负责车用、工业与物联网所需要的MCU与SoC产品,因此对原本供不应求的MCU市场造成不小的冲击。

图片来源:瑞萨官网

ST是另一车用MCU大厂,其车规级MCU处于业界领先地位,产品供货日产、奥迪、上汽、特斯拉等多家车企。

虽然去年受到罢工的影响,但营收仍达到了102.2亿美,同增6.9%,尤其是在第四季度,全球IC行情全年暴涨,ST当季营收也创下32.4亿美元的历史新高,汽车产品和功率分立器件的销售收入双双增长。

NXP和Infineon则就关于谁是汽车半导体龙头进行着一场明争暗斗,2015年NXP收购飞思卡尔成为全球第一大车用半导体企业,2019年Infineon收购赛普拉斯,超越NXP成为全球第一大车用半导体企业,而赛普拉斯的强项在于车身以及车联网用MCU。

国产车规级MCU

目前国内做MCU的企业众多,但做车规级MCU的不多,仅有兆易创新、杰发科技、芯旺微以及比亚迪半导体等企业。

图片来源:全球半导体观察整理

作为国内MCU的龙头,去年兆易创新的MCU出货量有2亿颗左右。最近兆易创新针对外界关心的“缺芯”问题还特意发布了投资者调研报告。

兆易创新表示,公司最新MCU车规产品将在2021年六七月份开始流片,计划年底进入量产。公司将针对不同需求、市场以及前装、后装等不同领域,进一步加大力度,拓展 MCU 产品在汽车领域的应用。

图片来源:兆易创新研报截图

比亚迪半导体也深耕MCU领域十余年,其在工业级触控MCU市场占有率居全国第一,随后比亚迪半导体从工业级MCU跨入车规级MCU。

2018年率先推出第一代8位车规级MCU芯片,2019年推出第一代32位车规级MCU芯片,批量装载在比亚迪全系列车型,实现汽车整体智能化。

近期,比亚迪半导体发布公告,截止目前,比亚迪半导体车规级与工业级MCU芯片,累计出货已突破20亿颗,其中车规级MCU量产装车突破1000万颗,这是国产MCU在汽车领域又一重大里程碑

图片来源:比亚迪官微

除了以上两家企业,杰发科技与芯旺微两家企业也致力于车规级MCU的研发量产。

目前芯旺微电子已经实现从8位到32位车规级MCU的全覆盖,2019年,芯旺微电子车规级MCU的营收在3000万人民币。杰发科技成立于2013年,始终致力于汽车芯片的研发和生产,其在2018年推出了国内首颗车规级32位MCU芯片AC7811。

总结

一个小小的MCU,难倒了众多车企,同时也催促国产芯拿下车规级MCU这个城头。虽然在巨头们的领地挑战巨头,有较大的难度,但国产半导体,国产汽车的发展,需要不断的挑战。

近期比亚迪半导体晒出成绩单,兆易创新宣布下半年量产车规级MCU,这些都是好消息,希望以后国产车规级MCU会有越来越多的捷报传出。

封面图片来源:拍信网