前言:【核芯觀察】是電子發(fā)燒友編輯部出品的深度系列專欄,目的是用最直觀的方式令讀者盡快理解電子產(chǎn)業(yè)架構(gòu),理清上、中、下游的各個(gè)環(huán)節(jié),同時(shí)迅速了解各大細(xì)分環(huán)節(jié)中的行業(yè)現(xiàn)狀。近期【核芯觀察】,將對(duì)近年較為火熱的汽車MCU產(chǎn)業(yè)進(jìn)行梳理分析,主要對(duì)汽車MCU的類型、上游產(chǎn)能、市場(chǎng)規(guī)模、主要企業(yè)等方面進(jìn)行整理,以及分析國(guó)內(nèi)外主要廠商的產(chǎn)品線差異。
上一期我們提到,全球汽車MCU市場(chǎng)上全球六大汽車MCU廠商已經(jīng)占全球份額的98%,幾乎壟斷整個(gè)市場(chǎng)。對(duì)于近幾年才發(fā)展起來(lái)的國(guó)產(chǎn)汽車MCU廠商來(lái)說(shuō),有不少產(chǎn)品都是對(duì)標(biāo)海外大廠的明星產(chǎn)品。因此本期我們將對(duì)海內(nèi)外主要的汽車MCU廠商產(chǎn)品線進(jìn)行分析,從產(chǎn)品線、產(chǎn)品性能、應(yīng)用領(lǐng)域等方面,對(duì)比海內(nèi)外產(chǎn)業(yè)鏈差異。
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NXP
恩智浦前身是1953年飛利浦在荷蘭開(kāi)設(shè)的芯片生產(chǎn)工廠,飛利浦希望通過(guò)制造和開(kāi)發(fā)進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)。早在1991年,飛利浦就開(kāi)發(fā)出首款符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的車載網(wǎng)絡(luò)CAN/LIN收發(fā)器,進(jìn)入汽車供應(yīng)鏈。到了2015年,恩智浦與飛思卡爾合并,成為了當(dāng)時(shí)全球第四大半導(dǎo)體公司,以及全球最大的汽車芯片供應(yīng)商。
汽車MCU產(chǎn)品線
目前恩智浦的汽車MCU主要是基于Arm內(nèi)核的S32系列,包括S32G、S32K、S32R以及去年6月推出的S32Z/S32E;另外還有基于PowerPC內(nèi)核的MPC5xxx系列MCU。應(yīng)用涵蓋動(dòng)力、車身控制、ADAS、車身電子、車載娛樂(lè)系統(tǒng)、安全、電機(jī)控制、網(wǎng)關(guān)、底盤等。
其中S32G系列是用于汽車網(wǎng)關(guān)的處理器,理想L9上的中央域控制器就采用了這個(gè)系列的產(chǎn)品。性能上,S32G系列可同時(shí)提供Cortex-M7內(nèi)核的MCU和Cortex-A53內(nèi)核 MPU,并提供有3個(gè)Cortex-M7核心的單MCU產(chǎn)品。而作為車規(guī)級(jí)產(chǎn)品,S32G系列基于Cortex-M7 MCU和Cortex-A53 MPU的鎖步集群,支持ASIL D等級(jí)的功能安全標(biāo)準(zhǔn),并搭載專用網(wǎng)絡(luò)加速器和硬件安全核心等。
S32K是恩智浦的汽車通用MCU系列,基于Arm Cortex-M系列內(nèi)核(Cortex-M0 +/M4/M7),具有高級(jí)功能安全、信息安全和軟件支持,適用于ASIL B/D車身、區(qū)域控制和電氣化應(yīng)用。產(chǎn)品支持方面,S32K MCU至少有15年的產(chǎn)品長(zhǎng)期供貨計(jì)劃以及全面的第三方軟件和工具生態(tài)體系提供支持。
S32K系列提供Cortex-M0 +、Cortex-M4、Cortex-M7等幾種內(nèi)核,閃存最高支持到8MB,SRAM最高支持800 KB。據(jù)官網(wǎng)介紹,S32K35和S32K37主要用于BMS;S32K39主要用于電動(dòng)汽車牽引力控制逆變器或OBC、DC-DC等先進(jìn)電機(jī)控制外設(shè);S32K32和S32K34針對(duì)400 V BMS進(jìn)行了優(yōu)化;其他S32K系列成員的目標(biāo)是底盤和車身的電機(jī)控制用例。另外,S32K14x最高可以支持AEC-Q100 Grade 0(-40℃to +150℃)。
S32R則是應(yīng)用到汽車?yán)走_(dá)上的高性能MCU,集成功能安全、硬件安全、高性能實(shí)時(shí)處理和專用雷達(dá)處理加速,同時(shí)恩智浦還提供相應(yīng)的產(chǎn)品組合解決方案,適用于角雷達(dá)、前雷達(dá)和4D成像雷達(dá)等用例。
S32R有兩種內(nèi)核選擇,Arm Cortex-A內(nèi)核的高性能系列S32R4,PowerPC內(nèi)核的MCU S32R2/3系列。其中性能最強(qiáng)的S32R45基于4個(gè)Cortex-A53@800MHz和3個(gè)Cortex-M7@400MHz鎖步核心,集成雷達(dá)處理加速核心SPT 3.1 @600 MHz,帶有集成DSP和多線程,提供滿足雷達(dá)應(yīng)用存儲(chǔ)需求的8 MB SRAM(帶ECC);PowerPC內(nèi)核的S32R294基于雙e200z7 32位CPU,頻率高達(dá)500 MHz,同時(shí)采用e200z4內(nèi)核的專用安全處理,鎖步頻率最高可達(dá)250 MHz,集成SPT 2.8@430 MHz,支持最高5.5MB SRAM(帶ECC)。
S32Z和S32E是恩智浦在2022年推出的處理器系列,能夠滿足當(dāng)前智能汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展對(duì)于芯片的新需求。這兩個(gè)產(chǎn)品系列由兩種內(nèi)核構(gòu)成,Cortex-R52分核/鎖步處理器,可用于多租戶軟件集成;鎖步Cortex-M33處理器,可用于系統(tǒng)管理。同時(shí)該系列處理器具備安全MCU關(guān)鍵確定性行為,提供了多核、實(shí)時(shí)處理與內(nèi)核到引腳硬件虛擬化、DSP/ML處理、通信加速和具有硬件安全、ISO 26262 ASIL D功能安全的千兆級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī),有助于實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車,降低軟件集成復(fù)雜度,并增強(qiáng)安全性。
其中S32Z適合用于安全處理和區(qū)域控制,S32E適合用于電動(dòng)汽車控制和智能驅(qū)動(dòng)。與以往汽車中使用的安全MCU相比,S32Z和S32E采用了16nm工藝,主頻高達(dá)1GHz,性能上擁有極大優(yōu)勢(shì),這在軟件定義汽車的時(shí)代中,能夠?yàn)閷?duì)實(shí)時(shí)處理性能需求較高的新型汽車架構(gòu)提供性能基礎(chǔ)。
恩智浦基于PowerPC內(nèi)核的汽車MCU,目前在售的有MPC55xx、MPC56xx、MPC57xx、MPC500、mobileGT MCUs以及前面提到的汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用S32R2/3等系列。其中mobileGT是一個(gè)產(chǎn)品系列,將RTOS供應(yīng)商、軟件模塊IP提供商、系統(tǒng)集成商和硬件插件供應(yīng)商整合在一起,可以提供現(xiàn)成的解決方案;MPC5xxx 系列則是主流的可擴(kuò)展、高度集成MCU,涵蓋發(fā)動(dòng)機(jī)管理、汽車安全、電池系統(tǒng)管理、逆變器、ADAS、儀表盤、網(wǎng)關(guān)、動(dòng)力總成、變速箱、底盤等應(yīng)用,并提供至少15年的產(chǎn)品長(zhǎng)期供貨計(jì)劃以及全面的工具生態(tài)體系支持。
其中較為先進(jìn)的MPC57xx運(yùn)行頻率從32 MHz到300 MHz以上,具備延遲鎖步內(nèi)核、DMA控制器、存儲(chǔ)器保護(hù)單元、故障采集和控制單元,以及端到端ECC等多種片上冗余和安全選項(xiàng)。
近期經(jīng)營(yíng)情況
恩智浦最新財(cái)報(bào)顯示,2022年全年?duì)I收為 132.1 億美元,創(chuàng)下歷史新高,同比增長(zhǎng) 19.4%;凈利潤(rùn)為 28.33 億美元,同比增長(zhǎng) 48.6%。公司四大業(yè)務(wù)市場(chǎng)(汽車、工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)、通信基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng))都獲得增長(zhǎng),其中汽車業(yè)務(wù)占到公司2022年總收入的52.1%,相比2021年增加了2.4%;全年汽車業(yè)務(wù)收入68.8億美元,同比增長(zhǎng)25.2%。
恩智浦在財(cái)報(bào)中強(qiáng)調(diào)了汽車業(yè)務(wù)對(duì)其增長(zhǎng)的貢獻(xiàn),包括77 GHz雷達(dá)解決方案、電氣化系統(tǒng)以及 S32系列芯片等。據(jù)稱恩智浦客戶對(duì)S32系列MCU以及MPU需求持續(xù)高漲,同時(shí)在去年一家大型汽車OEM已經(jīng)選擇S32系列汽車芯片搭載在其未來(lái)十年的車型中。
瑞薩
瑞薩成立于2003年,由日立和三菱半導(dǎo)體部門合并而成,在當(dāng)年是全球第三大半導(dǎo)體公司,僅次于英特爾和三星電子。隨后2010年NEC電子公司和瑞薩科技合并經(jīng)營(yíng),成立瑞薩電子公司。
2016年瑞薩收購(gòu)了美國(guó)模擬芯片公司Intersil,補(bǔ)全了電源管理領(lǐng)域的缺口;2019年瑞薩成功收購(gòu)了模擬芯片大廠IDT,獲得了在射頻(RF)、高性能定時(shí)、存儲(chǔ)接口、實(shí)時(shí)互聯(lián)、光互連、無(wú)線電源以及智能傳感器方面的技術(shù)和產(chǎn)品線,鞏固瑞薩在汽車、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的領(lǐng)先地位;2021年,瑞薩完成對(duì)Dialog的收購(gòu),得到了其低功耗無(wú)線連接、電源管理、模擬混合信號(hào)、等產(chǎn)品和技術(shù),拓寬了瑞薩電子汽車電子等各個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品陣容。
汽車MCU產(chǎn)品線
瑞薩的汽車MCU產(chǎn)品主要分為RH850和RL78/F1X兩個(gè)系列,其中后者是16位低功耗的車用MCU,可以用于中低端ECU,應(yīng)用包括低壓DC-DC、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、小型電機(jī)控制、車身控制、LED大燈、BMS等多種應(yīng)用。
與目前市面上主流的ARM內(nèi)核不同,RL78/F1X系列采用了瑞薩專有的RL78內(nèi)核,提供最高32MHz主頻,支持高達(dá)512KB ROM以及最高32KB RAM,管腳數(shù)從20到144,支持多種封裝規(guī)格,并擁有兩個(gè)CAN通道。
其中RH850/U2A和RH850/U2B是瑞薩推出的跨域MCU,主要為了滿足新一代汽車電子電氣架構(gòu)多應(yīng)用集成到單芯片中的需求。RH850/U2A采用了28nm工藝,配備多達(dá)四個(gè)采用雙核鎖步結(jié)構(gòu)的瑞薩G4MH@400MHz CPU核心,每個(gè)核心都集成了基于硬件的虛擬化輔助功能, 允許滿足不同ISO26262功能安全級(jí)別的多種軟件系統(tǒng)在高性能模式下獨(dú)立運(yùn)行且不受干擾。同時(shí)支持高達(dá)16MB的閃存以及3.6MB的內(nèi)存,具備多達(dá) 3 個(gè) ADC(12 位),通道數(shù)量多達(dá) 94 個(gè),包括 4+4 個(gè)跟蹤和保持輸入。
另外RH850/E、RH850/C主要應(yīng)用是汽車的動(dòng)力系統(tǒng),包括燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、電動(dòng)汽車的牽引逆變器控制;RH850/F主要應(yīng)用是網(wǎng)關(guān)、空調(diào)系統(tǒng)、BMS、OBC和DC-DC、汽車車身控制模塊BCM、安全氣囊等;RH850/P應(yīng)用于底盤領(lǐng)域,包括制動(dòng)系統(tǒng)、電助力轉(zhuǎn)向EPS、無(wú)線電池管理系統(tǒng)等;RH850/D主要被應(yīng)用于汽車儀表盤。
近期經(jīng)營(yíng)情況
瑞薩電子2022年?duì)I收1.5萬(wàn)億日元(約111.3億美元),同比增長(zhǎng)51%;營(yíng)業(yè)利潤(rùn)4241.7億日元(約31.5億美元),同比增長(zhǎng)144.0%。其中去年Q4營(yíng)收3913億日元(約29億美元),同比增長(zhǎng)24.5%;營(yíng)業(yè)利潤(rùn)1555億日元(約11.5億美元),同比增長(zhǎng)36.1%。
從具體業(yè)務(wù)表現(xiàn)來(lái)看,去年第四季度瑞薩車用半導(dǎo)體業(yè)務(wù)(車用MCU、SoC、模擬/電源芯片)增長(zhǎng)突出,銷售額同比增長(zhǎng)28.8%, 收入占當(dāng)季總營(yíng)收的43%,工業(yè)/基礎(chǔ)/物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)半導(dǎo)體營(yíng)收也同比增長(zhǎng)了22%。
瑞薩表示,去年第四季度車用半導(dǎo)體需求有所增加,庫(kù)存水位在下降;但公司預(yù)計(jì)今年一季度下游庫(kù)存水位有所回升,庫(kù)存補(bǔ)貨需求減弱,營(yíng)收將相比上季度下跌9.3%。
英飛凌
英飛凌前身為西門子集團(tuán)的半導(dǎo)體部門,在1999年,西門子集團(tuán)半導(dǎo)體部門從集團(tuán)拆分出來(lái)成立了英飛凌。目前公司主要業(yè)務(wù)分為四個(gè)部分,汽車電子事業(yè)部ATV(車用功率產(chǎn)品/傳感器/MCU等)、電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部PSS(MOSFET/功率IC/射頻芯片)、工業(yè)功率控制事業(yè)部IPC(IGBT器件及模組/IPM模塊/SiC等)和安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部CSS(連接/安全I(xiàn)C/MCU)。
英飛凌歷史上最重要的兩宗收購(gòu)案分別是2014年收購(gòu)國(guó)際整流器公司(IR),獲得GaN、IGBT等功率半導(dǎo)體產(chǎn)線;以及2020年收購(gòu)賽普拉斯,補(bǔ)足了在MCU、無(wú)線連接、軟件生態(tài)等方面的產(chǎn)品線,未來(lái)為汽車、工業(yè)、IoT市場(chǎng)提供更加完善的組合方案。
汽車MCU產(chǎn)品線
英飛凌的MCU產(chǎn)品線主要有XMC、AURIX、TRAVEO、PSoC四大系列,其中TRAVEO、AURIX主要面向汽車電子應(yīng)用;XMC系列主要面向工業(yè)、家電、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域;PSoC面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,在汽車、工業(yè)、消費(fèi)電子等市場(chǎng)都有對(duì)應(yīng)產(chǎn)品,也就是說(shuō)AURIX、TRAVEO、PSoC三個(gè)系列中都有面向汽車應(yīng)用的MCU產(chǎn)品。
TRAVEO T2G系列MCU主要基于Arm Cortex -M4(單核)/M7(單/雙核)內(nèi)核,提供高性能、增強(qiáng)型人機(jī)界面、高安全性和高級(jí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,專為電氣化、車身控制模塊、網(wǎng)關(guān)和信息娛樂(lè)應(yīng)用等廣泛的汽車應(yīng)用而定制,可以用于混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(HEV/EV)的電機(jī)控制、車身電子設(shè)備。
以基于Arm Cortex -M7F雙核的TRAVEO T2G CYT4BF系列為例,核心由2個(gè) Arm Cortex-M7F@350MHz和安全處理專用的Cortex -M0+組成,集成了硬件安全模塊,搭載8MB閃存、256KB RAM、1024 KB SRAM。由于該系列是專為車身控制模塊、網(wǎng)關(guān)和信息娛樂(lè)應(yīng)用設(shè)計(jì),所以還支持高頻數(shù)據(jù)更改、多種規(guī)格存儲(chǔ)接口、內(nèi)置音頻總線、以及通過(guò)通過(guò)以太網(wǎng)AVB、CAN-FD和FlexRay實(shí)現(xiàn)更快、更安全的通信。
AURIX系列MCU基于英飛凌自家的32位RISC架構(gòu)TriCore內(nèi)核,在單個(gè)MCU中集成了三種功能,包括RISC處理器內(nèi)核、實(shí)時(shí)MCU和協(xié)處理器DSP。基于TriCore的產(chǎn)品在汽車中的應(yīng)用非常廣泛,包括內(nèi)燃機(jī)控制、純電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車、變速器控制單元、底盤域、制動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、安全氣囊、聯(lián)網(wǎng)和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng),并推動(dòng)著自動(dòng)化,電動(dòng)化以及網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展。
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AURIX系列目前主力產(chǎn)品有TC2xx和TC3xx,后者性能較強(qiáng)。TC2xx支持1-3個(gè)32位Tricore核心,CPU頻率133-300MHz,具備512k-8MB閃存、48k-2.7MB RAM,同時(shí)最高支持ASIL-D等級(jí)認(rèn)證。
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TC3xx最高支持6個(gè)300MHz的TriCore,4個(gè)額外的checker內(nèi)核提供4000 DMIPS算力,閃存最高可達(dá)16MB、SRAM可達(dá)6.9MB,最高支持ASIL-D等級(jí)認(rèn)證。
去年CES2022上英飛凌還發(fā)布了新一代AURIX TC4x MCU,采用了新一代TriCore 1.8 架構(gòu),集成了全新的并行處理單元(PPU)和可滿足各種AI拓?fù)湟蟮?a target="_blank">SIMD矢量數(shù)字信號(hào)處理器(DSP),片上閃存可高達(dá)25MB,支持5 Gbit以太網(wǎng)和PCIe等高速通信接口,以及CAN-XL和10BASE T1S以太網(wǎng)等新接口適用于實(shí)時(shí)控制和雷達(dá)數(shù)據(jù)后處理等各種應(yīng)用,面向下一代ADAS、汽車E/E架構(gòu)和高性價(jià)比AI應(yīng)用。
PSoC系列的幾款車規(guī)級(jí)MCU,包括PSoC4/4S/4M/4L基于Arm Cortex-M0/M0+內(nèi)核,集成英飛凌的電容傳感技術(shù),集成ADC、運(yùn)算放大器、低功耗比較器和數(shù)字模塊的可編程模擬前端,以及SENT、LIN、CAN和CAN FD等各種通信接口,滿足汽車內(nèi)部人機(jī)界面和BMS等外部應(yīng)用,提供高集成度、小尺寸的單芯片智能傳感器。
近期經(jīng)營(yíng)情況
英飛凌2023財(cái)年第一季度(2022年第四季度)營(yíng)收39.51億歐元,環(huán)比下降5%,同比增長(zhǎng)25%;凈利潤(rùn)7.28億歐元,環(huán)比基本持平,同比增長(zhǎng)59%。在財(cái)報(bào)中英飛凌表示,由于宏觀經(jīng)濟(jì)的不確定性,消費(fèi)應(yīng)用需求疲軟,但其汽車部門的產(chǎn)能在2023年財(cái)年已經(jīng)全部售罄。
以2022財(cái)年(2021年9月30日至2022年9月30日)的數(shù)據(jù)來(lái)看,英飛凌四大部門均有兩位數(shù)的增長(zhǎng),ATV同比增長(zhǎng)35%、IPC同比增長(zhǎng)16%、PSS同比增長(zhǎng)25%、CSS同比增長(zhǎng)30%。英飛凌表示,汽車業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)主要來(lái)自于電動(dòng)汽車領(lǐng)域,包括ADAS和其他應(yīng)用的MCU等需求增加。
在CES2022上,英飛凌推出了采用28nm制程的AURIX TC4x 車用MCU,面向下一代電動(dòng)汽車的ADAS和電子電氣架構(gòu)等應(yīng)用。英飛凌在今年2月的電話會(huì)議上透露,目前其AURIX系列MCU正在處于產(chǎn)能爬坡階段,同時(shí)汽車MCU的供應(yīng)將會(huì)在2023年下半年得到改善。
ST
意法半導(dǎo)體是由意大利的SGS微電子和法國(guó)Thomson半導(dǎo)體在1987年合并而成立,隨后在1998年正式更名為意法半導(dǎo)體有限公司(STMicroelectronics)。意法半導(dǎo)體主要是分為汽車和分立器件部門(ADG)、模擬、MEMS和傳感部門(AMS)、MCU和數(shù)字IC部門(MDG)。而
汽車MCU產(chǎn)品線
ST針對(duì)汽車MCU的產(chǎn)品線有SPC5系列(基于Power PC內(nèi)核)和Stellar系列(基于Arm內(nèi)核)的32位MCU,還有ST10系列(基于自研ST10內(nèi)核)的16位MCU,但目前官網(wǎng)顯示不推薦ST10應(yīng)用于新設(shè)計(jì)。
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SPC5系列基于Power PC架構(gòu),SPC5系列MCU提供多達(dá)3個(gè)內(nèi)核,運(yùn)行速度高達(dá)200MHz,同時(shí)提供最高ASIL D的安全安全等級(jí)、最高10MB的閃存,并保證15年生命周期,SPC56系列甚至可以保證20年生命周期。
該系列分為通用和高性能兩個(gè)部分,高性能產(chǎn)品中包含一些特殊的模塊比如高級(jí)計(jì)時(shí)器、豐富的ADC配置、高精度PWM控制,可以應(yīng)用到特定的一些場(chǎng)景,包括用于電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、HVAC、燃油泵以及發(fā)動(dòng)機(jī)管理和傳動(dòng)控制系統(tǒng)的無(wú)刷電機(jī);通用產(chǎn)品主要用于沒(méi)有特殊模塊需求的應(yīng)用,更加注重實(shí)時(shí)性,支持低功耗控制、比如空調(diào)控制、電動(dòng)座椅、門窗控制、智能網(wǎng)關(guān)等。
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以SPC58為例,在通用和高性能系列中的最高端型號(hào)分別是SPC58H和SPC58N。SPC58H為高端車身、網(wǎng)絡(luò)和安全應(yīng)用而設(shè)計(jì),例如網(wǎng)關(guān)、車身控制模塊、電池管理和ADAS安全系統(tǒng)。SPC58H提供3個(gè)Z4@200MHz核心、豐富的通信接口(包括2個(gè)以太網(wǎng)接口、16個(gè)ISO CAN FD接口和24個(gè)LIN接口),可與具有2至10 MB閃存的兼容設(shè)備無(wú)縫擴(kuò)展;三核方案還支持通過(guò)千兆以太網(wǎng)MAC支持連接的網(wǎng)關(guān)應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)快速下載,通過(guò)hyperbus接口擴(kuò)展內(nèi)部RAM,通過(guò)eMMC接口存儲(chǔ)大型數(shù)據(jù)文件等功能。
SPC58N在3個(gè)Z4@200MHz核心基礎(chǔ)下,還集成了一個(gè)200MHz的通用定時(shí)器模塊,面向需要高性能和更快速信號(hào)處理的應(yīng)用。SPC58N系列產(chǎn)品配備最高6MB嵌入式閃存、獨(dú)立的SAR和sigma-delta ADC,確保高速高精度傳感。通信接口方面,支持以太網(wǎng)、FlexRay、CAN FD、LIN和SENT,并加入了嵌入式硬件安全模塊,為車載網(wǎng)絡(luò)提供安全保護(hù)。
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Stellar是意法半導(dǎo)體在2019年推出的32位車規(guī)級(jí)MCU系列,采用Arm,目的是應(yīng)對(duì)目前軟件定義汽車趨勢(shì)之下,滿足新的汽車電子電氣架構(gòu)需求。相比傳統(tǒng)的車輛架構(gòu),新的架構(gòu)需要具有高實(shí)時(shí)計(jì)算效率以及易于升級(jí)的設(shè)備的開(kāi)放式硬件平臺(tái),能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù)流,同時(shí)遵守嚴(yán)格的安全準(zhǔn)則和功能安全要求。
Stellar目前分為集成式MCU(Stellar P/G)和驅(qū)動(dòng)MCU(Stellar E)兩大系列。其中集成式MCU能夠安全地運(yùn)行多種關(guān)鍵實(shí)時(shí)功能、支持不斷增加的數(shù)據(jù)流的匯聚和調(diào)度、確保高效的能源管理、用于管理車輛生命周期和部署改進(jìn)的新服務(wù)的安全空中軟件更新;提供增強(qiáng)型電機(jī)控制接口和高級(jí)通用定時(shí)器模塊GTM,該模塊允許將多個(gè)功率轉(zhuǎn)換器組合到單個(gè)控制單元中,以實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的車輛動(dòng)力學(xué)管理。
Stellar P MCU配備最多6個(gè)Arm Cortex-R52@400MHz內(nèi)核(部分內(nèi)核采用鎖步模式,其他內(nèi)核采用可分模式),2個(gè)Cortex-M4多功能加速核心(數(shù)據(jù)移動(dòng)和預(yù)處理),集成最高20MB PCM,硬件支持軟件隔離/虛擬化、GTM4、支持高帶寬的以太網(wǎng)以及高性能CAN XL協(xié)議,主要面向下一代動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣化系統(tǒng),包括逆變器、底盤、BMS、安全及防護(hù)ADAS配套等。
Stellar G MCU的內(nèi)核和存儲(chǔ)方面與P系列基本相同,主要不同是采用了支持低靜態(tài)電流和智能監(jiān)控子系統(tǒng)的靈活低功率模塊實(shí)現(xiàn)低功耗,可以用于車身控制,網(wǎng)關(guān)等應(yīng)用。
Stellar E是ST最新推出的產(chǎn)品,采用2個(gè)Arm Cortex-M7@300MHz,帶有雙精度FPU、L1緩存和FSP指令的核心,允許2個(gè)內(nèi)核并行或1個(gè)內(nèi)核鎖步配置,配備2MB閃存以及豐富的外設(shè)(12個(gè)定時(shí)器、DAC、增強(qiáng)型ADC系統(tǒng)、8個(gè)比較器等),同時(shí)具有基于Cortex-M0+的硬件安全模塊。ST表示,Stellar E 驅(qū)動(dòng)MCU用于驅(qū)動(dòng)需要更快的控制回路的功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用,確保功率轉(zhuǎn)換和電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用的高效執(zhí)行,是其SiC和GaN功率產(chǎn)品的理想配套。
近期經(jīng)營(yíng)情況
意法半導(dǎo)體去年第四季度營(yíng)收44.2億美元,同比增長(zhǎng)24.4%;凈利潤(rùn)12.5億美元,同比增長(zhǎng)66.4%。去年全年公司營(yíng)收163億美元,同比增長(zhǎng)26.4%;凈利潤(rùn)39.6億美元,同比增長(zhǎng)98%。
從各業(yè)務(wù)細(xì)分營(yíng)收來(lái)看,2022年全年,ADG 營(yíng)收同比增長(zhǎng) 37.2%,主要受汽車和功率分立器件的增長(zhǎng)推動(dòng);AMS 收入同比增長(zhǎng)7.1%,成像和 MEMS 的增長(zhǎng)部分被模擬的減少抵消;MDG 營(yíng)收同比增長(zhǎng)37.5%,微控制器和射頻通信都有強(qiáng)勁增長(zhǎng)。
意法半導(dǎo)體在財(cái)報(bào)中表示,2022年業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)主要得益于工業(yè)和汽車的強(qiáng)勁需求,而汽車MCU方面,公司的產(chǎn)品在新一代汽車架構(gòu)中取得廣泛成功。去年意法半導(dǎo)體成功研發(fā)了下一代
Stellar車用MCU,并且宣布了與大眾CARIAD的合作,雙方將共同開(kāi)發(fā)System-on-Chip MPU。
芯旺微
芯旺微成立于2012年,主要圍繞自研的KungFu內(nèi)核開(kāi)發(fā)覆蓋汽車、工業(yè)、AIoT、通信和電力等應(yīng)用的MCU產(chǎn)品,具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及完善的工具鏈。2019年芯旺微量產(chǎn)首款通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證的8位車規(guī)級(jí)MCU KF8A,2021年量產(chǎn)32位車規(guī)級(jí)MCU KF32A,據(jù)稱芯旺微截至2022年6月已經(jīng)發(fā)布近50款車規(guī)MCU并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),累計(jì)出貨超過(guò)數(shù)億顆。
汽車MCU產(chǎn)品線
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芯旺微汽車MCU產(chǎn)品線主要分為8位的KF8A系列和32位的KF32A系列。根據(jù)官網(wǎng)介紹,KF8A系列包含了KF8A100和KF8A200共17款車規(guī)MCU產(chǎn)品,采用了自主的KungFu8內(nèi)核架構(gòu),主頻從8MHz到16MHz,支持4KB-64KB閃存,272Byte-4KB RAM,集成CAN/LIN接口,多路串口、增強(qiáng)型ECCP模塊等外設(shè)資源。通過(guò)了AEC-Q100汽車電子系統(tǒng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證,溫度等級(jí)達(dá)到Grade1,滿足-40℃~125℃工作溫度范圍,具備高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力,可抵抗各式噪聲干擾,如電源噪聲、RF干擾、電源波動(dòng)等特性。KF8A系列產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車車燈、車載開(kāi)關(guān)、儀表顯示、汽車水泵控制等場(chǎng)景。
KF32A的產(chǎn)品線較復(fù)雜,從目前已知的產(chǎn)品來(lái)看,包括有KF32A13/14/15/25等,此前芯旺微的公開(kāi)演講中還透露了KF32DA的產(chǎn)品線,但目前距離產(chǎn)品推出還有段時(shí)間。就KF32A來(lái)看,采用了自主的KungFu32內(nèi)核,擁有三級(jí)流水線以及高效指令集(16位/32位混合指令,13 個(gè) 32 位通用寄存器/1 個(gè)鏈接寄存器/1 個(gè)堆棧指針寄存器),最高支持2MB閃存、120MHz主頻、384KB RAM,同時(shí)支持AEC-Q100 Grade 1溫度等級(jí)(-40℃~125℃),功能安全最高可達(dá)ASIL-B。KF32A系列MCU可應(yīng)用于T-BOX、車身控制、汽車音頻系統(tǒng)、車載無(wú)線充電等場(chǎng)景。
此前芯旺微透露,符合ISO26262功能安全ASIL-D等級(jí)的MCU正在研發(fā)中,多核心的車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品也即將推出。
杰開(kāi)科技
杰開(kāi)科技前身是杰發(fā)科技的業(yè)務(wù)部門,2020年杰發(fā)科技(四維圖新控股子公司)保留汽車座艙SoC業(yè)務(wù),將汽車MCU/AMP/TPMS等產(chǎn)品線剝離出去后成立了杰開(kāi)科技。杰發(fā)科技在2018年量產(chǎn)了國(guó)內(nèi)首顆通過(guò)AEC-Q100Grade1車規(guī)級(jí)認(rèn)證的32位MCU AC7811,2021年杰開(kāi)科技的車規(guī)級(jí)MCU出貨量已超1000萬(wàn)顆。
汽車MCU產(chǎn)品線
目前杰開(kāi)科技的汽車MCU有四個(gè)系列,包括AC781x、AC7801x、AC7802x、AC7840x。
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AC781x系列是基于ARMCortex-M3內(nèi)核的車規(guī)級(jí)MCU,符合AEC-Q100規(guī)范(Grade 1),主要應(yīng)用于汽車電子和高可靠性工業(yè)領(lǐng)域,是國(guó)內(nèi)首顆32位車規(guī)MCU。AC781x系列最高支持Cortex-M3@100MHz、256KB 片內(nèi)閃存、64KB RAM,搭載一個(gè)6通道PWM單元、3 個(gè)雙通道 PWM、1 個(gè) 8 通道定時(shí)器。接口方面,AC781x系列支持2 個(gè)SPI模塊、6個(gè)UART 模塊(其中一路兼容Software LIN)、2 個(gè)I2C模塊、2 個(gè)CAN模塊、1個(gè)硬件LIN模塊。典型應(yīng)用包括車身控制、T-BOX、BLDC電機(jī)控制、工業(yè)控制、交流充電樁等。
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AC7801x系列是基于ARM Cortex-M0+內(nèi)核的車規(guī)級(jí)MCU,支持 AEC-Q100 Grade 1,主要應(yīng)用于汽車電子和高可靠性工業(yè)領(lǐng)域。該系列MCU支持Cortex-M0+@48MHz/72MHz,最高128KB 片內(nèi)閃存、20KB RAM(帶ECC),搭載2個(gè)8通道PWM單元、1 個(gè)4通道定時(shí)器、2個(gè)PWDT等。通信接口方面,AC7801x系列MCU支持1 個(gè)CAN-FD模塊(兼容 CAN)、3 個(gè)UART模塊(其中2路支持Software LIN)、2個(gè)SPI模塊、2個(gè)I2C模塊。典型應(yīng)用包括應(yīng)用于汽車車身控制、舒適系統(tǒng)、車載娛樂(lè)系統(tǒng)、汽車傳感控制系統(tǒng)等。
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AC7802x系列是基于ARM Cortex-M0+內(nèi)核的車規(guī)級(jí)MCU,支持AEC-Q100 Grade 1,同樣是主要應(yīng)用于汽車電子和高可靠性工業(yè)領(lǐng)域。AC7802x定位稍低于AC7801x,主頻僅提供16/32MHz,最高32KB 片內(nèi)閃存、4KB RAM,搭載2個(gè)雙通道PWM單元、1個(gè)4通道PWM、1個(gè)4通道定時(shí)器、1個(gè)脈沖寬度檢測(cè)定時(shí)器、1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。通信接口方面,AC7802x提供2個(gè)UART模塊、1個(gè)I2C、1個(gè)SPI模塊。
AC7840x是基于ARM Cortex-M4F內(nèi)核的車規(guī)級(jí)MCU,符合ISO26262功能安全ASIL-B和AEC-Q100 Grade 1等級(jí),支持適配AUTOSAR V4.4。AC7840x核心為Cortex-M4F@120 MHz,支持FPU、DSP指令,最高支持1MB 片上閃存(支持ECC)、128KB Data Flash、128KB RAM。該系列MCU搭載6個(gè)8通道PWM單元、1個(gè)4通道定時(shí)器、一個(gè)低功耗定時(shí)器、1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘,通信接口方面提供4個(gè)UART模塊、1個(gè)I2C、3個(gè)SPI模塊、1 個(gè)CAN-FD模塊。 典型應(yīng)用包括汽車車身控制器、空調(diào)控制器、IVI管理、虛擬儀表管理、T-BOX、LED車燈控制、電池管理系統(tǒng)、整車控制器、以及電機(jī)控制器等。該款芯片在2022年已經(jīng)陸續(xù)送樣,其中有客戶進(jìn)入產(chǎn)品驗(yàn)證階段。
兆易創(chuàng)新
兆易創(chuàng)新成立于2005年,目前主要業(yè)務(wù)包括存儲(chǔ)器(Flash、利基型DRAM)、32位通用型MCU、智能人機(jī)交互傳感器、模擬產(chǎn)品及整體解決方案,在NOR Flash、利基型DDR、MCU三個(gè)領(lǐng)域都位列國(guó)內(nèi)第一,其中已經(jīng)連續(xù)七年在中國(guó)本土MCU廠商中出貨量排名第一。兆易創(chuàng)新在2020年開(kāi)始車規(guī)MCU的布局,去年公司推出了首款車規(guī)級(jí)MCU,正式進(jìn)入汽車市場(chǎng)。
目前兆易創(chuàng)新的汽車MCU只有GD32A503一個(gè)系列,基于100MHz Cortex-M33內(nèi)核,配備384KB Flash和48KB SRAM,另有專用代碼空間可配置為64KB DFlash/4KB EEPROM,配備了1個(gè)通用16位定時(shí)器、2個(gè)基本定時(shí)器、4個(gè)PWM高級(jí)定時(shí)器。內(nèi)部12位ADC采樣速率可達(dá)1M SPS,還集成了快速比較器、DAC等高精度模擬外設(shè)以支持車用電機(jī)控制。該系列采用2.7-5.5V寬電壓供電,滿足ACE-Q100 Grade1,工作溫度范圍-40~+125℃,工作壽命15年以上。
接口方面,GD32A503支持多達(dá)3個(gè)USART、2個(gè)I2C、2個(gè)SPI、1個(gè)I2S,還配備了2個(gè)CAN FD和3個(gè)LIN,可以廣泛用于多種車用場(chǎng)景,如車窗、雨刷、空調(diào)、智能車鎖、電動(dòng)座椅、電動(dòng)后備箱、氛圍燈、動(dòng)態(tài)尾燈等車身控制系統(tǒng)、車用照明系統(tǒng)和電機(jī)電源系統(tǒng),以及儀表盤、車載影音、娛樂(lè)音響、中控導(dǎo)航、車載無(wú)線充等智能座艙系統(tǒng)。得益于出色的安全監(jiān)測(cè)機(jī)制,GD32A503也適用于部分ADAS輔助駕駛系統(tǒng),如環(huán)視攝像頭、AVAS聲學(xué)警報(bào)系統(tǒng)等。
據(jù)了解,兆易創(chuàng)新下一代車規(guī)MCU 產(chǎn)品GD32A7系列可以提供單核、多核、鎖步或者是混合模式,符合ISO26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)ASIL-B和ASIL-D等級(jí),提供增強(qiáng)內(nèi)核和DSP運(yùn)算能力。此外還將包括更大容量的存儲(chǔ),以及提升電機(jī)預(yù)驅(qū)集成度,進(jìn)一步擴(kuò)展車用場(chǎng)景的覆蓋度,比如應(yīng)用在車載電源OBC/DC-DC、電池管理系統(tǒng)、ADAS 高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)等方面。
國(guó)民技術(shù)
國(guó)民技術(shù)股份有限公司于2000年源于國(guó)家“909”集成電路專項(xiàng)工程成立,目前主要業(yè)務(wù)包括通用MCU、安全芯片、無(wú)線射頻、電源管理等芯片產(chǎn)品。2019年國(guó)民技術(shù)正式進(jìn)入通用MCU市場(chǎng),推出五大系列30余款產(chǎn)品,2023年2月推出首款車規(guī)級(jí)MCU N32A455系列。
N32A455系列MCU基于Arm Cortex-M4@144MHz內(nèi)核,采用40nm車規(guī)級(jí)制程,工作溫度-40℃~125℃,通過(guò)AEC-Q100車規(guī)認(rèn)證,同時(shí)配置144KB SRAM,512KB嵌入式加密Flash,性能達(dá)到180 DMIPS。外設(shè)配備4個(gè)12bit 5Msps高速ADC、4個(gè)軌到軌運(yùn)算放大器、7個(gè)高速模擬比較器、2個(gè)12bit DAC,并集成2個(gè)CAN 2.0A/B、7個(gè)LIN/U(S)ART、3個(gè)SPI、最高4個(gè)I2C、1個(gè)QSPI、1個(gè)SDIO接口等接口。典型應(yīng)用包括智能車燈控制、電機(jī)控制、車身控制、虛擬儀表、智能座艙等,國(guó)民技術(shù)方面承諾15年以上持續(xù)穩(wěn)定供貨。
比亞迪半導(dǎo)體
比亞迪半導(dǎo)體起源于比亞迪2002年設(shè)立的IC設(shè)計(jì)部門,最初主要開(kāi)展電池保護(hù)IC研發(fā)工作,2004年開(kāi)始進(jìn)軍IT行業(yè)微電子和光電領(lǐng)域,成立比亞迪微電子和比亞迪光電子兩家子公司。2014年光電子項(xiàng)目被整合至比亞迪微電子,并于2020年更名為比亞迪半導(dǎo)體有限公司。
在MCU領(lǐng)域,比亞迪半導(dǎo)體早在2007年開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)市場(chǎng),在工業(yè)觸控MCU市場(chǎng)占有率達(dá)到國(guó)內(nèi)第一。直到2018年,比亞迪半導(dǎo)體推出第一代8位車規(guī)級(jí)MCU,一年后推出32位車規(guī)級(jí)MCU,目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用與比亞迪旗下車型。目前比亞迪半導(dǎo)體的主要業(yè)務(wù)包括功率半導(dǎo)體、功率驅(qū)動(dòng)IC、傳感器、LED光源、MCU等。
目前在官網(wǎng)上,比亞迪半導(dǎo)體的汽車MCU產(chǎn)品線有8位和32位,支持AEC-Q100 Grade1認(rèn)證,安全等級(jí)最高支持ISO26262 ASILB標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品主要適用于車燈、BLDC電機(jī)控制、傳感器檢測(cè)、充電槍、控制面板等車身電器應(yīng)用。
其中8位的汽車MCU產(chǎn)品有BF711x和去年上半年推出的BS9000AMXX ,均基于8051內(nèi)核,主頻最高為24MHz。其中BS9000AMXX配置了31KB FLASH、2KB SRAM 、1KB EEPROM;BF711x則為32KB FLASH、1KB SRAM、2KB EEPROM。外設(shè)資源方面BS9000AMXX較為豐富,通信支持1路IIC、2路 UART(其中一路支持Lin2.1協(xié)議)、1路SPI、最多達(dá)7路PWM;支持BLDC 電機(jī)控制,最多達(dá)24路12位分辨率ADC,最多可支持26個(gè)I / O,并集成高可靠性電容檢測(cè)按鍵模塊。
32位的BF7006AMXX采用了Arm Cortex-M0內(nèi)核,主頻最高32MHz,存儲(chǔ)最高支持96KB FALSH、2KB EEOROM、4KB SRAM,集成1個(gè)CAN、2個(gè)SCI(支持 UART 和 LIN2.0 協(xié)議通信),搭載最高6通道16位PWM、12bit ADC,適用于電動(dòng)車窗、電動(dòng)座椅、雨刮、車燈、門鎖等多種汽車電子車身控制應(yīng)用。
芯馳科技
芯馳科技成立于2018年,專注于高性能高可靠車規(guī)芯片,產(chǎn)品和解決方案覆蓋智能座艙、智能駕駛、中央網(wǎng)關(guān)和高性能MCU四大業(yè)務(wù)。
芯馳E3系列32位車規(guī)MCU可以面向網(wǎng)關(guān)、電動(dòng)力總成、域控制器(ADAS、底盤等)、HUD、電子后視鏡、2D液晶儀表等高性能應(yīng)用,全系列均配置了Cortex-R5F內(nèi)核,支持單核、雙核、四核、六核,主頻可從400MHz到800MHz,功能安全等級(jí)達(dá)到最高的ASIL D,溫度等級(jí)支持AEC-Q100 Grade 1(-40℃~125℃)。
E3下細(xì)分還有5個(gè)產(chǎn)品系列,面向不同應(yīng)用:E3600/3400/3200系列以性能、可靠為主要特點(diǎn),應(yīng)用于BMS、剎車、底盤、ADAS/自動(dòng)駕駛;E3300系列為顯示MCU,有集成高性能圖像處理引擎,應(yīng)用于儀表、HUD、智能后視鏡;E3100系列則是針對(duì)BCM、Gateway、T-Box、IVI等領(lǐng)域而設(shè)計(jì)。
作為高性能應(yīng)用的產(chǎn)品,E3系列集成的外設(shè)和功能模塊極為豐富,最高有24路CAN-FD、16路LIN、2個(gè)千兆以太網(wǎng)模塊(支持TSN)、8個(gè)SPI模塊等,實(shí)現(xiàn)車內(nèi)高流量、低延遲的互連。
從數(shù)據(jù)上看,E3系列的最高規(guī)格產(chǎn)品要領(lǐng)先于目前海內(nèi)外其他車規(guī)MCU廠商,是目前車規(guī)MCU中性能最高的產(chǎn)品。而去年10月,E3系列已經(jīng)正式進(jìn)入量產(chǎn)出貨階段,可以說(shuō)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高端高安全級(jí)別車規(guī)MCU市場(chǎng)的空白。
琪埔維半導(dǎo)體(CHIPWAYS)
琪埔維創(chuàng)立于2014年10月,是國(guó)內(nèi)最早專注于汽車半導(dǎo)體的芯片設(shè)計(jì)公司,產(chǎn)品主要面向新能源和智能網(wǎng)聯(lián)新一代傳感器和控制芯片領(lǐng)域,目前涵蓋車用MCU、電源管理、霍爾傳感器、V2X基帶芯片等產(chǎn)品,2019公司第一款車規(guī)級(jí)MCU實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
琪埔維XL6600系列主打低功耗和高性能,針對(duì)成本敏感型應(yīng)用優(yōu)化,基于ARM Cortex-M3內(nèi)核,主頻最高104MHz,支持CAN FD、CAN、LIN、UART、I2C、SPI等多種通訊接口,存儲(chǔ)最高支持256KB Flash(帶ECC)、24KB SRAM、32KB EEPROM。功能安全等級(jí)支持ASIL B,滿足AEC-Q100 Grade 1(-40℃~125℃)。典型應(yīng)用包括車身控制(BCM),車內(nèi)空調(diào)控制(HVAC),BLDC電機(jī)控制,車窗/天窗/車門,座椅/后視鏡/雨刮器,后備箱/安全帶控制等。
先楫半導(dǎo)體
先楫半導(dǎo)體成立于2020年6月,專注于高性能嵌入式解決方案,產(chǎn)品覆蓋MPU、MCU和周邊芯片。與目前主流廠商使用的Arm內(nèi)核不同,該公司的MCU產(chǎn)品目前全系均采用RISC-V內(nèi)核。
目前先楫半導(dǎo)體的MCU有HPM6700、HPM6400、HPM6200、HPM6300四大系列,其中除了HPM6300,其余幾個(gè)系列都已經(jīng)獲得AEC-Q100 Grade 1認(rèn)證。目前該公司產(chǎn)品的ISO 26262 功能安全認(rèn)證正在進(jìn)行,并且開(kāi)始符合 ASIL-D/B 的MCU產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
HPM6200系列共有12產(chǎn)品型號(hào),包括單核和雙核產(chǎn)品,有內(nèi)置閃存(4MB)和無(wú)內(nèi)置閃存選項(xiàng),可以在工業(yè)和汽車應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)數(shù)字電源和高性能電機(jī)控制。HPM6200基于RISC-V內(nèi)核處理器,主頻最高可達(dá)600 MHz,配備256KB 片上SRAM,4組8通道增強(qiáng)型PWM控制器、3個(gè)2MSPS 16位高精度ADC、4個(gè)模擬比較器和2個(gè)1MSPS 12位DAC等。接口支持1 個(gè)PHY 高速USB,4路CAN-FD,4路LIN及豐富的UART、SPI、I2C 等。同時(shí)具有4組8通道增強(qiáng)型PWM控制器,其中2組高分辨率PWM調(diào)制精度高達(dá)100ps。
HPM6700/6400系列的RISC-V內(nèi)核主頻高達(dá)816MHz,最高配備2MB 片上SRAM、3個(gè)12位高速ADC、1個(gè)16位高精度ADC、4個(gè)模擬比較器、多達(dá)28個(gè)模擬輸入通道、4組共32路PWM輸出;搭載24位RGB LCD控制器,支持1366 x 768,60fps,雙目攝像頭,2D圖形加速和JPEG編解碼;接口方面包括2個(gè)高速USB OTG,集成PHY,2個(gè)千兆網(wǎng)口,4個(gè)CAN FD,17個(gè)UART,4個(gè)SPI,4個(gè)I2C等。
據(jù)稱,HPM 6000系列已經(jīng)可以功能替代NXP的RT系列、ST的H7系列、Ti的C2000系列等高端工業(yè)用芯片,未來(lái)在通過(guò)功能安全認(rèn)證后也將會(huì)替代更多海外廠商的高端MCU產(chǎn)品。
總結(jié):
其實(shí)還有很多本土MCU廠商也在布局或者已經(jīng)推出車規(guī)MCU產(chǎn)品,由于篇幅關(guān)系沒(méi)有列出來(lái),但上面列出的海內(nèi)外MCU廠商基本上都算具有一定代表性的。那么在整理內(nèi)容的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)最顯著的問(wèn)題是,海外廠商官網(wǎng)上提供的產(chǎn)品資料相比國(guó)內(nèi)廠商要豐富得多,包括Datasheet、產(chǎn)品選型表、設(shè)計(jì)資源等,都能夠在官網(wǎng)中找到。而本土MCU廠商除了個(gè)別在官網(wǎng)上能提供資料支持之外,普遍都只有較為簡(jiǎn)單的介紹,部分廠商也沒(méi)有將汽車部分的產(chǎn)品單獨(dú)列出。
當(dāng)然,在本文列出的本土廠商中,能夠看出有不少是近年才正式進(jìn)入到汽車MCU市場(chǎng),還有一些是剛剛實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)供貨。從產(chǎn)品線上看,本土MCU廠商普遍較為單一,主要面向?qū)π阅芤筝^低的應(yīng)用,集中在車身控制、比如車燈、門窗、后視鏡、雨刮器、空調(diào)控制器等簡(jiǎn)單應(yīng)用上。這些應(yīng)用MCU性能需求較低,因此更多采用Arm Cortex-M0/M0+/M3等低功耗內(nèi)核,比亞迪半導(dǎo)體的8位車規(guī)MCU還用上了經(jīng)典的8051內(nèi)核。
本土廠商也有一些面向高性能汽車MCU的產(chǎn)品,比如芯馳的E3系列MCU采用了Cortex-R5F內(nèi)核,面向電動(dòng)力總成、域控制器(ADAS、底盤等)、HUD、電子后視鏡等應(yīng)用。但從本土汽車MCU廠商的整體情況來(lái)看,現(xiàn)階段大部分廠商的產(chǎn)品線還是面向?qū)π阅芤筝^低的車身控制等應(yīng)用。
另一方面,我們也能夠看到8位/16位MCU在汽車應(yīng)用上也開(kāi)始逐漸被淘汰,NXP、ST、英飛凌等廠商已經(jīng)有完整的32位產(chǎn)品線覆蓋汽車應(yīng)用,目前官網(wǎng)主推的產(chǎn)品已經(jīng)沒(méi)有8位/16位的身影。這種情況在本土廠商中也同樣出現(xiàn)了,除了比亞迪和芯旺微仍能夠提供8位車規(guī)MCU產(chǎn)品外,其他廠商的產(chǎn)品都從32位起步。這一定程度上是當(dāng)前汽車發(fā)展需求所決定的,此前有業(yè)內(nèi)人士表示,各個(gè)國(guó)家對(duì)于汽車安全性的要求越來(lái)越高,包括軟件和硬件部分,這需要MCU在設(shè)計(jì)時(shí)有更多考量,因此汽車MCU也逐步轉(zhuǎn)向32位。
值得關(guān)注的是,RISC-V內(nèi)核在車規(guī)級(jí)MCU上的應(yīng)用開(kāi)始加速。早在2020年,瑞薩在汽車MCU RH850/U2B上采用了日本NSITEXE的RISC-V 協(xié)處理器IP,隨后的幾年里,晶心、siFive、芯來(lái)等IP廠商都推出了車規(guī)級(jí)的RISC-V處理器 IP,而如今RISC-V MCU上車的進(jìn)度,也已經(jīng)從處理器IP發(fā)展到車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品量產(chǎn)了。目前看來(lái)國(guó)內(nèi)廠商在RISC-V 車規(guī)MCU上會(huì)較為積極,除了上面提到的先楫半導(dǎo)體外,凌思微、愛(ài)普特等也在車規(guī)RISC-V MCU上持續(xù)開(kāi)發(fā)。
在一些汽車應(yīng)用指標(biāo)方面,MCU功能安全等級(jí)達(dá)到ASIL D,是在汽車核心部分中應(yīng)用的重要考量標(biāo)準(zhǔn),比如變速器控制系統(tǒng)、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、線控底盤、牽引電機(jī)控制、ADAS、制動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、安全氣囊等。而目前國(guó)內(nèi)MCU廠商能夠達(dá)到ASIL D的寥寥無(wú)幾,不過(guò)在近年汽車半導(dǎo)體供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)化需求的推動(dòng)下,已經(jīng)有很多本土廠商已經(jīng)推出或正在研發(fā)支持ASIL D功能安全等級(jí)的車規(guī)MCU產(chǎn)品,可能距離大規(guī)模裝車還需要數(shù)年時(shí)間。
總體而言,雖然國(guó)內(nèi)入局汽車MCU的玩家越來(lái)越多,但實(shí)際產(chǎn)品性能、產(chǎn)品線豐富程度、市場(chǎng)占有率、出貨量都難以與海外大廠相抗衡,發(fā)展整體處于初期階段,有很多本土廠商的車規(guī)MCU產(chǎn)品還在流片階段,即使量產(chǎn)了規(guī)模也較小。而隨著汽車芯片的產(chǎn)能逐步提升,擴(kuò)產(chǎn)產(chǎn)能逐步落地,海外大廠的供應(yīng)恢復(fù)正常,這對(duì)于國(guó)內(nèi)汽車供應(yīng)鏈本土化進(jìn)程、以及本土MCU廠商的汽車業(yè)務(wù)推進(jìn)都可能會(huì)造成一定負(fù)面影響。
但從與產(chǎn)業(yè)鏈上下游交流的過(guò)程中也了解到,去年很多本土主機(jī)廠已經(jīng)在導(dǎo)入國(guó)內(nèi)汽車MCU供應(yīng)商的產(chǎn)品,反饋大多都較為積極。按照新車量產(chǎn)的周期,國(guó)產(chǎn)汽車MCU廠商的產(chǎn)品可能到2025年前后,出貨量會(huì)跨入新的階層。
上一期我們提到,全球汽車MCU市場(chǎng)上全球六大汽車MCU廠商已經(jīng)占全球份額的98%,幾乎壟斷整個(gè)市場(chǎng)。對(duì)于近幾年才發(fā)展起來(lái)的國(guó)產(chǎn)汽車MCU廠商來(lái)說(shuō),有不少產(chǎn)品都是對(duì)標(biāo)海外大廠的明星產(chǎn)品。因此本期我們將對(duì)海內(nèi)外主要的汽車MCU廠商產(chǎn)品線進(jìn)行分析,從產(chǎn)品線、產(chǎn)品性能、應(yīng)用領(lǐng)域等方面,對(duì)比海內(nèi)外產(chǎn)業(yè)鏈差異。
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NXP
恩智浦前身是1953年飛利浦在荷蘭開(kāi)設(shè)的芯片生產(chǎn)工廠,飛利浦希望通過(guò)制造和開(kāi)發(fā)進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)。早在1991年,飛利浦就開(kāi)發(fā)出首款符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的車載網(wǎng)絡(luò)CAN/LIN收發(fā)器,進(jìn)入汽車供應(yīng)鏈。到了2015年,恩智浦與飛思卡爾合并,成為了當(dāng)時(shí)全球第四大半導(dǎo)體公司,以及全球最大的汽車芯片供應(yīng)商。
汽車MCU產(chǎn)品線
目前恩智浦的汽車MCU主要是基于Arm內(nèi)核的S32系列,包括S32G、S32K、S32R以及去年6月推出的S32Z/S32E;另外還有基于PowerPC內(nèi)核的MPC5xxx系列MCU。應(yīng)用涵蓋動(dòng)力、車身控制、ADAS、車身電子、車載娛樂(lè)系統(tǒng)、安全、電機(jī)控制、網(wǎng)關(guān)、底盤等。
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圖源:NXP官網(wǎng)
圖源:NXP官網(wǎng)
其中S32G系列是用于汽車網(wǎng)關(guān)的處理器,理想L9上的中央域控制器就采用了這個(gè)系列的產(chǎn)品。性能上,S32G系列可同時(shí)提供Cortex-M7內(nèi)核的MCU和Cortex-A53內(nèi)核 MPU,并提供有3個(gè)Cortex-M7核心的單MCU產(chǎn)品。而作為車規(guī)級(jí)產(chǎn)品,S32G系列基于Cortex-M7 MCU和Cortex-A53 MPU的鎖步集群,支持ASIL D等級(jí)的功能安全標(biāo)準(zhǔn),并搭載專用網(wǎng)絡(luò)加速器和硬件安全核心等。
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圖源:NXP官網(wǎng)
圖源:NXP官網(wǎng)
S32K是恩智浦的汽車通用MCU系列,基于Arm Cortex-M系列內(nèi)核(Cortex-M0 +/M4/M7),具有高級(jí)功能安全、信息安全和軟件支持,適用于ASIL B/D車身、區(qū)域控制和電氣化應(yīng)用。產(chǎn)品支持方面,S32K MCU至少有15年的產(chǎn)品長(zhǎng)期供貨計(jì)劃以及全面的第三方軟件和工具生態(tài)體系提供支持。
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圖源:NXP官網(wǎng)
圖源:NXP官網(wǎng)
S32K系列提供Cortex-M0 +、Cortex-M4、Cortex-M7等幾種內(nèi)核,閃存最高支持到8MB,SRAM最高支持800 KB。據(jù)官網(wǎng)介紹,S32K35和S32K37主要用于BMS;S32K39主要用于電動(dòng)汽車牽引力控制逆變器或OBC、DC-DC等先進(jìn)電機(jī)控制外設(shè);S32K32和S32K34針對(duì)400 V BMS進(jìn)行了優(yōu)化;其他S32K系列成員的目標(biāo)是底盤和車身的電機(jī)控制用例。另外,S32K14x最高可以支持AEC-Q100 Grade 0(-40℃to +150℃)。
S32R則是應(yīng)用到汽車?yán)走_(dá)上的高性能MCU,集成功能安全、硬件安全、高性能實(shí)時(shí)處理和專用雷達(dá)處理加速,同時(shí)恩智浦還提供相應(yīng)的產(chǎn)品組合解決方案,適用于角雷達(dá)、前雷達(dá)和4D成像雷達(dá)等用例。
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圖源:NXP官網(wǎng)
圖源:NXP官網(wǎng)
S32R有兩種內(nèi)核選擇,Arm Cortex-A內(nèi)核的高性能系列S32R4,PowerPC內(nèi)核的MCU S32R2/3系列。其中性能最強(qiáng)的S32R45基于4個(gè)Cortex-A53@800MHz和3個(gè)Cortex-M7@400MHz鎖步核心,集成雷達(dá)處理加速核心SPT 3.1 @600 MHz,帶有集成DSP和多線程,提供滿足雷達(dá)應(yīng)用存儲(chǔ)需求的8 MB SRAM(帶ECC);PowerPC內(nèi)核的S32R294基于雙e200z7 32位CPU,頻率高達(dá)500 MHz,同時(shí)采用e200z4內(nèi)核的專用安全處理,鎖步頻率最高可達(dá)250 MHz,集成SPT 2.8@430 MHz,支持最高5.5MB SRAM(帶ECC)。
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圖源:NXP官網(wǎng)
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S32Z和S32E是恩智浦在2022年推出的處理器系列,能夠滿足當(dāng)前智能汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展對(duì)于芯片的新需求。這兩個(gè)產(chǎn)品系列由兩種內(nèi)核構(gòu)成,Cortex-R52分核/鎖步處理器,可用于多租戶軟件集成;鎖步Cortex-M33處理器,可用于系統(tǒng)管理。同時(shí)該系列處理器具備安全MCU關(guān)鍵確定性行為,提供了多核、實(shí)時(shí)處理與內(nèi)核到引腳硬件虛擬化、DSP/ML處理、通信加速和具有硬件安全、ISO 26262 ASIL D功能安全的千兆級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī),有助于實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車,降低軟件集成復(fù)雜度,并增強(qiáng)安全性。
其中S32Z適合用于安全處理和區(qū)域控制,S32E適合用于電動(dòng)汽車控制和智能驅(qū)動(dòng)。與以往汽車中使用的安全MCU相比,S32Z和S32E采用了16nm工藝,主頻高達(dá)1GHz,性能上擁有極大優(yōu)勢(shì),這在軟件定義汽車的時(shí)代中,能夠?yàn)閷?duì)實(shí)時(shí)處理性能需求較高的新型汽車架構(gòu)提供性能基礎(chǔ)。
恩智浦基于PowerPC內(nèi)核的汽車MCU,目前在售的有MPC55xx、MPC56xx、MPC57xx、MPC500、mobileGT MCUs以及前面提到的汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用S32R2/3等系列。其中mobileGT是一個(gè)產(chǎn)品系列,將RTOS供應(yīng)商、軟件模塊IP提供商、系統(tǒng)集成商和硬件插件供應(yīng)商整合在一起,可以提供現(xiàn)成的解決方案;MPC5xxx 系列則是主流的可擴(kuò)展、高度集成MCU,涵蓋發(fā)動(dòng)機(jī)管理、汽車安全、電池系統(tǒng)管理、逆變器、ADAS、儀表盤、網(wǎng)關(guān)、動(dòng)力總成、變速箱、底盤等應(yīng)用,并提供至少15年的產(chǎn)品長(zhǎng)期供貨計(jì)劃以及全面的工具生態(tài)體系支持。
其中較為先進(jìn)的MPC57xx運(yùn)行頻率從32 MHz到300 MHz以上,具備延遲鎖步內(nèi)核、DMA控制器、存儲(chǔ)器保護(hù)單元、故障采集和控制單元,以及端到端ECC等多種片上冗余和安全選項(xiàng)。
近期經(jīng)營(yíng)情況
恩智浦最新財(cái)報(bào)顯示,2022年全年?duì)I收為 132.1 億美元,創(chuàng)下歷史新高,同比增長(zhǎng) 19.4%;凈利潤(rùn)為 28.33 億美元,同比增長(zhǎng) 48.6%。公司四大業(yè)務(wù)市場(chǎng)(汽車、工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)、通信基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng))都獲得增長(zhǎng),其中汽車業(yè)務(wù)占到公司2022年總收入的52.1%,相比2021年增加了2.4%;全年汽車業(yè)務(wù)收入68.8億美元,同比增長(zhǎng)25.2%。
恩智浦在財(cái)報(bào)中強(qiáng)調(diào)了汽車業(yè)務(wù)對(duì)其增長(zhǎng)的貢獻(xiàn),包括77 GHz雷達(dá)解決方案、電氣化系統(tǒng)以及 S32系列芯片等。據(jù)稱恩智浦客戶對(duì)S32系列MCU以及MPU需求持續(xù)高漲,同時(shí)在去年一家大型汽車OEM已經(jīng)選擇S32系列汽車芯片搭載在其未來(lái)十年的車型中。
瑞薩
瑞薩成立于2003年,由日立和三菱半導(dǎo)體部門合并而成,在當(dāng)年是全球第三大半導(dǎo)體公司,僅次于英特爾和三星電子。隨后2010年NEC電子公司和瑞薩科技合并經(jīng)營(yíng),成立瑞薩電子公司。
2016年瑞薩收購(gòu)了美國(guó)模擬芯片公司Intersil,補(bǔ)全了電源管理領(lǐng)域的缺口;2019年瑞薩成功收購(gòu)了模擬芯片大廠IDT,獲得了在射頻(RF)、高性能定時(shí)、存儲(chǔ)接口、實(shí)時(shí)互聯(lián)、光互連、無(wú)線電源以及智能傳感器方面的技術(shù)和產(chǎn)品線,鞏固瑞薩在汽車、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)的領(lǐng)先地位;2021年,瑞薩完成對(duì)Dialog的收購(gòu),得到了其低功耗無(wú)線連接、電源管理、模擬混合信號(hào)、等產(chǎn)品和技術(shù),拓寬了瑞薩電子汽車電子等各個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品陣容。
汽車MCU產(chǎn)品線
瑞薩的汽車MCU產(chǎn)品主要分為RH850和RL78/F1X兩個(gè)系列,其中后者是16位低功耗的車用MCU,可以用于中低端ECU,應(yīng)用包括低壓DC-DC、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、小型電機(jī)控制、車身控制、LED大燈、BMS等多種應(yīng)用。
與目前市面上主流的ARM內(nèi)核不同,RL78/F1X系列采用了瑞薩專有的RL78內(nèi)核,提供最高32MHz主頻,支持高達(dá)512KB ROM以及最高32KB RAM,管腳數(shù)從20到144,支持多種封裝規(guī)格,并擁有兩個(gè)CAN通道。
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圖源:瑞薩官網(wǎng)
RH850系列32位汽車MCU采用瑞薩專有的G3/G4系列內(nèi)核,針對(duì)不同應(yīng)用,RH850又分為RH850/E、RH850/C、RH850/F、RH850/P、RH850/D、RH850/U2A、RH850/U2B等系列,應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋車輛運(yùn)動(dòng)控制、BMS、網(wǎng)關(guān)、域控制、底盤和安全、儀表盤等。圖源:瑞薩官網(wǎng)
其中RH850/U2A和RH850/U2B是瑞薩推出的跨域MCU,主要為了滿足新一代汽車電子電氣架構(gòu)多應(yīng)用集成到單芯片中的需求。RH850/U2A采用了28nm工藝,配備多達(dá)四個(gè)采用雙核鎖步結(jié)構(gòu)的瑞薩G4MH@400MHz CPU核心,每個(gè)核心都集成了基于硬件的虛擬化輔助功能, 允許滿足不同ISO26262功能安全級(jí)別的多種軟件系統(tǒng)在高性能模式下獨(dú)立運(yùn)行且不受干擾。同時(shí)支持高達(dá)16MB的閃存以及3.6MB的內(nèi)存,具備多達(dá) 3 個(gè) ADC(12 位),通道數(shù)量多達(dá) 94 個(gè),包括 4+4 個(gè)跟蹤和保持輸入。
另外RH850/E、RH850/C主要應(yīng)用是汽車的動(dòng)力系統(tǒng),包括燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、電動(dòng)汽車的牽引逆變器控制;RH850/F主要應(yīng)用是網(wǎng)關(guān)、空調(diào)系統(tǒng)、BMS、OBC和DC-DC、汽車車身控制模塊BCM、安全氣囊等;RH850/P應(yīng)用于底盤領(lǐng)域,包括制動(dòng)系統(tǒng)、電助力轉(zhuǎn)向EPS、無(wú)線電池管理系統(tǒng)等;RH850/D主要被應(yīng)用于汽車儀表盤。
近期經(jīng)營(yíng)情況
瑞薩電子2022年?duì)I收1.5萬(wàn)億日元(約111.3億美元),同比增長(zhǎng)51%;營(yíng)業(yè)利潤(rùn)4241.7億日元(約31.5億美元),同比增長(zhǎng)144.0%。其中去年Q4營(yíng)收3913億日元(約29億美元),同比增長(zhǎng)24.5%;營(yíng)業(yè)利潤(rùn)1555億日元(約11.5億美元),同比增長(zhǎng)36.1%。
從具體業(yè)務(wù)表現(xiàn)來(lái)看,去年第四季度瑞薩車用半導(dǎo)體業(yè)務(wù)(車用MCU、SoC、模擬/電源芯片)增長(zhǎng)突出,銷售額同比增長(zhǎng)28.8%, 收入占當(dāng)季總營(yíng)收的43%,工業(yè)/基礎(chǔ)/物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)半導(dǎo)體營(yíng)收也同比增長(zhǎng)了22%。
瑞薩表示,去年第四季度車用半導(dǎo)體需求有所增加,庫(kù)存水位在下降;但公司預(yù)計(jì)今年一季度下游庫(kù)存水位有所回升,庫(kù)存補(bǔ)貨需求減弱,營(yíng)收將相比上季度下跌9.3%。
英飛凌
英飛凌前身為西門子集團(tuán)的半導(dǎo)體部門,在1999年,西門子集團(tuán)半導(dǎo)體部門從集團(tuán)拆分出來(lái)成立了英飛凌。目前公司主要業(yè)務(wù)分為四個(gè)部分,汽車電子事業(yè)部ATV(車用功率產(chǎn)品/傳感器/MCU等)、電源與傳感系統(tǒng)事業(yè)部PSS(MOSFET/功率IC/射頻芯片)、工業(yè)功率控制事業(yè)部IPC(IGBT器件及模組/IPM模塊/SiC等)和安全互聯(lián)系統(tǒng)事業(yè)部CSS(連接/安全I(xiàn)C/MCU)。
英飛凌歷史上最重要的兩宗收購(gòu)案分別是2014年收購(gòu)國(guó)際整流器公司(IR),獲得GaN、IGBT等功率半導(dǎo)體產(chǎn)線;以及2020年收購(gòu)賽普拉斯,補(bǔ)足了在MCU、無(wú)線連接、軟件生態(tài)等方面的產(chǎn)品線,未來(lái)為汽車、工業(yè)、IoT市場(chǎng)提供更加完善的組合方案。
汽車MCU產(chǎn)品線
英飛凌的MCU產(chǎn)品線主要有XMC、AURIX、TRAVEO、PSoC四大系列,其中TRAVEO、AURIX主要面向汽車電子應(yīng)用;XMC系列主要面向工業(yè)、家電、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域;PSoC面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,在汽車、工業(yè)、消費(fèi)電子等市場(chǎng)都有對(duì)應(yīng)產(chǎn)品,也就是說(shuō)AURIX、TRAVEO、PSoC三個(gè)系列中都有面向汽車應(yīng)用的MCU產(chǎn)品。
TRAVEO T2G系列MCU主要基于Arm Cortex -M4(單核)/M7(單/雙核)內(nèi)核,提供高性能、增強(qiáng)型人機(jī)界面、高安全性和高級(jí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,專為電氣化、車身控制模塊、網(wǎng)關(guān)和信息娛樂(lè)應(yīng)用等廣泛的汽車應(yīng)用而定制,可以用于混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車(HEV/EV)的電機(jī)控制、車身電子設(shè)備。
以基于Arm Cortex -M7F雙核的TRAVEO T2G CYT4BF系列為例,核心由2個(gè) Arm Cortex-M7F@350MHz和安全處理專用的Cortex -M0+組成,集成了硬件安全模塊,搭載8MB閃存、256KB RAM、1024 KB SRAM。由于該系列是專為車身控制模塊、網(wǎng)關(guān)和信息娛樂(lè)應(yīng)用設(shè)計(jì),所以還支持高頻數(shù)據(jù)更改、多種規(guī)格存儲(chǔ)接口、內(nèi)置音頻總線、以及通過(guò)通過(guò)以太網(wǎng)AVB、CAN-FD和FlexRay實(shí)現(xiàn)更快、更安全的通信。
AURIX系列MCU基于英飛凌自家的32位RISC架構(gòu)TriCore內(nèi)核,在單個(gè)MCU中集成了三種功能,包括RISC處理器內(nèi)核、實(shí)時(shí)MCU和協(xié)處理器DSP。基于TriCore的產(chǎn)品在汽車中的應(yīng)用非常廣泛,包括內(nèi)燃機(jī)控制、純電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車、變速器控制單元、底盤域、制動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、安全氣囊、聯(lián)網(wǎng)和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng),并推動(dòng)著自動(dòng)化,電動(dòng)化以及網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展。
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AURIX系列目前主力產(chǎn)品有TC2xx和TC3xx,后者性能較強(qiáng)。TC2xx支持1-3個(gè)32位Tricore核心,CPU頻率133-300MHz,具備512k-8MB閃存、48k-2.7MB RAM,同時(shí)最高支持ASIL-D等級(jí)認(rèn)證。
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TC3xx最高支持6個(gè)300MHz的TriCore,4個(gè)額外的checker內(nèi)核提供4000 DMIPS算力,閃存最高可達(dá)16MB、SRAM可達(dá)6.9MB,最高支持ASIL-D等級(jí)認(rèn)證。
去年CES2022上英飛凌還發(fā)布了新一代AURIX TC4x MCU,采用了新一代TriCore 1.8 架構(gòu),集成了全新的并行處理單元(PPU)和可滿足各種AI拓?fù)湟蟮?a target="_blank">SIMD矢量數(shù)字信號(hào)處理器(DSP),片上閃存可高達(dá)25MB,支持5 Gbit以太網(wǎng)和PCIe等高速通信接口,以及CAN-XL和10BASE T1S以太網(wǎng)等新接口適用于實(shí)時(shí)控制和雷達(dá)數(shù)據(jù)后處理等各種應(yīng)用,面向下一代ADAS、汽車E/E架構(gòu)和高性價(jià)比AI應(yīng)用。
PSoC系列的幾款車規(guī)級(jí)MCU,包括PSoC4/4S/4M/4L基于Arm Cortex-M0/M0+內(nèi)核,集成英飛凌的電容傳感技術(shù),集成ADC、運(yùn)算放大器、低功耗比較器和數(shù)字模塊的可編程模擬前端,以及SENT、LIN、CAN和CAN FD等各種通信接口,滿足汽車內(nèi)部人機(jī)界面和BMS等外部應(yīng)用,提供高集成度、小尺寸的單芯片智能傳感器。
近期經(jīng)營(yíng)情況
英飛凌2023財(cái)年第一季度(2022年第四季度)營(yíng)收39.51億歐元,環(huán)比下降5%,同比增長(zhǎng)25%;凈利潤(rùn)7.28億歐元,環(huán)比基本持平,同比增長(zhǎng)59%。在財(cái)報(bào)中英飛凌表示,由于宏觀經(jīng)濟(jì)的不確定性,消費(fèi)應(yīng)用需求疲軟,但其汽車部門的產(chǎn)能在2023年財(cái)年已經(jīng)全部售罄。
以2022財(cái)年(2021年9月30日至2022年9月30日)的數(shù)據(jù)來(lái)看,英飛凌四大部門均有兩位數(shù)的增長(zhǎng),ATV同比增長(zhǎng)35%、IPC同比增長(zhǎng)16%、PSS同比增長(zhǎng)25%、CSS同比增長(zhǎng)30%。英飛凌表示,汽車業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)主要來(lái)自于電動(dòng)汽車領(lǐng)域,包括ADAS和其他應(yīng)用的MCU等需求增加。
在CES2022上,英飛凌推出了采用28nm制程的AURIX TC4x 車用MCU,面向下一代電動(dòng)汽車的ADAS和電子電氣架構(gòu)等應(yīng)用。英飛凌在今年2月的電話會(huì)議上透露,目前其AURIX系列MCU正在處于產(chǎn)能爬坡階段,同時(shí)汽車MCU的供應(yīng)將會(huì)在2023年下半年得到改善。
ST
意法半導(dǎo)體是由意大利的SGS微電子和法國(guó)Thomson半導(dǎo)體在1987年合并而成立,隨后在1998年正式更名為意法半導(dǎo)體有限公司(STMicroelectronics)。意法半導(dǎo)體主要是分為汽車和分立器件部門(ADG)、模擬、MEMS和傳感部門(AMS)、MCU和數(shù)字IC部門(MDG)。而
汽車MCU產(chǎn)品線
ST針對(duì)汽車MCU的產(chǎn)品線有SPC5系列(基于Power PC內(nèi)核)和Stellar系列(基于Arm內(nèi)核)的32位MCU,還有ST10系列(基于自研ST10內(nèi)核)的16位MCU,但目前官網(wǎng)顯示不推薦ST10應(yīng)用于新設(shè)計(jì)。
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SPC5系列基于Power PC架構(gòu),SPC5系列MCU提供多達(dá)3個(gè)內(nèi)核,運(yùn)行速度高達(dá)200MHz,同時(shí)提供最高ASIL D的安全安全等級(jí)、最高10MB的閃存,并保證15年生命周期,SPC56系列甚至可以保證20年生命周期。
該系列分為通用和高性能兩個(gè)部分,高性能產(chǎn)品中包含一些特殊的模塊比如高級(jí)計(jì)時(shí)器、豐富的ADC配置、高精度PWM控制,可以應(yīng)用到特定的一些場(chǎng)景,包括用于電池管理系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、HVAC、燃油泵以及發(fā)動(dòng)機(jī)管理和傳動(dòng)控制系統(tǒng)的無(wú)刷電機(jī);通用產(chǎn)品主要用于沒(méi)有特殊模塊需求的應(yīng)用,更加注重實(shí)時(shí)性,支持低功耗控制、比如空調(diào)控制、電動(dòng)座椅、門窗控制、智能網(wǎng)關(guān)等。
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以SPC58為例,在通用和高性能系列中的最高端型號(hào)分別是SPC58H和SPC58N。SPC58H為高端車身、網(wǎng)絡(luò)和安全應(yīng)用而設(shè)計(jì),例如網(wǎng)關(guān)、車身控制模塊、電池管理和ADAS安全系統(tǒng)。SPC58H提供3個(gè)Z4@200MHz核心、豐富的通信接口(包括2個(gè)以太網(wǎng)接口、16個(gè)ISO CAN FD接口和24個(gè)LIN接口),可與具有2至10 MB閃存的兼容設(shè)備無(wú)縫擴(kuò)展;三核方案還支持通過(guò)千兆以太網(wǎng)MAC支持連接的網(wǎng)關(guān)應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)快速下載,通過(guò)hyperbus接口擴(kuò)展內(nèi)部RAM,通過(guò)eMMC接口存儲(chǔ)大型數(shù)據(jù)文件等功能。
SPC58N在3個(gè)Z4@200MHz核心基礎(chǔ)下,還集成了一個(gè)200MHz的通用定時(shí)器模塊,面向需要高性能和更快速信號(hào)處理的應(yīng)用。SPC58N系列產(chǎn)品配備最高6MB嵌入式閃存、獨(dú)立的SAR和sigma-delta ADC,確保高速高精度傳感。通信接口方面,支持以太網(wǎng)、FlexRay、CAN FD、LIN和SENT,并加入了嵌入式硬件安全模塊,為車載網(wǎng)絡(luò)提供安全保護(hù)。
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Stellar是意法半導(dǎo)體在2019年推出的32位車規(guī)級(jí)MCU系列,采用Arm,目的是應(yīng)對(duì)目前軟件定義汽車趨勢(shì)之下,滿足新的汽車電子電氣架構(gòu)需求。相比傳統(tǒng)的車輛架構(gòu),新的架構(gòu)需要具有高實(shí)時(shí)計(jì)算效率以及易于升級(jí)的設(shè)備的開(kāi)放式硬件平臺(tái),能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù)流,同時(shí)遵守嚴(yán)格的安全準(zhǔn)則和功能安全要求。
Stellar目前分為集成式MCU(Stellar P/G)和驅(qū)動(dòng)MCU(Stellar E)兩大系列。其中集成式MCU能夠安全地運(yùn)行多種關(guān)鍵實(shí)時(shí)功能、支持不斷增加的數(shù)據(jù)流的匯聚和調(diào)度、確保高效的能源管理、用于管理車輛生命周期和部署改進(jìn)的新服務(wù)的安全空中軟件更新;提供增強(qiáng)型電機(jī)控制接口和高級(jí)通用定時(shí)器模塊GTM,該模塊允許將多個(gè)功率轉(zhuǎn)換器組合到單個(gè)控制單元中,以實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的車輛動(dòng)力學(xué)管理。
Stellar P MCU配備最多6個(gè)Arm Cortex-R52@400MHz內(nèi)核(部分內(nèi)核采用鎖步模式,其他內(nèi)核采用可分模式),2個(gè)Cortex-M4多功能加速核心(數(shù)據(jù)移動(dòng)和預(yù)處理),集成最高20MB PCM,硬件支持軟件隔離/虛擬化、GTM4、支持高帶寬的以太網(wǎng)以及高性能CAN XL協(xié)議,主要面向下一代動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣化系統(tǒng),包括逆變器、底盤、BMS、安全及防護(hù)ADAS配套等。
Stellar G MCU的內(nèi)核和存儲(chǔ)方面與P系列基本相同,主要不同是采用了支持低靜態(tài)電流和智能監(jiān)控子系統(tǒng)的靈活低功率模塊實(shí)現(xiàn)低功耗,可以用于車身控制,網(wǎng)關(guān)等應(yīng)用。
Stellar E是ST最新推出的產(chǎn)品,采用2個(gè)Arm Cortex-M7@300MHz,帶有雙精度FPU、L1緩存和FSP指令的核心,允許2個(gè)內(nèi)核并行或1個(gè)內(nèi)核鎖步配置,配備2MB閃存以及豐富的外設(shè)(12個(gè)定時(shí)器、DAC、增強(qiáng)型ADC系統(tǒng)、8個(gè)比較器等),同時(shí)具有基于Cortex-M0+的硬件安全模塊。ST表示,Stellar E 驅(qū)動(dòng)MCU用于驅(qū)動(dòng)需要更快的控制回路的功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用,確保功率轉(zhuǎn)換和電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用的高效執(zhí)行,是其SiC和GaN功率產(chǎn)品的理想配套。
近期經(jīng)營(yíng)情況
意法半導(dǎo)體去年第四季度營(yíng)收44.2億美元,同比增長(zhǎng)24.4%;凈利潤(rùn)12.5億美元,同比增長(zhǎng)66.4%。去年全年公司營(yíng)收163億美元,同比增長(zhǎng)26.4%;凈利潤(rùn)39.6億美元,同比增長(zhǎng)98%。
從各業(yè)務(wù)細(xì)分營(yíng)收來(lái)看,2022年全年,ADG 營(yíng)收同比增長(zhǎng) 37.2%,主要受汽車和功率分立器件的增長(zhǎng)推動(dòng);AMS 收入同比增長(zhǎng)7.1%,成像和 MEMS 的增長(zhǎng)部分被模擬的減少抵消;MDG 營(yíng)收同比增長(zhǎng)37.5%,微控制器和射頻通信都有強(qiáng)勁增長(zhǎng)。
意法半導(dǎo)體在財(cái)報(bào)中表示,2022年業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)主要得益于工業(yè)和汽車的強(qiáng)勁需求,而汽車MCU方面,公司的產(chǎn)品在新一代汽車架構(gòu)中取得廣泛成功。去年意法半導(dǎo)體成功研發(fā)了下一代
Stellar車用MCU,并且宣布了與大眾CARIAD的合作,雙方將共同開(kāi)發(fā)System-on-Chip MPU。
芯旺微
芯旺微成立于2012年,主要圍繞自研的KungFu內(nèi)核開(kāi)發(fā)覆蓋汽車、工業(yè)、AIoT、通信和電力等應(yīng)用的MCU產(chǎn)品,具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及完善的工具鏈。2019年芯旺微量產(chǎn)首款通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證的8位車規(guī)級(jí)MCU KF8A,2021年量產(chǎn)32位車規(guī)級(jí)MCU KF32A,據(jù)稱芯旺微截至2022年6月已經(jīng)發(fā)布近50款車規(guī)MCU并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),累計(jì)出貨超過(guò)數(shù)億顆。
汽車MCU產(chǎn)品線
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芯旺微汽車MCU產(chǎn)品線主要分為8位的KF8A系列和32位的KF32A系列。根據(jù)官網(wǎng)介紹,KF8A系列包含了KF8A100和KF8A200共17款車規(guī)MCU產(chǎn)品,采用了自主的KungFu8內(nèi)核架構(gòu),主頻從8MHz到16MHz,支持4KB-64KB閃存,272Byte-4KB RAM,集成CAN/LIN接口,多路串口、增強(qiáng)型ECCP模塊等外設(shè)資源。通過(guò)了AEC-Q100汽車電子系統(tǒng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證,溫度等級(jí)達(dá)到Grade1,滿足-40℃~125℃工作溫度范圍,具備高可靠性、強(qiáng)抗干擾能力,可抵抗各式噪聲干擾,如電源噪聲、RF干擾、電源波動(dòng)等特性。KF8A系列產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車車燈、車載開(kāi)關(guān)、儀表顯示、汽車水泵控制等場(chǎng)景。
KF32A的產(chǎn)品線較復(fù)雜,從目前已知的產(chǎn)品來(lái)看,包括有KF32A13/14/15/25等,此前芯旺微的公開(kāi)演講中還透露了KF32DA的產(chǎn)品線,但目前距離產(chǎn)品推出還有段時(shí)間。就KF32A來(lái)看,采用了自主的KungFu32內(nèi)核,擁有三級(jí)流水線以及高效指令集(16位/32位混合指令,13 個(gè) 32 位通用寄存器/1 個(gè)鏈接寄存器/1 個(gè)堆棧指針寄存器),最高支持2MB閃存、120MHz主頻、384KB RAM,同時(shí)支持AEC-Q100 Grade 1溫度等級(jí)(-40℃~125℃),功能安全最高可達(dá)ASIL-B。KF32A系列MCU可應(yīng)用于T-BOX、車身控制、汽車音頻系統(tǒng)、車載無(wú)線充電等場(chǎng)景。
此前芯旺微透露,符合ISO26262功能安全ASIL-D等級(jí)的MCU正在研發(fā)中,多核心的車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品也即將推出。
杰開(kāi)科技
杰開(kāi)科技前身是杰發(fā)科技的業(yè)務(wù)部門,2020年杰發(fā)科技(四維圖新控股子公司)保留汽車座艙SoC業(yè)務(wù),將汽車MCU/AMP/TPMS等產(chǎn)品線剝離出去后成立了杰開(kāi)科技。杰發(fā)科技在2018年量產(chǎn)了國(guó)內(nèi)首顆通過(guò)AEC-Q100Grade1車規(guī)級(jí)認(rèn)證的32位MCU AC7811,2021年杰開(kāi)科技的車規(guī)級(jí)MCU出貨量已超1000萬(wàn)顆。
汽車MCU產(chǎn)品線
目前杰開(kāi)科技的汽車MCU有四個(gè)系列,包括AC781x、AC7801x、AC7802x、AC7840x。
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AC781x系列是基于ARMCortex-M3內(nèi)核的車規(guī)級(jí)MCU,符合AEC-Q100規(guī)范(Grade 1),主要應(yīng)用于汽車電子和高可靠性工業(yè)領(lǐng)域,是國(guó)內(nèi)首顆32位車規(guī)MCU。AC781x系列最高支持Cortex-M3@100MHz、256KB 片內(nèi)閃存、64KB RAM,搭載一個(gè)6通道PWM單元、3 個(gè)雙通道 PWM、1 個(gè) 8 通道定時(shí)器。接口方面,AC781x系列支持2 個(gè)SPI模塊、6個(gè)UART 模塊(其中一路兼容Software LIN)、2 個(gè)I2C模塊、2 個(gè)CAN模塊、1個(gè)硬件LIN模塊。典型應(yīng)用包括車身控制、T-BOX、BLDC電機(jī)控制、工業(yè)控制、交流充電樁等。
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AC7801x系列是基于ARM Cortex-M0+內(nèi)核的車規(guī)級(jí)MCU,支持 AEC-Q100 Grade 1,主要應(yīng)用于汽車電子和高可靠性工業(yè)領(lǐng)域。該系列MCU支持Cortex-M0+@48MHz/72MHz,最高128KB 片內(nèi)閃存、20KB RAM(帶ECC),搭載2個(gè)8通道PWM單元、1 個(gè)4通道定時(shí)器、2個(gè)PWDT等。通信接口方面,AC7801x系列MCU支持1 個(gè)CAN-FD模塊(兼容 CAN)、3 個(gè)UART模塊(其中2路支持Software LIN)、2個(gè)SPI模塊、2個(gè)I2C模塊。典型應(yīng)用包括應(yīng)用于汽車車身控制、舒適系統(tǒng)、車載娛樂(lè)系統(tǒng)、汽車傳感控制系統(tǒng)等。
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AC7802x系列是基于ARM Cortex-M0+內(nèi)核的車規(guī)級(jí)MCU,支持AEC-Q100 Grade 1,同樣是主要應(yīng)用于汽車電子和高可靠性工業(yè)領(lǐng)域。AC7802x定位稍低于AC7801x,主頻僅提供16/32MHz,最高32KB 片內(nèi)閃存、4KB RAM,搭載2個(gè)雙通道PWM單元、1個(gè)4通道PWM、1個(gè)4通道定時(shí)器、1個(gè)脈沖寬度檢測(cè)定時(shí)器、1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。通信接口方面,AC7802x提供2個(gè)UART模塊、1個(gè)I2C、1個(gè)SPI模塊。
AC7840x是基于ARM Cortex-M4F內(nèi)核的車規(guī)級(jí)MCU,符合ISO26262功能安全ASIL-B和AEC-Q100 Grade 1等級(jí),支持適配AUTOSAR V4.4。AC7840x核心為Cortex-M4F@120 MHz,支持FPU、DSP指令,最高支持1MB 片上閃存(支持ECC)、128KB Data Flash、128KB RAM。該系列MCU搭載6個(gè)8通道PWM單元、1個(gè)4通道定時(shí)器、一個(gè)低功耗定時(shí)器、1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘,通信接口方面提供4個(gè)UART模塊、1個(gè)I2C、3個(gè)SPI模塊、1 個(gè)CAN-FD模塊。 典型應(yīng)用包括汽車車身控制器、空調(diào)控制器、IVI管理、虛擬儀表管理、T-BOX、LED車燈控制、電池管理系統(tǒng)、整車控制器、以及電機(jī)控制器等。該款芯片在2022年已經(jīng)陸續(xù)送樣,其中有客戶進(jìn)入產(chǎn)品驗(yàn)證階段。
兆易創(chuàng)新
兆易創(chuàng)新成立于2005年,目前主要業(yè)務(wù)包括存儲(chǔ)器(Flash、利基型DRAM)、32位通用型MCU、智能人機(jī)交互傳感器、模擬產(chǎn)品及整體解決方案,在NOR Flash、利基型DDR、MCU三個(gè)領(lǐng)域都位列國(guó)內(nèi)第一,其中已經(jīng)連續(xù)七年在中國(guó)本土MCU廠商中出貨量排名第一。兆易創(chuàng)新在2020年開(kāi)始車規(guī)MCU的布局,去年公司推出了首款車規(guī)級(jí)MCU,正式進(jìn)入汽車市場(chǎng)。
目前兆易創(chuàng)新的汽車MCU只有GD32A503一個(gè)系列,基于100MHz Cortex-M33內(nèi)核,配備384KB Flash和48KB SRAM,另有專用代碼空間可配置為64KB DFlash/4KB EEPROM,配備了1個(gè)通用16位定時(shí)器、2個(gè)基本定時(shí)器、4個(gè)PWM高級(jí)定時(shí)器。內(nèi)部12位ADC采樣速率可達(dá)1M SPS,還集成了快速比較器、DAC等高精度模擬外設(shè)以支持車用電機(jī)控制。該系列采用2.7-5.5V寬電壓供電,滿足ACE-Q100 Grade1,工作溫度范圍-40~+125℃,工作壽命15年以上。
接口方面,GD32A503支持多達(dá)3個(gè)USART、2個(gè)I2C、2個(gè)SPI、1個(gè)I2S,還配備了2個(gè)CAN FD和3個(gè)LIN,可以廣泛用于多種車用場(chǎng)景,如車窗、雨刷、空調(diào)、智能車鎖、電動(dòng)座椅、電動(dòng)后備箱、氛圍燈、動(dòng)態(tài)尾燈等車身控制系統(tǒng)、車用照明系統(tǒng)和電機(jī)電源系統(tǒng),以及儀表盤、車載影音、娛樂(lè)音響、中控導(dǎo)航、車載無(wú)線充等智能座艙系統(tǒng)。得益于出色的安全監(jiān)測(cè)機(jī)制,GD32A503也適用于部分ADAS輔助駕駛系統(tǒng),如環(huán)視攝像頭、AVAS聲學(xué)警報(bào)系統(tǒng)等。
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圖源:兆易創(chuàng)新
圖源:兆易創(chuàng)新
據(jù)了解,兆易創(chuàng)新下一代車規(guī)MCU 產(chǎn)品GD32A7系列可以提供單核、多核、鎖步或者是混合模式,符合ISO26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)ASIL-B和ASIL-D等級(jí),提供增強(qiáng)內(nèi)核和DSP運(yùn)算能力。此外還將包括更大容量的存儲(chǔ),以及提升電機(jī)預(yù)驅(qū)集成度,進(jìn)一步擴(kuò)展車用場(chǎng)景的覆蓋度,比如應(yīng)用在車載電源OBC/DC-DC、電池管理系統(tǒng)、ADAS 高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)等方面。
國(guó)民技術(shù)
國(guó)民技術(shù)股份有限公司于2000年源于國(guó)家“909”集成電路專項(xiàng)工程成立,目前主要業(yè)務(wù)包括通用MCU、安全芯片、無(wú)線射頻、電源管理等芯片產(chǎn)品。2019年國(guó)民技術(shù)正式進(jìn)入通用MCU市場(chǎng),推出五大系列30余款產(chǎn)品,2023年2月推出首款車規(guī)級(jí)MCU N32A455系列。
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圖源:國(guó)民技術(shù)
圖源:國(guó)民技術(shù)
N32A455系列MCU基于Arm Cortex-M4@144MHz內(nèi)核,采用40nm車規(guī)級(jí)制程,工作溫度-40℃~125℃,通過(guò)AEC-Q100車規(guī)認(rèn)證,同時(shí)配置144KB SRAM,512KB嵌入式加密Flash,性能達(dá)到180 DMIPS。外設(shè)配備4個(gè)12bit 5Msps高速ADC、4個(gè)軌到軌運(yùn)算放大器、7個(gè)高速模擬比較器、2個(gè)12bit DAC,并集成2個(gè)CAN 2.0A/B、7個(gè)LIN/U(S)ART、3個(gè)SPI、最高4個(gè)I2C、1個(gè)QSPI、1個(gè)SDIO接口等接口。典型應(yīng)用包括智能車燈控制、電機(jī)控制、車身控制、虛擬儀表、智能座艙等,國(guó)民技術(shù)方面承諾15年以上持續(xù)穩(wěn)定供貨。
比亞迪半導(dǎo)體
比亞迪半導(dǎo)體起源于比亞迪2002年設(shè)立的IC設(shè)計(jì)部門,最初主要開(kāi)展電池保護(hù)IC研發(fā)工作,2004年開(kāi)始進(jìn)軍IT行業(yè)微電子和光電領(lǐng)域,成立比亞迪微電子和比亞迪光電子兩家子公司。2014年光電子項(xiàng)目被整合至比亞迪微電子,并于2020年更名為比亞迪半導(dǎo)體有限公司。
在MCU領(lǐng)域,比亞迪半導(dǎo)體早在2007年開(kāi)始進(jìn)入工業(yè)市場(chǎng),在工業(yè)觸控MCU市場(chǎng)占有率達(dá)到國(guó)內(nèi)第一。直到2018年,比亞迪半導(dǎo)體推出第一代8位車規(guī)級(jí)MCU,一年后推出32位車規(guī)級(jí)MCU,目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用與比亞迪旗下車型。目前比亞迪半導(dǎo)體的主要業(yè)務(wù)包括功率半導(dǎo)體、功率驅(qū)動(dòng)IC、傳感器、LED光源、MCU等。
目前在官網(wǎng)上,比亞迪半導(dǎo)體的汽車MCU產(chǎn)品線有8位和32位,支持AEC-Q100 Grade1認(rèn)證,安全等級(jí)最高支持ISO26262 ASILB標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品主要適用于車燈、BLDC電機(jī)控制、傳感器檢測(cè)、充電槍、控制面板等車身電器應(yīng)用。
其中8位的汽車MCU產(chǎn)品有BF711x和去年上半年推出的BS9000AMXX ,均基于8051內(nèi)核,主頻最高為24MHz。其中BS9000AMXX配置了31KB FLASH、2KB SRAM 、1KB EEPROM;BF711x則為32KB FLASH、1KB SRAM、2KB EEPROM。外設(shè)資源方面BS9000AMXX較為豐富,通信支持1路IIC、2路 UART(其中一路支持Lin2.1協(xié)議)、1路SPI、最多達(dá)7路PWM;支持BLDC 電機(jī)控制,最多達(dá)24路12位分辨率ADC,最多可支持26個(gè)I / O,并集成高可靠性電容檢測(cè)按鍵模塊。
32位的BF7006AMXX采用了Arm Cortex-M0內(nèi)核,主頻最高32MHz,存儲(chǔ)最高支持96KB FALSH、2KB EEOROM、4KB SRAM,集成1個(gè)CAN、2個(gè)SCI(支持 UART 和 LIN2.0 協(xié)議通信),搭載最高6通道16位PWM、12bit ADC,適用于電動(dòng)車窗、電動(dòng)座椅、雨刮、車燈、門鎖等多種汽車電子車身控制應(yīng)用。
芯馳科技
芯馳科技成立于2018年,專注于高性能高可靠車規(guī)芯片,產(chǎn)品和解決方案覆蓋智能座艙、智能駕駛、中央網(wǎng)關(guān)和高性能MCU四大業(yè)務(wù)。
芯馳E3系列32位車規(guī)MCU可以面向網(wǎng)關(guān)、電動(dòng)力總成、域控制器(ADAS、底盤等)、HUD、電子后視鏡、2D液晶儀表等高性能應(yīng)用,全系列均配置了Cortex-R5F內(nèi)核,支持單核、雙核、四核、六核,主頻可從400MHz到800MHz,功能安全等級(jí)達(dá)到最高的ASIL D,溫度等級(jí)支持AEC-Q100 Grade 1(-40℃~125℃)。
E3下細(xì)分還有5個(gè)產(chǎn)品系列,面向不同應(yīng)用:E3600/3400/3200系列以性能、可靠為主要特點(diǎn),應(yīng)用于BMS、剎車、底盤、ADAS/自動(dòng)駕駛;E3300系列為顯示MCU,有集成高性能圖像處理引擎,應(yīng)用于儀表、HUD、智能后視鏡;E3100系列則是針對(duì)BCM、Gateway、T-Box、IVI等領(lǐng)域而設(shè)計(jì)。
作為高性能應(yīng)用的產(chǎn)品,E3系列集成的外設(shè)和功能模塊極為豐富,最高有24路CAN-FD、16路LIN、2個(gè)千兆以太網(wǎng)模塊(支持TSN)、8個(gè)SPI模塊等,實(shí)現(xiàn)車內(nèi)高流量、低延遲的互連。
從數(shù)據(jù)上看,E3系列的最高規(guī)格產(chǎn)品要領(lǐng)先于目前海內(nèi)外其他車規(guī)MCU廠商,是目前車規(guī)MCU中性能最高的產(chǎn)品。而去年10月,E3系列已經(jīng)正式進(jìn)入量產(chǎn)出貨階段,可以說(shuō)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)高端高安全級(jí)別車規(guī)MCU市場(chǎng)的空白。
琪埔維半導(dǎo)體(CHIPWAYS)
琪埔維創(chuàng)立于2014年10月,是國(guó)內(nèi)最早專注于汽車半導(dǎo)體的芯片設(shè)計(jì)公司,產(chǎn)品主要面向新能源和智能網(wǎng)聯(lián)新一代傳感器和控制芯片領(lǐng)域,目前涵蓋車用MCU、電源管理、霍爾傳感器、V2X基帶芯片等產(chǎn)品,2019公司第一款車規(guī)級(jí)MCU實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
琪埔維XL6600系列主打低功耗和高性能,針對(duì)成本敏感型應(yīng)用優(yōu)化,基于ARM Cortex-M3內(nèi)核,主頻最高104MHz,支持CAN FD、CAN、LIN、UART、I2C、SPI等多種通訊接口,存儲(chǔ)最高支持256KB Flash(帶ECC)、24KB SRAM、32KB EEPROM。功能安全等級(jí)支持ASIL B,滿足AEC-Q100 Grade 1(-40℃~125℃)。典型應(yīng)用包括車身控制(BCM),車內(nèi)空調(diào)控制(HVAC),BLDC電機(jī)控制,車窗/天窗/車門,座椅/后視鏡/雨刮器,后備箱/安全帶控制等。
先楫半導(dǎo)體
先楫半導(dǎo)體成立于2020年6月,專注于高性能嵌入式解決方案,產(chǎn)品覆蓋MPU、MCU和周邊芯片。與目前主流廠商使用的Arm內(nèi)核不同,該公司的MCU產(chǎn)品目前全系均采用RISC-V內(nèi)核。
目前先楫半導(dǎo)體的MCU有HPM6700、HPM6400、HPM6200、HPM6300四大系列,其中除了HPM6300,其余幾個(gè)系列都已經(jīng)獲得AEC-Q100 Grade 1認(rèn)證。目前該公司產(chǎn)品的ISO 26262 功能安全認(rèn)證正在進(jìn)行,并且開(kāi)始符合 ASIL-D/B 的MCU產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
HPM6200系列共有12產(chǎn)品型號(hào),包括單核和雙核產(chǎn)品,有內(nèi)置閃存(4MB)和無(wú)內(nèi)置閃存選項(xiàng),可以在工業(yè)和汽車應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)數(shù)字電源和高性能電機(jī)控制。HPM6200基于RISC-V內(nèi)核處理器,主頻最高可達(dá)600 MHz,配備256KB 片上SRAM,4組8通道增強(qiáng)型PWM控制器、3個(gè)2MSPS 16位高精度ADC、4個(gè)模擬比較器和2個(gè)1MSPS 12位DAC等。接口支持1 個(gè)PHY 高速USB,4路CAN-FD,4路LIN及豐富的UART、SPI、I2C 等。同時(shí)具有4組8通道增強(qiáng)型PWM控制器,其中2組高分辨率PWM調(diào)制精度高達(dá)100ps。
HPM6700/6400系列的RISC-V內(nèi)核主頻高達(dá)816MHz,最高配備2MB 片上SRAM、3個(gè)12位高速ADC、1個(gè)16位高精度ADC、4個(gè)模擬比較器、多達(dá)28個(gè)模擬輸入通道、4組共32路PWM輸出;搭載24位RGB LCD控制器,支持1366 x 768,60fps,雙目攝像頭,2D圖形加速和JPEG編解碼;接口方面包括2個(gè)高速USB OTG,集成PHY,2個(gè)千兆網(wǎng)口,4個(gè)CAN FD,17個(gè)UART,4個(gè)SPI,4個(gè)I2C等。
據(jù)稱,HPM 6000系列已經(jīng)可以功能替代NXP的RT系列、ST的H7系列、Ti的C2000系列等高端工業(yè)用芯片,未來(lái)在通過(guò)功能安全認(rèn)證后也將會(huì)替代更多海外廠商的高端MCU產(chǎn)品。
總結(jié):
其實(shí)還有很多本土MCU廠商也在布局或者已經(jīng)推出車規(guī)MCU產(chǎn)品,由于篇幅關(guān)系沒(méi)有列出來(lái),但上面列出的海內(nèi)外MCU廠商基本上都算具有一定代表性的。那么在整理內(nèi)容的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)最顯著的問(wèn)題是,海外廠商官網(wǎng)上提供的產(chǎn)品資料相比國(guó)內(nèi)廠商要豐富得多,包括Datasheet、產(chǎn)品選型表、設(shè)計(jì)資源等,都能夠在官網(wǎng)中找到。而本土MCU廠商除了個(gè)別在官網(wǎng)上能提供資料支持之外,普遍都只有較為簡(jiǎn)單的介紹,部分廠商也沒(méi)有將汽車部分的產(chǎn)品單獨(dú)列出。
當(dāng)然,在本文列出的本土廠商中,能夠看出有不少是近年才正式進(jìn)入到汽車MCU市場(chǎng),還有一些是剛剛實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)供貨。從產(chǎn)品線上看,本土MCU廠商普遍較為單一,主要面向?qū)π阅芤筝^低的應(yīng)用,集中在車身控制、比如車燈、門窗、后視鏡、雨刮器、空調(diào)控制器等簡(jiǎn)單應(yīng)用上。這些應(yīng)用MCU性能需求較低,因此更多采用Arm Cortex-M0/M0+/M3等低功耗內(nèi)核,比亞迪半導(dǎo)體的8位車規(guī)MCU還用上了經(jīng)典的8051內(nèi)核。
本土廠商也有一些面向高性能汽車MCU的產(chǎn)品,比如芯馳的E3系列MCU采用了Cortex-R5F內(nèi)核,面向電動(dòng)力總成、域控制器(ADAS、底盤等)、HUD、電子后視鏡等應(yīng)用。但從本土汽車MCU廠商的整體情況來(lái)看,現(xiàn)階段大部分廠商的產(chǎn)品線還是面向?qū)π阅芤筝^低的車身控制等應(yīng)用。
另一方面,我們也能夠看到8位/16位MCU在汽車應(yīng)用上也開(kāi)始逐漸被淘汰,NXP、ST、英飛凌等廠商已經(jīng)有完整的32位產(chǎn)品線覆蓋汽車應(yīng)用,目前官網(wǎng)主推的產(chǎn)品已經(jīng)沒(méi)有8位/16位的身影。這種情況在本土廠商中也同樣出現(xiàn)了,除了比亞迪和芯旺微仍能夠提供8位車規(guī)MCU產(chǎn)品外,其他廠商的產(chǎn)品都從32位起步。這一定程度上是當(dāng)前汽車發(fā)展需求所決定的,此前有業(yè)內(nèi)人士表示,各個(gè)國(guó)家對(duì)于汽車安全性的要求越來(lái)越高,包括軟件和硬件部分,這需要MCU在設(shè)計(jì)時(shí)有更多考量,因此汽車MCU也逐步轉(zhuǎn)向32位。
值得關(guān)注的是,RISC-V內(nèi)核在車規(guī)級(jí)MCU上的應(yīng)用開(kāi)始加速。早在2020年,瑞薩在汽車MCU RH850/U2B上采用了日本NSITEXE的RISC-V 協(xié)處理器IP,隨后的幾年里,晶心、siFive、芯來(lái)等IP廠商都推出了車規(guī)級(jí)的RISC-V處理器 IP,而如今RISC-V MCU上車的進(jìn)度,也已經(jīng)從處理器IP發(fā)展到車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品量產(chǎn)了。目前看來(lái)國(guó)內(nèi)廠商在RISC-V 車規(guī)MCU上會(huì)較為積極,除了上面提到的先楫半導(dǎo)體外,凌思微、愛(ài)普特等也在車規(guī)RISC-V MCU上持續(xù)開(kāi)發(fā)。
在一些汽車應(yīng)用指標(biāo)方面,MCU功能安全等級(jí)達(dá)到ASIL D,是在汽車核心部分中應(yīng)用的重要考量標(biāo)準(zhǔn),比如變速器控制系統(tǒng)、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、線控底盤、牽引電機(jī)控制、ADAS、制動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、安全氣囊等。而目前國(guó)內(nèi)MCU廠商能夠達(dá)到ASIL D的寥寥無(wú)幾,不過(guò)在近年汽車半導(dǎo)體供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)化需求的推動(dòng)下,已經(jīng)有很多本土廠商已經(jīng)推出或正在研發(fā)支持ASIL D功能安全等級(jí)的車規(guī)MCU產(chǎn)品,可能距離大規(guī)模裝車還需要數(shù)年時(shí)間。
總體而言,雖然國(guó)內(nèi)入局汽車MCU的玩家越來(lái)越多,但實(shí)際產(chǎn)品性能、產(chǎn)品線豐富程度、市場(chǎng)占有率、出貨量都難以與海外大廠相抗衡,發(fā)展整體處于初期階段,有很多本土廠商的車規(guī)MCU產(chǎn)品還在流片階段,即使量產(chǎn)了規(guī)模也較小。而隨著汽車芯片的產(chǎn)能逐步提升,擴(kuò)產(chǎn)產(chǎn)能逐步落地,海外大廠的供應(yīng)恢復(fù)正常,這對(duì)于國(guó)內(nèi)汽車供應(yīng)鏈本土化進(jìn)程、以及本土MCU廠商的汽車業(yè)務(wù)推進(jìn)都可能會(huì)造成一定負(fù)面影響。
但從與產(chǎn)業(yè)鏈上下游交流的過(guò)程中也了解到,去年很多本土主機(jī)廠已經(jīng)在導(dǎo)入國(guó)內(nèi)汽車MCU供應(yīng)商的產(chǎn)品,反饋大多都較為積極。按照新車量產(chǎn)的周期,國(guó)產(chǎn)汽車MCU廠商的產(chǎn)品可能到2025年前后,出貨量會(huì)跨入新的階層。
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