最近兩年MCU的缺貨使得MCU成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是車用MCU目前仍處于缺貨的局面,。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)李邵華透露，今年1~2月,，芯片短缺問題已造成國(guó)內(nèi)整車生產(chǎn)企業(yè)減產(chǎn)5%~8%,。基于車規(guī)MCU的戰(zhàn)略重要性和稀缺性,，國(guó)內(nèi)許多主機(jī)廠已經(jīng)傾向于優(yōu)先選擇可用的國(guó)產(chǎn)MCU芯片,。然而在高端車規(guī)MCU領(lǐng)域，我國(guó)一直是處于弱勢(shì)地位,。但是我們看到,，近日，國(guó)內(nèi)的曦華科技已通過ISO26262 ASIL-D最高級(jí)別的車規(guī)認(rèn)證,，并成功點(diǎn)亮了公司首款32位高端MCU產(chǎn)品。在高端汽車MCU的征途上,，我國(guó)再添一員虎將,，也讓我們對(duì)國(guó)內(nèi)高端車規(guī)MCU發(fā)展充滿期待。

　　政策和市場(chǎng)雙輪驅(qū)動(dòng),，

　　汽車MCU國(guó)產(chǎn)化助推力量很大

　　近幾年來,，隨著汽車三化（智能化、網(wǎng)聯(lián)化,、電動(dòng)化）的迅速發(fā)展,，汽車對(duì)于芯片的數(shù)量快速增長(zhǎng)，性能要求也越來越高,。而無論是傳統(tǒng)汽車還是三化中的汽車其對(duì)于MCU的用量都是巨大的,，其主要用于車身動(dòng)力總成、車身控制,、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元,、輔助駕駛等。平均一輛車要用到70顆以上的MCU,，占據(jù)汽車所有半導(dǎo)體器件的30%,。

　　這造就了龐大的汽車MCU市場(chǎng)，IC Insights 預(yù)測(cè),，從2021年到2026年,，MCU 總銷售額預(yù)計(jì)將以6.7%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2026年將達(dá)到272億美元,。而具體到今年,，2022年全球MCU銷售額將增長(zhǎng)10%，達(dá)到215億美元的歷史新高，其中汽車MCU的增長(zhǎng)速度將超過大多數(shù)其他最終用途類別,。而在整個(gè)汽車MCU市場(chǎng)中,，超過3/4的汽車MCU銷售來自32位MCU，IC insighs的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè),，未來五年,，32位MCU的銷售額預(yù)計(jì)將以9.4%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2026年達(dá)到200億美元,。

　　圖源：IC insights

　　然而在龐大的汽車MCU市場(chǎng)中,，將近9成集中在6大廠中——恩智浦、Microchip,、瑞薩,、ST、英飛凌和德州儀器,，國(guó)產(chǎn)化率僅有1%-2%,。但汽車芯片國(guó)產(chǎn)化的助推力量很大。一方面經(jīng)歷了貿(mào)易摩擦的影響及缺芯斷供等危機(jī),，OEM整車廠出于芯片供應(yīng)鏈的安全會(huì)非常歡迎和期待國(guó)產(chǎn)芯片的出現(xiàn)和早日應(yīng)用,；另一方面，國(guó)家的國(guó)產(chǎn)化率大規(guī)劃要求也倒逼整車廠開始擁抱國(guó)產(chǎn)芯片廠商,。未來5-10年是國(guó)產(chǎn)車規(guī)MCU企業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)代,。

　　邁過車規(guī)認(rèn)證門檻，走向高端

　　無論是汽車MCU還是其他汽車芯片,，都繞不開兩大車規(guī)認(rèn)證：一是AEC-Q100可靠性標(biāo)準(zhǔn),；二是符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的ASIL功能安全保證級(jí)別。目前國(guó)內(nèi)多家車規(guī)芯片企業(yè)都已取得了跟質(zhì)量可靠性相關(guān)的AECQ100認(rèn)證,，但國(guó)內(nèi)取得ISO 26262認(rèn)證的企業(yè)并不多,，而能拿到ISO 26262“ASIL-D”如此高級(jí)別認(rèn)證的企業(yè)更是寥寥無幾。

　　ISO 26262汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的一項(xiàng)全球性標(biāo)準(zhǔn),，并于2018年12月發(fā)布全新版本,。該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋汽車功能安全完整生命周期，包括產(chǎn)品的需求,、設(shè)計(jì),、實(shí)現(xiàn)、集成,、驗(yàn)證,，以及認(rèn)可措施和必要的支持活動(dòng)。通過完善的開發(fā)流程,，將汽車電氣或電子系統(tǒng)由于故障帶來的風(fēng)險(xiǎn)降到最低,。

　　對(duì)于當(dāng)下汽車設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜并且擁有大量ECU,、傳感器和執(zhí)行器的時(shí)代，確保產(chǎn)品開發(fā)和調(diào)試每個(gè)階段的功能安全變得更加重要,。而ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的ASIL正是開發(fā)高度可靠和功能安全汽車應(yīng)用的一個(gè)必要保證,。ASIL根據(jù)事故的嚴(yán)重程度、頻率和可控性,，從最低的A級(jí)到最高的D級(jí)有四個(gè)等級(jí),，D級(jí)是要求連續(xù)使用1億小時(shí)故障發(fā)生率小于一次的最嚴(yán)格等級(jí)。在汽車各個(gè)部件中,，安全氣囊,、防抱死制動(dòng)器和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等系統(tǒng)需要ASIL-D等級(jí)，因?yàn)榕c它們故障相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)最高,；而尾燈等組件只需要ASIL-A等級(jí),；頭燈和剎車燈通常為ASIL-B，而巡航控制通常為ASIL-C,。

　　大多數(shù)的國(guó)產(chǎn)替代MCU產(chǎn)品主要從ASIL-B功能安全等級(jí)入手,。不過，國(guó)內(nèi)企業(yè)也已開始在向更高功能安全級(jí)別邁進(jìn),。6月24日,，曦華科技宣布，其全資子公司水木藍(lán)鯨正式獲得了獨(dú)立第三方檢測(cè),、檢驗(yàn)和認(rèn)證機(jī)構(gòu)德國(guó)萊茵TUV集團(tuán)ISO 26262“ASIL-D”功能安全流程管理證書，這是汽車功能安全中的最高等級(jí),，此舉也標(biāo)志著曦華科技已建立起車規(guī)產(chǎn)品完整的開發(fā)流程,。

　　任何汽車零部件的安全生命周期都始于系統(tǒng)定義，應(yīng)該從一開始就將安全考量在內(nèi),，對(duì)于高級(jí)別的汽車芯片來說,，更應(yīng)該在設(shè)計(jì)之初就將ASIL安全等級(jí)考慮在內(nèi)。反過來說,，ASIL也給了汽車芯片廠商在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中的一個(gè)良好指引,，使得車規(guī)級(jí)芯片在設(shè)計(jì)、驗(yàn)證,、生產(chǎn)等階段有相應(yīng)的參考標(biāo)準(zhǔn),。

　　國(guó)產(chǎn)汽車MCU廠商實(shí)力乍顯

　　近幾年在國(guó)產(chǎn)替代的大風(fēng)口之下，本土MCU廠商如雨后春筍般出現(xiàn),，面對(duì)國(guó)際大廠的先發(fā)優(yōu)勢(shì)下,，國(guó)內(nèi)MCU廠商從車身域開始切入，目前已經(jīng)在這些領(lǐng)域占領(lǐng)了一定的國(guó)內(nèi)市場(chǎng),。但低端的車規(guī)MCU產(chǎn)品進(jìn)入門檻雖然相對(duì)較低,，因此也很容易進(jìn)入紅海市場(chǎng),，向中高端車規(guī)MCU領(lǐng)域進(jìn)擊是國(guó)產(chǎn)MCU領(lǐng)域的終極目標(biāo)。國(guó)內(nèi)也陸續(xù)有廠商開始取得車規(guī)認(rèn)證,，踏上車規(guī)MCU的攻堅(jiān)研發(fā)和上車之路,。國(guó)產(chǎn)汽車MCU實(shí)力正在不斷增強(qiáng)。

　　國(guó)產(chǎn)汽車MCU的實(shí)力具體可從MCU的分類來進(jìn)行剖析,。MCU具有多種分類方式,，如按位數(shù)、內(nèi)核,、指令集,、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)等多種。

　　從位數(shù)來看,，MCU可以分為4位,、8位、16位和32位,，位數(shù)越高,，MCU的處理能力越強(qiáng)，所能應(yīng)用的場(chǎng)景越復(fù)雜,。在汽車MCU市場(chǎng),，8位和32位是主流。8位具有超低成本和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),，主要用于汽車風(fēng)扇,、雨刷天窗等；32位占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),，其可用的汽車場(chǎng)景包括汽車動(dòng)力系統(tǒng),、智能座艙、車身控制,。

　　在這個(gè)領(lǐng)域,，國(guó)內(nèi)汽車MCU玩家中8位居多，如芯旺微,、比亞迪,、杰發(fā)科技都有8位的車規(guī)MCU等。而能在32位車規(guī)MCU取得重大突破的只有少數(shù),，如杰發(fā)科技有符合AEC-Q100的32位車規(guī)級(jí)MCU芯片,；兆易創(chuàng)新的車規(guī)MCU也已經(jīng)流片；值得一提的是,，在32位高性能車規(guī)MCU領(lǐng)域,，殺出一員虎將，近日,，曦華科技宣布其32位高性能MCU芯片M01系列已成功點(diǎn)亮并順利完成測(cè)試,。所以僅從汽車MCU的位數(shù)上來看,，國(guó)產(chǎn)MCU的實(shí)力正在顯著提升。

　　按照所采用的內(nèi)核來分,，有Arm,、RISC-V、MIPS,，以及各企業(yè)自研的內(nèi)核等,，在這其中，目前Arm內(nèi)核占一半以上,。Arm的Cortex內(nèi)核主要分為A,、R、M三類,，其中A系列主打算力,，在汽車領(lǐng)域的主要應(yīng)用是座艙和自動(dòng)駕駛；R系列在于實(shí)時(shí)控制,，主要用于汽車底盤和控制系統(tǒng),；MCU產(chǎn)品主要是采用M系列，M系列又包含多個(gè)種類,。

　　目前整個(gè)國(guó)內(nèi)車規(guī)MCU市場(chǎng)的玩家,，大都采用Arm Cortex-M0/M3內(nèi)核，他們從車燈,、車窗控制及雨刷等汽車邊緣小節(jié)點(diǎn)開始切入,。相比于國(guó)外MCU廠商所采用的一些高性能M4/M7內(nèi)核，國(guó)內(nèi)方面則相對(duì)較少,，目前了解到的是,，曦華科技采用的是Arm Corex-M4F內(nèi)核，該內(nèi)核的主頻高達(dá)160MHz,，能滿足ISO26262 ASIL-B安全等級(jí)，片內(nèi)集成CSE加密內(nèi)核及國(guó)密算法引擎,，適用于更高端的車身域控制器,、矩陣式前大燈、BMS電池管理,、動(dòng)力及底盤通用電機(jī)控制等場(chǎng)景,。

　　另外，據(jù)曦華科技汽車業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人楊斌告訴筆者,，該款32位MCU對(duì)標(biāo)的是恩智浦的S32K144系列,，該系列是恩智浦的32位Arm架構(gòu)通用型的MCU，支持ASIL-B等級(jí)的汽車和工業(yè)應(yīng)用,。去年恩智浦S32K144系列中的S32K144HAT0MLHT缺貨嚴(yán)重,，價(jià)格一度從常態(tài)時(shí)的22元炒到了400元,。可以看出,，曦華科技的這款產(chǎn)品不僅僅是一款高端的汽車MCU,，還是能助力緩解當(dāng)下車企缺芯困擾的一款MCU。曦華科技的此款32位MCU M01目前已鎖定十多家行業(yè)頭部客戶并開始送樣,。

　　把握汽車MCU未來發(fā)展趨勢(shì)

　　未來隨著汽車電子信息架構(gòu)向域控制器方向發(fā)展,，汽車EE架構(gòu)從分布式走向集中式，對(duì)MCU也提出了新的要求,，單車的MCU價(jià)值量還會(huì)持續(xù)不斷增加,，MCU的產(chǎn)品形態(tài)將向著域控主節(jié)點(diǎn)和智能邊緣節(jié)點(diǎn)兩個(gè)方向發(fā)展。

　　在一些大的汽車域控制器中需要MCU集成更多的內(nèi)核,、更高的算力,、更大的內(nèi)存以及網(wǎng)絡(luò)通訊接口等等。針對(duì)這樣的需求,，企業(yè)應(yīng)做好打持久戰(zhàn)且具有競(jìng)爭(zhēng)力的規(guī)劃,。在這方面，曦華科技的下一代多核域控MCU產(chǎn)品已在定義開發(fā)中,，新產(chǎn)品將采用更高級(jí)別的ARM-Cortex R系列內(nèi)核,，滿足ASIL-D的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，片內(nèi)集成HSM信息安全模塊,，可應(yīng)用于車身域,、動(dòng)力域、底盤域控制器,，以及通用型網(wǎng)關(guān)和區(qū)域(Zonal)控制器等場(chǎng)景,；目前曦華科技正在與頭部客戶進(jìn)行緊密的配合，搜集下一代產(chǎn)品的需求,，以更好的滿足中國(guó)市場(chǎng)的客戶需求,。

　　在智能邊緣節(jié)點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，曦華科技創(chuàng)新的提出了MCU+的應(yīng)用解決方案,，將MCU與傳感電路,，CAN/LIN通訊接口，以及驅(qū)動(dòng)電路都集成在單芯片上,，形成MCU+的概念,，能更好滿足車載智能傳感/執(zhí)行器產(chǎn)品對(duì)小體積，低功耗,，和智能化的要求,，可廣泛應(yīng)用在車內(nèi)外人機(jī)交互，智能車載屏,，通用小電機(jī)驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)景,。這也將成為曦華科技的一大特色,。

　　汽車MCU國(guó)產(chǎn)化前路上的挑戰(zhàn)

　　從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，汽車MCU國(guó)產(chǎn)化是一場(chǎng)持久戰(zhàn),，除了芯片設(shè)計(jì)這一環(huán)外,，還面臨一些挑戰(zhàn)：一個(gè)是晶圓制造；另外一個(gè)是人才問題,。

　　在生產(chǎn)制造這一環(huán),，歐美的MCU廠商如恩智浦、英飛凌等均采用IDM模式,，他們?cè)诖ぞo缺時(shí)可以更有效保證產(chǎn)能,。全球主要的外包MCU代工廠集中在臺(tái)積電、聯(lián)電,、格芯,、中芯國(guó)際和華虹等，去年MCU產(chǎn)能不足,，國(guó)內(nèi)MCU廠商深受其害,。汽車MCU所采用的工藝相對(duì)成熟，也并非是傳統(tǒng)代工廠的核心業(yè)務(wù),，在產(chǎn)能緊缺時(shí),，其優(yōu)先級(jí)有限。這點(diǎn)從去年缺芯的教訓(xùn)中我們已意識(shí)到,。如果國(guó)產(chǎn)MCU要想供應(yīng)鏈安全今后勢(shì)必要轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)生產(chǎn),，國(guó)內(nèi)晶圓代工能力還有待提高。

　　在打造汽車芯片國(guó)內(nèi)生態(tài)方面,，如曦華科技這樣的廠商積極加入中國(guó)汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,。該聯(lián)盟旨在建立我國(guó)汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，打破行業(yè)壁壘,，補(bǔ)齊行業(yè)短板,，實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車芯片產(chǎn)業(yè)的自主安全可控和全面快速發(fā)展。曦華科技還派出代表參加“汽標(biāo)委國(guó)標(biāo)功能安全工作組”,，為車輛功能安全在半導(dǎo)體的實(shí)施,，和中國(guó)汽車芯片行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定提供專業(yè)的意見和建議。

　　人才是芯片企業(yè)發(fā)展核心,，也決定了企業(yè)（尤其是初創(chuàng)企業(yè)）的發(fā)展定位。曦華科技能開局即從高端MCU入手,，主要得益于曦華科技強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì),。曦華科技目前研發(fā)團(tuán)隊(duì)約100人，超過65%以上為碩博學(xué)歷,，平均芯片研發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)?zāi)晗蕹^10年,，大部分都來自國(guó)內(nèi)外知名芯片設(shè)計(jì)公司,，有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn)和過往業(yè)績(jī)。曦華科技也是一家清華系創(chuàng)業(yè)公司,，公司股東和員工中有多位清華校友,，深耕汽車和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，為公司帶來豐富的行業(yè)資源和人脈,。這就保證了曦華科技從一開始確立高端產(chǎn)品定位,，對(duì)標(biāo)國(guó)際一流大廠，而不是跟國(guó)內(nèi)友商去拼價(jià)格,、做替代,。

　　但人才缺口巨大是業(yè)界共識(shí)，據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),，2021年我國(guó)設(shè)計(jì)業(yè)企業(yè)數(shù)量達(dá)到2810家,，比2020年增長(zhǎng)592家，同比增長(zhǎng)了26.7%,。對(duì)于創(chuàng)業(yè)初期的芯片創(chuàng)企來說,，其招募往往以有豐富經(jīng)驗(yàn)的人才為主。但是未來隨著芯片產(chǎn)品的不斷迭代,，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大離不開更多的人才加入,。所以今后對(duì)于人才的培養(yǎng)也是汽車MCU國(guó)產(chǎn)化乃至芯片國(guó)產(chǎn)化的必由之路。企業(yè)也需要重視文化及價(jià)值觀樹立,，未來吸引更多潛在的人才加以培養(yǎng)留用,。

　　寫在最后

　　在中國(guó)新能源智能化汽車產(chǎn)業(yè)大發(fā)展、汽車缺芯,、汽車電氣架構(gòu)變革演化的大背景下,，國(guó)產(chǎn)車規(guī)MCU迎來了非常廣闊的發(fā)展機(jī)遇。我們很高興看到如曦華科技這樣的國(guó)產(chǎn)MCU企業(yè)敢于向兼具32位,、高性能內(nèi)核,、功能安全+信息安全多功能的高端MCU突圍，這是國(guó)內(nèi)整車行業(yè)和國(guó)內(nèi)芯片發(fā)展壯大的一大幸事,。也希望能有越來越多的處于這個(gè)領(lǐng)域的廠商應(yīng)該肩負(fù)起強(qiáng)大的使命感和責(zé)任感,，為我國(guó)汽車芯片的發(fā)展添磚加瓦。

　　國(guó)產(chǎn)汽車芯片大發(fā)展的序幕已經(jīng)打開,，我們拭目以待,。