最近兩年MCU的缺貨使得MCU成為業(yè)界關(guān)注的焦點，尤其是車用MCU目前仍處于缺貨的局面。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會副秘書長李邵華透露，今年1~2月，芯片短缺問題已造成國內(nèi)整車生產(chǎn)企業(yè)減產(chǎn)5%~8%?；谲囈?guī)MCU的戰(zhàn)略重要性和稀缺性，國內(nèi)許多主機廠已經(jīng)傾向于優(yōu)先選擇可用的國產(chǎn)MCU芯片。然而在高端車規(guī)MCU領(lǐng)域，我國一直是處于弱勢地位。但是我們看到，近日，國內(nèi)的曦華科技已通過ISO26262 ASIL-D最高級別的車規(guī)認(rèn)證，并成功點亮了公司首款32位高端MCU產(chǎn)品。在高端汽車MCU的征途上，我國再添一員虎將，也讓我們對國內(nèi)高端車規(guī)MCU發(fā)展充滿期待。

　　政策和市場雙輪驅(qū)動，

　　汽車MCU國產(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、電動化）的迅速發(fā)展，汽車對于芯片的數(shù)量快速增長，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于MCU的用量都是巨大的，其主要用于車身動力總成、車身控制、發(fā)動機控制單元、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，IC Insights 預(yù)測，從2021年到2026年，MCU 總銷售額預(yù)計將以6.7%的復(fù)合年增長率增長，到2026年將達到272億美元。而具體到今年，2022年全球MCU銷售額將增長10%，達到215億美元的歷史新高，其中汽車MCU的增長速度將超過大多數(shù)其他最終用途類別。而在整個汽車MCU市場中，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，未來五年，32位MCU的銷售額預(yù)計將以9.4%的復(fù)合年增長率增長，到2026年達到200億美元。

　　圖源：IC insights

　　然而在龐大的汽車MCU市場中，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，國產(chǎn)化率僅有1%-2%。但汽車芯片國產(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，OEM整車廠出于芯片供應(yīng)鏈的安全會非常歡迎和期待國產(chǎn)芯片的出現(xiàn)和早日應(yīng)用；另一方面，國家的國產(chǎn)化率大規(guī)劃要求也倒逼整車廠開始擁抱國產(chǎn)芯片廠商。未來5-10年是國產(chǎn)車規(guī)MCU企業(yè)發(fā)展的黃金時代。

　　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功能安全保證級別。目前國內(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)是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的一項全球性標(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、實現(xiàn)、集成、驗證，以及認(rèn)可措施和必要的支持活動。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)險降到最低。

　　對于當(dāng)下汽車設(shè)計越來越復(fù)雜并且擁有大量ECU、傳感器和執(zhí)行器的時代，確保產(chǎn)品開發(fā)和調(diào)試每個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級到最高的D級有四個等級，D級是要求連續(xù)使用1億小時故障發(fā)生率小于一次的最嚴(yán)格等級。在汽車各個部件中，安全氣囊、防抱死制動器和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等系統(tǒng)需要ASIL-D等級，因為與它們故障相關(guān)的風(fēng)險最高；而尾燈等組件只需要ASIL-A等級；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)的國產(chǎn)替代MCU產(chǎn)品主要從ASIL-B功能安全等級入手。不過，國內(nèi)企業(yè)也已開始在向更高功能安全級別邁進。6月24日，曦華科技宣布，其全資子公司水木藍鯨正式獲得了獨立第三方檢測、檢驗和認(rèn)證機構(gòu)德國萊茵TUV集團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，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)，對于高級別的汽車芯片來說，更應(yīng)該在設(shè)計之初就將ASIL安全等級考慮在內(nèi)。反過來說，ASIL也給了汽車芯片廠商在設(shè)計開發(fā)過程中的一個良好指引，使得車規(guī)級芯片在設(shè)計、驗證、生產(chǎn)等階段有相應(yīng)的參考標(biāo)準(zhǔn)。

　　國產(chǎn)汽車MCU廠商實力乍顯

　　近幾年在國產(chǎn)替代的大風(fēng)口之下，本土MCU廠商如雨后春筍般出現(xiàn)，面對國際大廠的先發(fā)優(yōu)勢下，國內(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)了一定的國內(nèi)市場。但低端的車規(guī)MCU產(chǎn)品進入門檻雖然相對較低，因此也很容易進入紅海市場，向中高端車規(guī)MCU領(lǐng)域進擊是國產(chǎn)MCU領(lǐng)域的終極目標(biāo)。國內(nèi)也陸續(xù)有廠商開始取得車規(guī)認(rèn)證，踏上車規(guī)MCU的攻堅研發(fā)和上車之路。國產(chǎn)汽車MCU實力正在不斷增強。

　　國產(chǎn)汽車MCU的實力具體可從MCU的分類來進行剖析。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，所能應(yīng)用的場景越復(fù)雜。在汽車MCU市場，8位和32位是主流。8位具有超低成本和設(shè)計簡單等優(yōu)勢，主要用于汽車風(fēng)扇、雨刷天窗等；32位占絕對優(yōu)勢，其可用的汽車場景包括汽車動力系統(tǒng)、智能座艙、車身控制。

　　在這個領(lǐng)域，國內(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系列已成功點亮并順利完成測試。所以僅從汽車MCU的位數(shù)上來看，國產(chǎn)MCU的實力正在顯著提升。

　　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)用是座艙和自動駕駛；R系列在于實時控制，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系列又包含多個種類。

　　目前整個國內(nèi)車規(guī)MCU市場的玩家，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)點開始切入。相比于國外MCU廠商所采用的一些高性能M4/M7內(nèi)核，國內(nèi)方面則相對較少，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160MHz，能滿足ISO26262 ASIL-B安全等級，片內(nèi)集成CSE加密內(nèi)核及國密算法引擎，適用于更高端的車身域控制器、矩陣式前大燈、BMS電池管理、動力及底盤通用電機控制等場景。

　　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，價格一度從常態(tài)時的22元炒到了400元?？梢钥闯?，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

　　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MCU也提出了新的要求，單車的MCU價值量還會持續(xù)不斷增加，MCU的產(chǎn)品形態(tài)將向著域控主節(jié)點和智能邊緣節(jié)點兩個方向發(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。針對這樣的需求，企業(yè)應(yīng)做好打持久戰(zhàn)且具有競爭力的規(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)控制器等場景；目前曦華科技正在與頭部客戶進行緊密的配合，搜集下一代產(chǎn)品的需求，以更好的滿足中國市場的客戶需求。

　　在智能邊緣節(jié)點應(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)外人機交互，智能車載屏，通用小電機驅(qū)動等場景。這也將成為曦華科技的一大特色。

　　汽車MCU國產(chǎn)化前路上的挑戰(zhàn)

　　從長遠(yuǎn)來看，汽車MCU國產(chǎn)化是一場持久戰(zhàn)，除了芯片設(shè)計這一環(huán)外，還面臨一些挑戰(zhàn)：一個是晶圓制造；另外一個是人才問題。

　　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，他們在代工緊缺時可以更有效保證產(chǎn)能。全球主要的外包MCU代工廠集中在臺積電、聯(lián)電、格芯、中芯國際和華虹等，去年MCU產(chǎn)能不足，國內(nèi)MCU廠商深受其害。汽車MCU所采用的工藝相對成熟，也并非是傳統(tǒng)代工廠的核心業(yè)務(wù)，在產(chǎn)能緊缺時，其優(yōu)先級有限。這點從去年缺芯的教訓(xùn)中我們已意識到。如果國產(chǎn)MCU要想供應(yīng)鏈安全今后勢必要轉(zhuǎn)向國內(nèi)生產(chǎn)，國內(nèi)晶圓代工能力還有待提高。

　　在打造汽車芯片國內(nèi)生態(tài)方面，如曦華科技這樣的廠商積極加入中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。該聯(lián)盟旨在建立我國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，打破行業(yè)壁壘，補齊行業(yè)短板，實現(xiàn)我國汽車芯片產(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)委國標(biāo)功能安全工作組”，為車輛功能安全在半導(dǎo)體的實施，和中國汽車芯片行業(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大的研發(fā)團隊。曦華科技目前研發(fā)團隊約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?zāi)晗蕹^10年，大部分都來自國內(nèi)外知名芯片設(shè)計公司，有著非常豐富的經(jīng)驗和過往業(yè)績。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，對標(biāo)國際一流大廠，而不是跟國內(nèi)友商去拼價格、做替代。

　　但人才缺口巨大是業(yè)界共識，據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2021年我國設(shè)計業(yè)企業(yè)數(shù)量達到2810家，比2020年增長592家，同比增長了26.7%。對于創(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。所以今后對于人才的培養(yǎng)也是汽車MCU國產(chǎn)化乃至芯片國產(chǎn)化的必由之路。企業(yè)也需要重視文化及價值觀樹立，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，國產(chǎn)車規(guī)MCU迎來了非常廣闊的發(fā)展機遇。我們很高興看到如曦華科技這樣的國產(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，這是國內(nèi)整車行業(yè)和國內(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領(lǐng)域的廠商應(yīng)該肩負(fù)起強大的使命感和責(zé)任感，為我國汽車芯片的發(fā)展添磚加瓦。

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