汽車智能化演進(jìn)持續(xù)，頭部企業(yè)再發(fā)新品拓展車用MCU陣營

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）自缺芯潮以來汽車芯片供應(yīng)吃緊，車用MCU也成為了缺芯潮的重災(zāi)區(qū)。車用MCU主要是應(yīng)用于車上的各種電控系統(tǒng)，如音響、氣囊、電動座椅等都會用到MCU，MCU在汽車智能化、電氣化演進(jìn)的道路上扮演著重要的角色。

據(jù)相關(guān)資料顯示，傳統(tǒng)汽油車的MCU用量為70至100顆，由于新能源汽車的不斷地向智能化、自動化發(fā)展，車身控制系統(tǒng)增加，MCU用量也提升至傳統(tǒng)汽油車的兩倍，單車用量的持續(xù)上漲，也驅(qū)動了車用MCU市場的發(fā)展。

在今年8月IC Insights更新的《麥克林報告》中指出，2021年全球汽車MCU出貨量激增23%，市值76億美元，創(chuàng)下歷史新高，預(yù)計到2022年將增長14%，2023年增長16%?？v觀國際市場，車用MCU市場一直被恩智浦、瑞薩、英飛凌、意法半導(dǎo)體等國外廠商所占據(jù)。其中恩智浦的車用MCU出貨量占國際市場的26%，瑞薩的車用MCU出貨量占國際市場的30%二者占據(jù)了全球車用MCU市場的一半以上。

瑞薩再度加強車規(guī)芯片陣營

12月16日，車規(guī)級半導(dǎo)體巨頭瑞薩再出新動作，推出了全新的車用執(zhí)行器和傳感器控制MCU RL78/F24和RL78/F23。據(jù)瑞薩官方表示，該芯片主要是針對不斷向電子電氣架構(gòu)發(fā)展的汽車應(yīng)用推出的，通過高性能芯片滿足汽車向智能化演進(jìn)的更高需求。

圖源：瑞薩

RL78/F24采用了16位40MHz的高頻內(nèi)核，較前一代產(chǎn)品工作頻率提升了進(jìn)70%，在無刷電機應(yīng)用中，可為其提高近一倍的性能。芯片閃存為256KB、RAM為24KB，為進(jìn)一步拓展芯片的應(yīng)用功能和性能，還加入了12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器與4倍多路復(fù)用器的比較器，以及為了進(jìn)一步提升在無刷電機應(yīng)用和DC/DC控制系統(tǒng)中的計算能力，瑞薩為這款芯片設(shè)計了獨有的應(yīng)用加速器IP，以降低處理三角函數(shù)的復(fù)雜程度。以此滿足整車廠商在芯片算力、數(shù)據(jù)速率方面所提出的更高需求。

在汽車應(yīng)用中，芯片安全是一直被關(guān)注的問題，即使單一芯片的故障概率非常低，但是在汽車應(yīng)用中芯片使用基數(shù)較大，無形中就增加了汽車故障的可能，為降低故障的發(fā)生概率，RL78/F24完全按照ISO26262 ASIL-B標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，將安全性能提升了一個等級。在芯片安全方面，還加入了AES加密模塊，可通過最高256位的安全密鑰來完成身份驗證和安全啟動功能。

從產(chǎn)品定位來看，這是一款低功耗的芯片，主要用于汽車系統(tǒng)中燈光、車窗、后視鏡和發(fā)動機泵以及風(fēng)扇電機控制等應(yīng)用，為順應(yīng)汽車智能化的發(fā)展，瑞薩還在該芯片中加入了多傳感器控制功能，以此適應(yīng)汽車智能化、電氣化發(fā)展所需更多的傳感器控制需求，拓展芯片的應(yīng)用場景，為整車廠商提供更高可靠性和高性能的車用MCU解決方案。

瑞薩車用MCU產(chǎn)能

對于今年瑞薩的車用MCU產(chǎn)能狀況來說，可以用“屋漏偏逢連夜雨”來形容。先是今年3月，位于那珂工廠用于生產(chǎn)車用MCU與自動駕駛芯片的12英寸廠房失火，導(dǎo)致工廠停工近一個月，車用MCU出貨量銳減，這次火災(zāi)直接影響了現(xiàn)代汽車和其他整車企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度，造車廠接近停擺，直至6月那珂工廠才全面恢復(fù)產(chǎn)能。

6月，“封測重鎮(zhèn)”馬來西亞受疫情影響再度“封國”，瑞薩在馬來西亞共有4座封測工廠，其中雪蘭莪州工廠深受疫情影響，一度遭到關(guān)停，車用MCU產(chǎn)能持續(xù)吃緊。

10月，日本千葉縣西北部發(fā)生6.1級地震，瑞薩的那珂工廠再次受到影響。因地震原因?qū)е律a(chǎn)設(shè)備搖晃，機器停止運轉(zhuǎn)，讓原本就緊張的車用芯片市場再次遭受了沉重的打擊。

車用芯片受不可抗力的影響，產(chǎn)能供應(yīng)嚴(yán)重不足。據(jù)瑞薩表示，車用芯片緊張將會延續(xù)至2022年。為積極響應(yīng)市場的需求，瑞薩也在大力提升車用芯片的生產(chǎn)能力，在9月的經(jīng)營說明會上瑞薩表示，將會在2021年投入超過800億日元用于生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)與引進(jìn)。計劃從今年起將高端MCU的產(chǎn)能提升至50%以上，預(yù)計到2023年低端MCU產(chǎn)能提升至70%，以緩解供需不平衡的問題。

NXPS32K3系列車用MCU

NXP汽車半導(dǎo)體的龍頭企業(yè)，其產(chǎn)品業(yè)務(wù)主要以MCU與MPU為核心。雖說NXP是車用MCU的頭號玩家，但是其車用MCU也是近期汽車市場中最為緊缺的，芯片交付周期更是延長至了52周。

圖源：NXP

在汽車向智能化的不斷演進(jìn)中，NXP推出了S32K系列車用MCU，其中S32K3系列是NXP推出的最新款車用MCU芯片。該系列芯片主要在功能拓展、芯片安全、FOTA在線升級方面較其他系列產(chǎn)品做了性能提升，有助于降低控制系統(tǒng)的開發(fā)成本和復(fù)雜性，該芯片不僅適用于車身控制器、車載電子，還可向工業(yè)設(shè)計應(yīng)用方面延伸。

S32K3系列車用MCU共有12款產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品均已Arm?Cortex?-M7為內(nèi)核，最高可擴(kuò)展至32位，滿足ASIL B/D安全應(yīng)用的單核、雙核和鎖步內(nèi)核配置，工作主頻在120至240 MHz之間，閃存大小覆蓋了512 KB至8 MB，NXP為提升閃存工作的穩(wěn)定性，還在閃存模塊中加入了ECC（錯誤檢查與校正）技術(shù)，通過這一技術(shù)可實現(xiàn)閃存單元的錯誤檢查和及時糾正功能，該技術(shù)多在高端電腦服務(wù)器內(nèi)存條中使用。

為提升S32K3系列車用MCU的電機控制能力，為其加入了S32K3系列車用MCU與16位eMIOS定時器。同時S32K3 MCU還具備了NXP獨有且免費的硬件安全加密引擎（HSE），并支持FOTA（無線固件升級功能）。在開發(fā)方面，NXP為該系列芯片提供了一系列量產(chǎn)級軟件開發(fā)支持，如S32 Design Studio IDE–Eclipse、基于模型的MATLAB設(shè)計工具箱以及S32安全軟件框架（SAF）和結(jié)構(gòu)內(nèi)核自測（SCST）庫等。

在芯片封裝方面，S32K3系列芯片采用了業(yè)界領(lǐng)先的maxQFP BGA封裝技術(shù)，通過領(lǐng)先的工藝將芯片面積大小減小近五成以上，以此破除處內(nèi)空間狹小的限制，為其他元件空出寶貴的空間。

結(jié)語

汽車智能化、電氣化的快速演進(jìn)，對車用MCU的市場需求起到了積極的推進(jìn)作用，大力發(fā)展車用MCU已成為必然。如今國外疫情嚴(yán)重，芯片工廠一度停擺，為國產(chǎn)化替代創(chuàng)造了發(fā)展的契機，國內(nèi)廠商也在積極部署，如芯旺微、復(fù)旦微等國內(nèi)芯片廠商先后推出了車用MCU對標(biāo)國外大廠，致力于解決缺芯浪潮下汽車芯片短缺的問題，加速國產(chǎn)化替代。