与国际车规级MCU大厂“同台竞技”有多难？跨过AEC-Q100仅是一个开始

集微网消息，芯片被誉为现代工业的“粮食”，也是现代科技“皇冠上的明珠”。

作为整个信息控制系统的“大脑”，MCU（Microcontroller Unit，微控制单元）无处不在，在我们日常接触的电子产品里，都有一颗MCU芯片。当然，不同应用市场对MCU的规格要求也不尽相同，根据MCU用途一般可分为消费级、工业级、汽车级和军工级。

MCU是汽车各电气执行部件的“大脑”

细分到汽车领域，在众多的汽车半导体器件中，MCU地位堪称一哥。谈到车规级MCU对于汽车的重要作用，上海芯旺微电子技术有限公司（简称：芯旺微）FAE总监卢恒洋对集微网表示：“汽车电气化离不开MCU，MCU就是汽车各电气执行部件的大脑。一辆汽车，MCU少则50颗，多则上百颗，汽车各个电子电气功能模块均离不开MCU的控制。车规级MCU则是汽车各类ECU可靠运行的保障，车规级定义了比工业消费级更高的器件可靠性标准和安全标准。”

芯旺微FAE总监卢恒洋

单单看AEC-Q100标准对车规级MCU的要求就十分严苛，包括环境、运行稳定、可靠性、一致性、产品生命周期、良率要求等。但应用范围非常广，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，每一个功能的实现背后都需要复杂的芯片组支撑，MCU在其中扮演着重要的角色。

汽车产业正在发生技术变革，向电动化、网联化、智能化发展。根据Statista的数据，汽车电子在整车成本中的占比会增加，2023年全球汽车电子市场规模有望接近2800亿美元。这也为汽车半导体市场带来增长，预计全球汽车半导体市场有望在2023年超过555亿美元的规模。

那么，技术革新又对车规级MCU又提出了哪些要求和挑战？卢恒洋表示，如今，随着汽车智能化、电气化不断的发展，电子电气系统越来越多，系统的可靠性和安全性直接影响汽车的行车安全，所以汽车级MCU的可靠性和安全性也越来越重要，对应的挑战也越来越大。当然也不乏机遇，在传统燃油车中，MCU价值量占比最高，为23%；在纯电动汽车中，MCU占比也仅次于功率半导体，为11%。其中，智能座舱和电池/电源管理等均是汽车MCU的增长点。

国产车用MCU供应商有挑战也有成长空间

IC Insight的研究表明，全球车规级MCU的市场规模预计将从2020年的65亿美元以上增长至2026年的88亿美元，年复合增长率达6%，与汽车芯片行业的整体增速接近。面对如此可观的市场，国产车用MCU供应商的机会在哪里？

回答这一问题时，我们无法忽视，长期以来中国汽车芯片95%依赖进口的事实。国内很多厂商也因车规级MCU芯片研发周期长，设计门槛高，资金投入大等望而却步。“纵观全球市场竞争格局，MCU作为核心器件，当前车用MCU还是以英飞凌、NXP、瑞萨、德州仪器等国际大厂为主。而中国制造仍然处于奋力追赶的阶段，国产汽车MCU起步较晚，前装量产经验、技术迭代经验均落后国际厂商，从资源性能、器件可靠性到安全性均具备挑战和成长空间。”卢恒洋强调道。

更关键的是，市场迎来新的机遇。去年以来，在中美贸易战、新冠疫情、全球缺芯等形势下，中国汽车市场车规级MCU应用的国产替代问题迫在眉睫，亟待解决，需要研发技术成熟、产品安全可靠、历经市场验证的国产车规级MCU产品以降低对进口MCU的依赖度，实现中国汽车产业的可持续发展。

“MCU作为汽车芯片短缺的核心元器件，原本属于汽车电子最为保守的电子产品之一，也不得不快速寻求国产芯片的替代。然而，国产芯片需要靠品质和性能才能真正实现长久的汽车MCU国产化目标。毕竟，芯片的竞争本质是产品力的竞争。”卢恒洋补充道。

究竟如何评价一款车规级MCU？其维度指标有哪些？对此，卢恒洋指出：“车规级MCU要从可靠性角度需满足AEC-Q100可靠性测试标准，但这只是一个开始，还要从生产制造流程需满足IAFT16949质量管理体系，从安全角度需满足IS026262标准，从软件角度，需支持AUTOSAR生态，还有资源、性能的维度，不同的ECU需要不同的资源性能产品，同时要求也越来越高。”

国产替代下构建自主可控的护城河

另外，我们也十分清楚，能否进入汽车供应商的体系，达到上面提到的这些指标还远远不够。芯片行业是一个技术积累和迭代的行业，其可靠性离不开经年累月的积淀，包括芯片设计、制造、品控等方方面面。

芯旺微很早就开始布局车用MCU领域：2009年，投入高可靠性MCU器件的研发设计，是大中华区最早可提供Grade 1级工作温度范围且内置100万次擦写寿命EEPROM的车规级MCU原厂之一；2012年，KungFu车规级MCU开始广泛应用于汽车后装市场；2015年，发布第二代基于KungFu8内核的汽车级MCU，同时引入AEC-Q100器件可靠性测试规范，进入汽车前装市场；2019年，发布已量产多年且得到大批量装车验证的17款满足AEC-Q100可靠性认证的8位MCU，同年还量产了基于KungFu32内核的32位车规级MCU，入主汽车领域中高端市场，完成了产品和应用市场的双向升级。

问及如何看待汽车行业应用将为公司带来的价值和前景，卢恒洋表示：“芯旺微从汽车后装到前装，经历了多年的发展，始终坚持发展车规芯片，足以看到芯旺微非常重视汽车电子，将会持续不断深入发展汽车芯片。随着前装市场的打开，新的汽车芯片技术不断发展，未来芯旺微的汽车芯片业务占比将会越来越大，成为芯旺微最为重要的市场。”

凭借其自主研发的低功耗、高可靠、高性能的KungFu内核，以及在车规级MCU领域积累的十多年的深厚经验，芯旺微的车规MCU产品已大批量进入前装市场，截至到目前，芯旺微已经推出的车规级MCU涵盖8位和32位，产品应用覆盖智能座舱、汽车电源与电机、汽车照明等多场景。

国产MCU供应商崛起之际，我们也应正视，目前还鲜有对标恩智浦、瑞萨等国际大厂的应用于核心的车身控制领域的国产MCU，国产车用MCU的发展之路仍然任重而道远。为了尽量缩小这些差距，迅速追赶国际车用MCU领先供应商，国内供应商如何实现突破？对此，卢恒洋表示：“芯旺微属于技术驱动型企业，我们将加大人才投入和积极融入产业生态来加快新技术的产品落地和迭代，以此实现追赶。”

正是为了满足市场对更高规格MCU的需要，芯旺微今年5月底发布了一款全新的32位车规级MCU KF32A系列芯片——KF32A156。得益于KF32A系列其他型号的成功量产经验，KF32A156会更加适用于车身控制领域。除了丰富的资源外，其首次搭载了CANFD模块，可满足高速CAN网络通信的需求，同时内置了丰富的功能安全机制，保障器件可靠运行。

持续赋能车用MCU国产化，构建自主可控的“护城河”十分重要，有助于实现核心技术和产业链关键环节自主可控。对此，卢恒洋也十分赞同，“芯旺微的核心竞争力之一便是实现了芯片内核的自研。KungFu8经历了超过10年的量产，KungFu32也实现了成功商业化。未来，我们会继续坚持自主内核的发展道路，只有持续加强我们核心技术的研发能力，才能实现技术创新。芯旺微将会基于汽车功能芯片，从车身车载控制型MCU，到更高的ASIL-D功能安全等级要求的MCU，未来将会覆盖整车所有的控制单元。”

另一方面，国产芯片要真正实现突破，更要与下游应用产业融合，与客户建立生态体系，提供高品质、高附加值的产品，相互推动自身及产业不断发展。