車(chē)規級MCU國產(chǎn)替代率僅1%，RISC-V架構帶來(lái)新機遇！

8月28日，由芯原股份主辦的“第三屆滴水湖中國RISC-V產(chǎn)業(yè)論壇”在上海滴水湖洲際酒店召開(kāi)。芯科集成電路（蘇州）有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“芯科集成”）正式發(fā)布了基于RISC-V架構的高性能車(chē)規級MCU——CX3288。

車(chē)規級MCU國產(chǎn)替代率僅1%

近年來(lái)，在汽車(chē)電氣化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化趨勢之下，汽車(chē)對于MCU的需求高速增長(cháng)。比如傳統燃油豪華車(chē)單車(chē)的MCU用量大概100顆左右，但是智能電動(dòng)汽車(chē)單車(chē)的MCU用量則大幅增長(cháng)至300顆左右。特別是在2020底全球芯片產(chǎn)能緊缺之后，隨著(zhù)智能汽車(chē)的銷(xiāo)量的快速增長(cháng)，引發(fā)了整個(gè)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的嚴重“缺芯”。2021年初，眾多的歐美汽車(chē)大廠(chǎng)由于車(chē)用MCU的緊缺，甚至還通過(guò)歐美政府向晶圓代工大廠(chǎng)臺積電施壓，要求其提升車(chē)用MCU的產(chǎn)能。

根據ICInsights數據，全球MCU市場(chǎng)規模在經(jīng)歷2020年下降后，隨著(zhù)2021年全球經(jīng)濟復蘇達到196億美元，預計2022年將會(huì )繼續保持增長(cháng)趨勢，達到215億美元，同時(shí)，ICInsights預測從2021年到2026年，全球MCU市場(chǎng)規模的復合增長(cháng)率約為6.7%，在2026年達到272億美元。其中，2021年全球車(chē)規級MCU市場(chǎng)規模為76億美元，預計到2025年全球車(chē)規級MCU市場(chǎng)規模超過(guò)110億美元。

但是在目前的MCU市場(chǎng)，主要被NXP、Microchip、瑞薩電子、意法半導體、英飛凌所占據，這五家MCU廠(chǎng)商占據了2021年全球MCU銷(xiāo)售額的82.1%份額。這些廠(chǎng)商同樣也是全球車(chē)規級MCU的主要供應商。相比之下，國內芯片廠(chǎng)商在車(chē)規級MCU領(lǐng)域仍非常的薄弱。

據芯科集成聯(lián)合創(chuàng )始人、資深技術(shù)市場(chǎng)總監王超介紹：“按照一些專(zhuān)業(yè)的評估機構，國產(chǎn)車(chē)規級MCU在國內市場(chǎng)占有率應該是有3%-5%。但是按照我們跟客戶(hù)實(shí)際去溝通，比如南方某大小OEM/主機廠(chǎng)，雖然其研發(fā)能力也很強，什么樣的國產(chǎn)MCU都愿意去測試，但是實(shí)際上國產(chǎn)替代率也就1%左右。從一個(gè)角度來(lái)看，不管是從存量市場(chǎng)還是從增量市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，對于國內的車(chē)規級MCU廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，存在著(zhù)巨大的替代增長(cháng)空間?！?/span>

△芯科集成聯(lián)合創(chuàng )始人、資深技術(shù)市場(chǎng)總監王超

RISC-V將是新的突破口？

那么，為何國產(chǎn)車(chē)規級MCU領(lǐng)域如此薄弱？

首先，國內廠(chǎng)商之前很多都沒(méi)有做過(guò)車(chē)規級MCU，在這塊缺乏成功經(jīng)驗。因為，車(chē)規級MCU相比非車(chē)規MCU有著(zhù)很大的不同。

比如，芯片在運行當中遇到了隨機失效或者系統失效的時(shí)候，系統怎么去處理、避免長(cháng)時(shí)間的一些“死機”，能夠盡快做到合適的反應，這是功能安全最核心的一個(gè)內容。芯片廠(chǎng)商需要符合ISO26262 ASIL標準要求。

在信息安全方面，隨著(zhù)汽車(chē)傳感器、ECU越來(lái)越多，軟代碼越來(lái)越多，以及聯(lián)網(wǎng)化，將不可避免的帶來(lái)各種各樣的信息安全風(fēng)險。所以芯片廠(chǎng)商在信息安全方面，也需要滿(mǎn)足HSE和 Evita Medium HSM的要求。

同時(shí)，隨著(zhù)智能汽車(chē)技術(shù)的持續升級，軟件復雜度也在日益增加。比如L3~L5級自動(dòng)駕駛，代碼行數預計將達到3億~5億行。因此，汽車(chē)芯片的嵌入式開(kāi)發(fā)工具也需要符合AUTOSAR 架構要求的MCAL（MCAL處于A(yíng)UTOSAR架構的最底層，和具體的芯片強綁定，且不同的芯片使用不同的MCAL配置工具）。

嚴格的安全、可靠性準入標準為汽車(chē)MCU樹(shù)立了較高的技術(shù)和準入壁壘。汽車(chē)MCU作為控制器件的核心芯片，需在復雜運行環(huán)境里（包括高溫、低溫、不同濕度等）安全運行15年＋，可靠性要求逼近0PPM（0PPM，每百萬(wàn)零缺陷）。此外，在車(chē)規標準下，須從設計、制造、封裝、測試到量產(chǎn)后層層設計、 層層嚴控。車(chē)載用MCU產(chǎn)品在獲得 AEC-Q100、ISO26262等標準認證后，仍需較長(cháng)時(shí)間的整車(chē)廠(chǎng)、Tier1 的驗證和導入時(shí)間。這些對于希望進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)的國產(chǎn)MCU廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)都是巨大考驗。

其次，相對于ARM Cortex內核壟斷消費電子市場(chǎng)，x86壟斷PC市場(chǎng)，汽車(chē)MCU市場(chǎng)的內核架構則比較多元。目前國外的車(chē)規級MCU大廠(chǎng)的內核架構基本都是基于私有架構（比如英飛凌、Microchip、德州儀器、瑞薩等）或者是Arm架構（比如恩智浦、英飛凌、Microchip），但是這些老牌廠(chǎng)商經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)建立起來(lái)自己強大的生態(tài)體系。這也意味著(zhù)國產(chǎn)廠(chǎng)商如果想要沿著(zhù)他們原有的路線(xiàn)來(lái)追趕，必然會(huì )比較吃力。

但是，隨著(zhù)全新開(kāi)源的RISC-V架構的興起，則給了更具自主可控特性的國產(chǎn)汽車(chē)MCU芯片廠(chǎng)商一個(gè)新的切入點(diǎn)。

雖然Arm架構和廠(chǎng)家自研架構目前占據車(chē)載娛樂(lè )/車(chē)身/底盤(pán)等應用的絕大部分份額。但是RISC-V兼具開(kāi)源和通用優(yōu)勢，近幾年已經(jīng)成為主流廠(chǎng)商布局的重點(diǎn)方向。比如瑞薩電子也開(kāi)辟了全新的RISC-V MCU產(chǎn)品線(xiàn)。

另外，國內MCU廠(chǎng)商很多之前都還是在做8位MCU和16位MCU。但是隨著(zhù)汽車(chē)邁向“三化”對MCU的規格要求進(jìn)一步提升。32位MCU廣泛應用于儀表板控制、車(chē)身控制、 多媒體信息系統、引擎控制，以及新興的智能性和實(shí)時(shí)性的安全系統及動(dòng)力系統、 ADAS 等領(lǐng)域。

數據顯示，在2021年汽車(chē)MCU市場(chǎng)32位MCU占比已經(jīng)達到了70%，預計到2026年市占率將達到74.02%。所以從這個(gè)市場(chǎng)來(lái)看，對于32位的RISC-V MCU來(lái)說(shuō)是很好的一個(gè)機會(huì )，將有著(zhù)數十億美元的替代空間。

王超表示：“目前國內外主要MCU/MPU公司均開(kāi)始在RISC-V方向布局。覆蓋領(lǐng)域有協(xié)處理器、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣AI、通用MCU等，并積極向車(chē)規處理器、多核高效能計算等領(lǐng)域推進(jìn)。得益于在價(jià)格、性能、靈活性、自主可控等方面的優(yōu)勢，也促使了RISC-V在汽規級MCU市場(chǎng)與Arm等其他架構MCU分享市場(chǎng)的格局已形成。

值得注意的是，近幾年來(lái)，國內新興的車(chē)規級MCU廠(chǎng)商很多都不約而同的選擇了RISC-V架構來(lái)做自己的車(chē)規級MCU，比如云途半導體、武漢二進(jìn)制、國芯科技以及芯科集成。

芯科集成推出車(chē)規級MCU——CX3288

芯科集成成立于2022年4月，創(chuàng )始人為國內最早一批汽車(chē)芯片設計師，專(zhuān)攻車(chē)規級芯片研發(fā)多年，從架構定義到大規模量產(chǎn)具有豐富經(jīng)驗，所負責的項目量產(chǎn)成功率100%，掌握了零缺陷車(chē)規級品質(zhì)芯片的開(kāi)發(fā)流程。具有獨到的芯片全流程自動(dòng)化開(kāi)發(fā)平臺搭建技術(shù)，克服了研發(fā)質(zhì)量和進(jìn)度對人的高度依賴(lài)，具有豐富的大型SoC芯片研發(fā)到量產(chǎn)進(jìn)入市場(chǎng)的全流程經(jīng)驗。

芯科集成的產(chǎn)品線(xiàn)覆蓋車(chē)身控制、電機控制、底盤(pán)控制、儀表、車(chē)載網(wǎng)絡(luò )、智能座艙等品類(lèi)齊全的車(chē)規級MCU/MPU和域控制器SoC芯片。依托自研的全流程自動(dòng)化車(chē)規芯片開(kāi)發(fā)平臺，芯科集成力圖打造可對標歐美日系車(chē)規芯片大廠(chǎng)的零缺陷研發(fā)和質(zhì)量管理體系，有能力高質(zhì)高效推出車(chē)規芯片，快速形成產(chǎn)品矩陣，滿(mǎn)足廣大客戶(hù)不同的產(chǎn)品需求。

此次發(fā)布的CX3288正是芯科集成的首款基于RISC-V架構的高性能車(chē)規級MCU，采用32位RISC-V內核，支持浮點(diǎn)運算指令，主頻達到300+MHz，Flash容量最大達2MB，內部集成信息安全模塊HSM及以太網(wǎng)/CAN等豐富的外設資源。預計將于

作為一款車(chē)規級MCU，CX3288的設計符合功能安全ISO26262 ASIL-B的要求；在信息和網(wǎng)絡(luò )安全方面支持SHE、Medium HSM，支持通信加密和安全啟動(dòng)。并且支持AutoSAR，可提供MCAL和配置工具支持。

“我們在安全上做了很大的努力，CX3288是全片的ECC。不管是內部的Memory還是外擴的Memory，都可以實(shí)現ECC的糾錯。另外，我們全線(xiàn)的BIST。如果說(shuō)下一步把內核換成雙核，我們就很容易實(shí)現功能安全SoC的一些標準。”王超進(jìn)一步補充道。

對于CX3288的市場(chǎng)預期，王超認為，車(chē)規芯片不管是從存量的國產(chǎn)替代、還增量的快速增長(cháng)，我們國內的市場(chǎng)潛力都非常巨大。

“我們車(chē)規級RISC-V MCU從價(jià)格、性能、靈活性和自主可控方面都具有優(yōu)勢，特別是在與國外基于A(yíng)rm或自有架構的車(chē)規級MCU廠(chǎng)商競爭時(shí)。我們強大的研發(fā)能力，以及國內首創(chuàng )的用于車(chē)規級MCU全流程自動(dòng)化開(kāi)發(fā)的平臺，用在車(chē)規芯片開(kāi)發(fā)上，可以大大的降低時(shí)間和減少芯片開(kāi)發(fā)中出錯的幾率。即使是與國內廠(chǎng)商相比，我們也擁有更高的性能和更豐富的外設，能夠提供滿(mǎn)足車(chē)規客戶(hù)需要的功能安全和信息安全，以及完善的軟硬件生態(tài)?！?span style="box-sizing: border-box !important; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; letter-spacing: 0.578px; overflow-wrap: break-word !important;">王超總結說(shuō)道。

編輯：芯智訊-浪客劍