在汽車電子芯片領域,，MCU的應用范圍較廣，涵蓋車身動力總成,、車身控制,、發(fā)動機控制單元、輔助駕駛等,。據(jù)不完全統(tǒng)計,，在一輛汽車所裝備的所有半導體器件中，MCU大約占三成,，平均每輛車要用到70顆以上的MCU芯片,，而在過去十年中，車用MCU約占MCU總銷售額的40%,。
但目前,，受到新冠肺炎疫情等因素的影響，包括車用芯片在內的芯片短缺已成為全球性發(fā)展問題,。而在我國各類芯片中,，MCU控制芯片又最為緊缺，國內MCU控制芯片企業(yè)最為薄弱,。截至目前,，中國半導體自給率約為15%，其中汽車芯片自給率不足5%,，這與我國連續(xù)數(shù)年成為全球汽車產(chǎn)銷量第一大市場的地位極不相稱,。
為此,，越來越多的國內IC企業(yè)開始選擇進軍汽車芯片市場，而車用MCU更是成為他們發(fā)力的“突破口”,，復旦微電子便是其中的一員,。
首款，便不凡
2021年11月,，復旦微電子宣布其首款車規(guī)級MCU產(chǎn)品FM33LG0xxA系列通過AEC-Q100考核,，并獲得了CNAS專業(yè)認證。這意味著,，中國汽車芯片市場又迎來了一支生力軍。
復旦微電子MCU產(chǎn)品線團隊隸屬的電力電子事業(yè)部成立于1994年,，2004年開始以獨立事業(yè)部的形式成立,，20多年來一直聚焦于超低功耗和工業(yè)級MCU芯片的設計研發(fā)。從第一顆電表專用MCU開始,，截至目前,，已面向電力電子、工業(yè)控制,、智能家居,、物聯(lián)網(wǎng)、電器驅動,、健康醫(yī)療,、安防消防、新能源等領域推出了十多個系列近百種型號的MCU產(chǎn)品,，累計出貨量超過5億顆,。
根據(jù)復旦微電力電子事業(yè)部技術市場經(jīng)理王超的介紹，F(xiàn)M33LG0xxA系列基于此前廣受好評的FM33LG0xx設計,，共包含五款產(chǎn)品,，均采用Arm Cortex-M0內核，主頻最高64MHz,，電壓范圍1.65-5.5V,，屬于面向車身設計的通用型微控制器，ETC,、開關面板,、尾門控制、防盜器,、OBC,、車窗控制、車燈,、電動座椅以及激光雷達,，是其核心目標應用市場,。
復旦微電子首款車規(guī)級MCU產(chǎn)品FM33LG0xxA系列
考慮到新產(chǎn)品的定位是做“大容量存儲空間的通用微控制器”，因此在片上存儲方面配置了128/256KB Flash和32KB RAM,，其中,，F(xiàn)lash擦寫壽命為10萬次，在105度溫度下可確保10年的數(shù)據(jù)保存時間,；通信接口和模擬外設方面,，內置多路2Msps 12位 SAR-ADC和12位1Msps DAC，并集成了低功耗比較器和運放放大器,，最高支持5XUART,、3xLPUART，SPI/I2C等通用串行接口也都實現(xiàn)了標配,，旨在以高集成度降低BOM成本,，縮小尺寸。
值得一提的是,，由于當前CAN接口在汽車中的應用越來越多,，F(xiàn)M33LG0xxA系列此番還支持CAN 2.0接口，并會在后續(xù)的產(chǎn)品中實現(xiàn)對CAN-FD接口的支持,。
目前該系列的封裝形式以LQFP48,、LQFP64、LQFP80三款為主,，后期會適時推出32pin/20pin/28pin的產(chǎn)品封裝形式,。“考慮到當前的供應鏈狀況,，我們還是希望把資源集中在需求較多的封裝類型中,。”王超說,。
高可靠,、低功耗、高安全以及個性化電路設計,，被王超視作FM33LG0xxA系列與友商產(chǎn)品間最大的不同之處：
高可靠：由于是面向汽車級應用,，F(xiàn)M33LG0xxA系列支持1.65V至5.5V寬壓輸入，除了兼容車輛本身的電源系統(tǒng)外,，5V本身的噪聲容限能力也要優(yōu)于工業(yè)/消費級的3.3V設計,。同時，為應對車規(guī)級EMC要求,，芯片集成了BOR電路,、PDR電路、電源監(jiān)測模塊、雙看門狗,、晶振停振檢測,、濾波電路等多種硬件安全措施，以確保產(chǎn)品符合ISO 26262功能安全設計理念,。
低功耗：隨著智能汽車新四化進程的不斷加速,，無論是新能源車還是傳統(tǒng)燃油車，對于車載電子設備的功耗要求也越來越嚴苛,。新產(chǎn)品除了具備130uA/MHz@48MHz低功耗特性之外,，還支持多種低功耗待機模式，其中VBAT模式下不到1μA,，極大減輕了系統(tǒng)功耗,。
安全性：隨著汽車智能化程度的提高，數(shù)據(jù)信息安全變得更加重要,，因此,，在設計中，復旦微電子為FM33LG0xxA系列提供了包括對稱加密單元,、隨機數(shù)發(fā)生器、代碼保護在內的等多重硬件保護功能,。
個性化電路：為了進一步提升產(chǎn)品競爭力,，在降低使用成本的同時還能確保高性能，F(xiàn)M33LG0xxA系列內部集成了可配置高速高精度RC振蕩器,、可編程膠合邏輯（PGL）,、多個OPA和比較器，全方位提高集成度,。
加速向32位MCU生態(tài)邁進
半導體咨詢機構IC Insights在其《麥克林報告》（McClean Report）2021版中更新了對今年汽車MCU市場的預測,。報告稱，芯片短缺問題沒有抑制來自終端市場強勁的市場需求,，2021年,，全球汽車MCU銷量預計將增長23%，達到創(chuàng)紀錄的76億美元,，隨后2022年將增長14%,，2023年增長16%，如下圖：
其中,，32位MCU將占比76.7%,，銷售額約為58億美元；其次是16位MCU,，占比17.6%,，銷售額13.4億美元；8位MCU占比最少,，預計為5.7%,，銷售額4.41億美元,。同時，32位MCU較高的平均售價有助于推高今年的銷量,，部分原因是市場供應緊張,。預測顯示，在2015年至2020年復合年增長率下降4.4%之后,，所有32位MCU的平均售價在2021年上漲了13%至0.72美元,。
應用方面，汽車信息娛樂（從互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星傳輸中檢索數(shù)字地圖,、識別車輛位置,、接入數(shù)據(jù)娛樂和信息系統(tǒng)）預計將占到2021年汽車MCU銷售額的10%（約7.8億美元），而微控制器用于其他部分（發(fā)動機控制,、動力傳動系統(tǒng),、剎車、轉向,、電動車窗,、電池管理等）預計將占今年收入的90%（68億美元）。
王超對《電子工程專輯》表示,，盡管復旦微電子并非國內首家發(fā)布國產(chǎn)車用MCU芯片的廠商,，但憑借完整的產(chǎn)品規(guī)劃和迭代速度、長期的技術積累,、完善的服務意識,，公司的后發(fā)優(yōu)勢會在2022-2023年間集中體現(xiàn)。
“我們工作中很重要的一部分內容,，是和車企共同探討未來產(chǎn)品的需求,、定位和規(guī)格，在本地化相對較靈活的服務上能給行業(yè)和客戶帶來怎樣幫助,?！蓖醭f。
復旦微電力電子事業(yè)部總經(jīng)理助理,、高級工程師翟金剛則在公司政策允許范圍內,，透露了部分產(chǎn)品規(guī)劃——為了能更好地滿足ISO 26262/AUTOSAR/AEC-Q100等標準的要求，除了M0內核之外,，未來還將推出基于M33,、M7內核的高性能、大算力產(chǎn)品系列,，強化在LIN,、CAN-FD、FlexRay、以太網(wǎng),、USB等外設接口資源,，SHA-256等增強型加密算法，ECC安全驗證,，存儲容量,，封裝類型等方面的配置，不僅用以替代8位或16位存量MCU市場,，還將在被NXP,、瑞薩、英飛凌等廠商占據(jù)的32位MCU市場上,，覓得突破商機,。
為用戶提供“管家式的技術服務”，是復旦微電子主打的另一張差異化競爭牌,。
翟金剛解釋說,，汽車新四化對芯片迭代性能的要求相對而言并不是很高，主要是因為開發(fā)周期越來越短,，需要平臺快速的改變與之實現(xiàn)配合,。為此，復旦微電子為自主開發(fā)的芯片提供了配套的參考原理圖或是PCB參考設計,，資深工程師負責產(chǎn)品驅動,、適配、測試,、debug等工作，如果不是復雜的產(chǎn)品,，基本一周時間就可完成底層的移植,。
國產(chǎn)汽車MCU的突圍之道
如前文所述，目前隨著汽車電動化智能化的發(fā)展,，給MCU帶來了前所未有的機會,，目前一輛普通汽車中就包含幾十顆MCU，而豪華汽車中數(shù)量更是超過了100個,，這給國產(chǎn)MCU帶來了前所未有的機遇,。
但王超也坦承，目前車用半導體市場的高壁壘不但體現(xiàn)在產(chǎn)品定義,、設計,、技術指標、體系,、規(guī)范,、制造流程等多個方面，而且從用戶使用情況來看，汽車MCU品牌的集中度非常高,，四五家廠商已經(jīng)占據(jù)了95%以上的市場份額,，這對剛剛起步的國產(chǎn)MCU來說，壓力無疑是巨大的,。
“今年對于我們來說,，供應鏈也存在著非常大的挑戰(zhàn)，國內很多MCU廠家在汽車半導體市場中的基礎還比較薄弱,，出貨量非常少,。”但王超表示,，與此同時,，很多車企和零部件廠商都給公司提供了窗口，這對國產(chǎn)MCU廠商來說是非常大的機遇,。接下來,，怎樣在時間窗口期內做出高品質產(chǎn)品和方案？怎樣順利通過相關標準的測試認證,？制定怎樣的產(chǎn)品路線圖才能持續(xù)提升市場占有率,？是需要復旦微電子給出答案的一道道難題。
在翟金剛看來,，“有壁壘是好事情,，有壁壘才能檢驗出成色?！彼赋?，隨著新能源造車新勢力的加入，他們對產(chǎn)品和創(chuàng)新的需求與燃油車有著明顯的區(qū)別,，傳統(tǒng)的技術指標,、技術路徑，甚至是體系架構,，未必能夠滿足造車新勢力的需求,，這就給了新晉者更多的機會。也就是說,，他們一方面需要尊重傳統(tǒng)汽車規(guī)格要求,，但另一方面，則需要不斷提升對行業(yè)的理解,，加速產(chǎn)品面世時間,。
打破原有的汽車行業(yè)技術壁壘，是需要生態(tài)來支撐的,。翟金剛強調稱,，在產(chǎn)品設計過程中,，初期生態(tài)非常重要，沒有好的生態(tài),，再好的產(chǎn)品想在用戶端應用起來周期都會比較長,。所謂“好的開始，就是成功的一半”,，如果新品導入時體驗非常好,，那么隨后的原型設計、產(chǎn)品導入,、推廣和上市都會比較順利,，從而達到雙贏的局面。但如果僅僅采用跟隨借鑒別人生態(tài)的做法,，一方面是對競爭對手不尊重,，另外則是永遠受制于人，缺乏主動性,。
基于此,，復旦微電子也聯(lián)合了多家合作伙伴，在產(chǎn)業(yè)鏈及服務方面進行更多的本地化支持,。例如和艾拉比合作支持FOTA,；與經(jīng)緯恒潤、普華軟件進行基礎軟件對接,；與MCAL合作開發(fā)滿足AUTOSAR規(guī)范的解決方案等等,。
此外，除了支持標準的Keil,、IAR,、Eclipse集成開發(fā)環(huán)境外，復旦微電子還提供了自己開發(fā)的MFANG集成開發(fā)環(huán)境,、對應的驅動庫以及FM-Link仿真器,，支持包括希爾特、周立功在內的第三方燒錄設備,，從而實現(xiàn)完整的開發(fā)生態(tài)支持。
考慮到汽車客戶對于供應鏈安全穩(wěn)定,，生產(chǎn)流程的可追溯性要求都非常高,，復旦微電子承諾可以“真正做到產(chǎn)品從生產(chǎn)到報廢全供應鏈周期的可追溯性”，并確保對車規(guī)級產(chǎn)品提供16年以上的全生命周期支持,。
“國產(chǎn)芯片一點也不差,，只不過還沒有得到真正的挖掘，希望今后每輛汽車里都是國產(chǎn)芯片,，這是我們的目標,?！钡越饎傉f，“今后,，不管中國缺不缺芯,，我們都會認真做下去，希望能夠為中國的電子產(chǎn)業(yè),、汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展做出貢獻,。”
