芯旺微電子車規(guī)級MCU的發(fā)展之路

汽車MCU大缺貨引發(fā)了一個思考，如何保證國產(chǎn)汽車芯片供應鏈的自主可控。特別是隨著汽車向電子化和智能化方向發(fā)展，車用MCU作為汽車電子系統(tǒng)內部運算和處理的核心，遍布懸掛、氣囊、門控和音響等幾十種次系統(tǒng)中，地位愈發(fā)重要。以往，該市場多由恩智浦、瑞薩電子、Microchip、英飛凌、ST等國外廠商所占據(jù)，國內廠商份額寥寥。

不過，這種局面正在發(fā)生改變，國內車用MCU在逐步崛起。其中，就包括芯旺微電子，其憑借十余年的車規(guī)芯片研發(fā)設計和市場交付經(jīng)驗，已經(jīng)成功打開了國產(chǎn)MCU上車之門。在2021上海慕尼黑電子展現(xiàn)場，芯旺微電子展臺人氣爆棚，火爆程度可見一斑。

自主內核

長期以來，MCU領域的國內多數(shù)廠商均采用ARM授權的內核，芯旺微則“另辟蹊徑”，從公司成立之初便堅持自主研發(fā)MCU內核。自研內核最大的優(yōu)勢在于在產(chǎn)品端可實現(xiàn)差異化創(chuàng)新，以及搭建周邊生態(tài)圈，給用戶提供更好的服務與價值，是構建行業(yè)壁壘的關鍵。

芯旺微自創(chuàng)的KungFu內核，基于精簡指令集而設計，成為繼ARM、MIPS、RISC-V之后的又一商用嵌入式處理器內核，具有完全的自主知識產(chǎn)權和完善的工具鏈系統(tǒng)。KungFu內核家族包括KungFu8、KungFu32、數(shù)字信號控制器內核KungFu32D以及多核系統(tǒng)KungFu32DA。

搭載KungFu內核的MCU產(chǎn)品具有高性能、高可靠性、高集成度、高I/O利用率、RAM/Flash容量比高、低功耗等優(yōu)點。

值得一提的是，芯旺微在KungFu8內核取得巨大成功的基礎上推出了32位內核KungFu32，KungFu32主頻高達120Mhz；在先進工藝制程下，ESD可以達到8KV（HBM），EFT可以達到4.2KV，在32位MCU產(chǎn)品中屬于最高等級；多I/O也是新產(chǎn)品的一大亮點，100PIN@94個I/O，48PIN@45個I/O，平均I/O占用率高達94%，是同類產(chǎn)品中最高比例。在安全方面，全系車規(guī)級32位MCU具備Flash/RAM ECC校驗；雙看門狗，時鐘故障檢測和切換及數(shù)據(jù)CRC32校驗單元和AES128硬件加解密。

迄今為止，芯旺微成功向應用市場推出了KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S等多種8位MCU產(chǎn)品和KF32A、KF32F、KF32L、KF32LS等32位MCU產(chǎn)品。得益于高性能和高可靠性KungFu內核，芯旺微的MCU產(chǎn)品已打入全球多家世界500強和國內知名企業(yè)的供應鏈，累計出貨超過7億顆。

除了擁有獨立自主的MCU內核及架構，芯旺微還開發(fā)了一系列能提供自主研發(fā)的開發(fā)工具，包括集成開發(fā)環(huán)境、C編譯器和仿真器，實現(xiàn)了從芯片到工具鏈的全自主，這也是其建立自己生態(tài)的重要一環(huán)。

國產(chǎn)MCU內核的研發(fā)可以省去授權環(huán)節(jié)，避免被禁用的風險，這已經(jīng)是當前國內市場的主流趨勢，而芯旺微無疑是這一趨勢的引領者。

攻克車載MCU

市調機構IC Insights的數(shù)據(jù)顯示，汽車電子是MCU占比最大且最具潛力的下游應用市場，占整體銷售額的33%。不過從競爭格局來看，恩智浦、瑞薩電子等國外大廠仍是該市場的“頭號玩家”。

其背后的原因在于車規(guī)級MCU存在較高技術壁壘和配套資源，想要入局絕非易事，大部分國內廠商因此“退避三舍”。

車規(guī)級MCU的IATF 16949（符合零失效的質量管理）、AEC-Q100（符合器件可靠性標準）、ASIL功能安全等級（符合ISO26262標準安全性）等汽車安全認證讓眾多國內廠商望而卻步。這其中，AEC-Q100可靠性測試認證是汽車級MCU的可靠性認證的關鍵。其共有七大組41項測試，測試流程涵蓋Wafer Foundry，Design House和 Assembly and Test Factory等產(chǎn)業(yè)上下游。這些挑戰(zhàn)成了很多企業(yè)難以跨越的“鴻溝”。

但是芯旺微卻迎難而上，全力去攻克這些挑戰(zhàn)。作為國內較早布局車規(guī)級MCU的廠商，芯旺微不斷完善車規(guī)MCU的管控流程，從芯片的設計、制造到品控，每個環(huán)節(jié)均滿足汽車電子的標準規(guī)范，并通過持續(xù)投入自建可靠性實驗室，來保障汽車電子AEC-Q100的可靠性測試流程，不斷提升車規(guī)級MCU的性能與可靠性。

積極的投入換來了豐碩的回報，芯旺微在2009年就推出了大中華區(qū)首顆工業(yè)級汽車級標準Flash+EEPROM型8Bit MCU；2015年發(fā)布第二代KungFu8內核產(chǎn)品；2019年發(fā)布17款8位MCU，同年量產(chǎn)了KungFu32內核的32位車規(guī)級MCU。

當前，基于芯旺微電子自主KungFu內核的MCU憑借低功耗、高可靠、高性能、良好的一致性和穩(wěn)定性的特征，已經(jīng)在上汽、大眾、東風、吉利、北汽、陜汽、五菱、福田等車型上率先實現(xiàn)了國產(chǎn)化MCU器件的導入設計和量產(chǎn)應用。

并且，芯旺微憑借自有架構及開發(fā)環(huán)境，在開發(fā)定制和保障供應鏈安全方面都有很大的競爭優(yōu)勢，可以定制開發(fā)，響應速度很快，并且可規(guī)避斷供或者高價的風險。

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2020年，公司車規(guī)級MCU的銷售額超3000萬，32位MCU的出貨量也已經(jīng)實現(xiàn)百萬片的銷售；而整個工業(yè)+汽車的MCU銷售額更是超1億元。

覆蓋汽車各場景

目前芯旺微的汽車級MCU產(chǎn)品已實現(xiàn)全系列布局，針對從車身控制到汽車照明系統(tǒng)，到智能座艙再到電機電源的驅動控制系統(tǒng)，芯旺微都有完整的規(guī)劃。

以汽車照明為例，芯旺微針對不同照明系統(tǒng)研發(fā)了不同的解決方案。例如KF8A100GQT憑借內置LIN總線通信模塊、I/O數(shù)量多、支持更多LED控制且休眠功耗低等特點可應用于汽車前組合燈；KF8A200GQS的定時器資源豐富，抗干擾、可靠性好、對多個品牌LED驅動兼容性好，可用于貫穿式尾燈；另外KF8A100FTN可應用于貫穿式LED尾燈。

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目前智能座艙正呈現(xiàn)“人機交互按鍵全部升級位Touch”的趨勢，對此，芯旺微推出了車規(guī)級的Touch Key型MCU，內置4路LIN 2路CAN外設適配車載通信節(jié)點，能夠幫助用戶更好的去實現(xiàn)智能座艙的虛擬按鍵，形成觸摸按鍵功能。例如KF32A141、KF32A151等產(chǎn)品。

此外，芯旺微針對汽車無線充電、汽車車窗/天窗、汽車風機/水泵控制、汽車TBOX、車載充電機也推出了相應的解決方案。

其中，汽車無線充電方案的代表型號為KF32A140，其主頻為48MHz，F(xiàn)lash高達128KB，支持CAN、LIN、SPI、IIC等常規(guī)通信接口；KF32A140系列可應用于汽車車窗、天窗方案，內置多路LIN CAN外設適配車載通信節(jié)點，128K大容量Flash，支持A/B 程序升級。

結語

“不積硅步，無以致千里”，芯旺微堅持發(fā)展核心技術從而在國內MCU領域占據(jù)了一席之地。值得一提的是，始于去年第三季度的車用芯片缺貨危機至今無解，MCU成為了“重災區(qū)”，招商銀行研究院研報顯示，幾乎所有的MCU交貨期都增加了兩個月以上。

芯旺微一直以來都很重視供應鏈合作伙伴關系建設，與一流的Foundry和封測廠建立長期合作，共生共榮，同時開設獨立的車規(guī)級器件產(chǎn)線，自建可靠性實驗室，以確保產(chǎn)能充足，供貨穩(wěn)定。目前該公司的交期為3～4個月，保持了業(yè)內最高水準。

未來，芯旺微會一直走在自研路上，為建立自主、可控、安全的國內供應鏈出一份力。
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