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“慕”名而來!芯旺以創新技術鞏固國產車規級MCU市場地位

有著“中國電子行業風向標”之稱的2020年慕尼黑上海電子展於7月3-5日在國家會展中心(上海)盛大召開。本屆慕尼黑上海電子展以“融合創新,智造未來”為主題,聚焦精密電子生產設備和製造組裝服務,全面展示電子製造核心科技。作為IC設計環節的重要一員,國內MCU前沿企業上海芯旺微電子技術有限公司(ChipON,以下簡稱“芯旺”)攜多款性能出色MCU產品重磅亮相本次行業盛會,吸引了眾多業內人士關注。

圖:芯旺展位人氣高漲

各個擊破,攻下車規級MCU城池

據芯旺VP丁丁在《國際汽車電子和電動車創新論壇》中表示,車規級MCU是芯旺本次參展的重要產品。

圖:2019年全球汽車半導體產值

數據來源:Gartner

據Gartner 報告顯示,在2019年全球汽車半導體產值對比中,歐洲汽車半導體產值高達150億美元,而中國僅10億美元,產值佔國產汽車半導體市場需求不到3%的比例。國產汽車半導體遠遠供不應求,廣泛依賴進口產品,其中國產車規級MCU情況更為極端,產值佔比幾乎為0。究其根本,這與車規級MCU存在較高技術壁壘和配套資源有關。

圖:芯旺VP丁丁在《國際汽車電子和電動車創新論壇》中演講

據丁總介紹,汽車半導體產品呈“多-長-高-高-大”特徵,具體來說就是車規標準多;研發周期長,2年起步;隱形成本高,必須確保可靠性的質量管理投入 以及實現DPPM個位數的質量管理投入 ;配套要求高,這體現在車規MCU研發、生產、封裝等製造全環節中;此外,為保障交通安全,車規級MCU的連帶安全責任大。

其中僅車規標準的規範認證就令部分企業難以企及。國際汽車電子協會對車規MCU推出以下三種標準規範,以確保汽車電子產品的安全運行。

AEC-Q100可靠性標準;

符合零失效(Zero Defect)的供應鏈質量管理標準IATF 16949規範;

符合ISO26262標準的ASIL功能安全保證級別。

這些認證提高了MCU企業進軍汽車市場的門檻,“長-高-高-大”也進一步加大了車規MCU的研發難度。不過,芯旺已一一攻破。

圖:芯旺車規級MCU滿足AEC-Q100質量認證

丁總表示,作為從2009年國內較早正式推出車規MCU領域的企業,經過十數年的發展,芯旺利用多年來的技術積累和開發經驗,做到了從芯片的設計、製造到品控,每個環節均滿足汽車電子的標準規範,並通過持續投入自建可靠性實驗室,來保障產品合規,助力車規級MCU的發展和探索,並以此長期樹立國產車規級MCU的標杆。

三大創新,奠定國產車規級MCU領先地位

深耕車規MCU多年,芯旺要做的還遠不止推出符合車規級的MCU產品。芯旺曾在2009年推出的大中華地區首顆既集成100萬次擦寫壽命的EEPROM又可以工作到125℃環境溫度的Flash型MCU,以此為起步,據丁總總結,經過多年來卓越而有成效的努力,芯旺已經在車規級MCU技術上取得三方面的創新突破。

創新一:自研KungFu自主內核

談及國產芯片自主處理器內核,丁總有些感慨,今天國產芯片被處處“卡脖子”說到底是因為沒有長期的堅持發展基礎技術,拿來主義最終的結果只有被控制。為了避免這種情境同樣發生在國產汽車MCU領域,芯旺從源頭出發,鑽研構建了KungFu自主內核。

圖:KF32A151入門級評估板

丁總強調,如果僅僅是采取跟隨策略或定位“國產替代”,是無法在32位MCU市場實現超越的。緊貼客戶需求,打造出具有差異化創新的產品,才能真正彎道超車,突破國外壟斷。因此長期來看,國產化替代是一個階段性機遇,但不是目標,自建生態系統、深入應用場景、做好自己才是構建技術生態和產業生態,探索適合中國的發展模式。

丁總特別指出,自2019年芯旺在自研架構上已經在32位MCU上取得突破性進展,2019年下半年,芯旺針對汽車市場一口氣推出了17款車規級MCU,為打破國內車規級MCU一直以來被國外巨頭壟斷局面貢獻了一大批生力軍。目前芯旺8位和32位MCU均採用基於自有專利的KungFu自主內核,在當前中美貿易摩擦的背景下,不存在芯片IP授權“卡脖子”問題,也沒有被禁用的風險。

創新二:兼顧性能與功耗的平衡

創新性的架構令國產MCU的性能達到了新高度,特別是在32位MCU領域,基於“KungFu”架構的KF32系列在保證和提升高可靠性能的同時,進一步實現了在低功耗、高可靠、高性能三方面的極致均衡,補齊了三者無法全部兼容的短板。

圖:芯旺開發工具鏈

為了實現自有架構的易用性,芯旺在生態工具鏈上也作出了創新性布局。丁總強調,“MCU的應用不是點,而是線除了芯片,芯旺同時為開發者提供自主研發的開發工具,包括集成開發環境、C編譯器和仿真器,真正意義上實現了從芯片到工具鏈的全自主。”在成熟的生態鏈環境下,基於KungFu32架構的MCU產品應用門檻極低,“對一個原本使用Arm架構MCU的工程師來說,最快一天,最晚一周就能上手KungFu系列MCU應用,在不同架構MCU應用之間切換基本不存在挑戰。”

車規MCU創新三:滿足外設資源的多樣性

為了適應當前汽車電子的多樣化需求,芯旺MCU採用了豐富數模混合外設以及多達6路CAN接口等特色設計,以達到外設資源的多樣性效果。在汽車接口方面,芯旺單芯片可提供: CAN2.0: UP TO 6和CH LIN2.0: UP TO 4 CH兩種模式;在功能外設方面,單芯片可提供豐富的數字外設和模擬外設,滿足汽車控制域的控制需求。

基於三大技術創新,截止2020年上半年,車規MCU產品型號已經接近30款,其中32位MCU就覆蓋48M、64M、120M三大系列。

圖:芯旺車規級32位MCU

產品應用覆蓋車身控制、汽車電源與電機、汽車照明、儀表輔助與車聯網、雷達等汽車前裝應用場景。

圖:芯旺車規級MCU汽車照明應用場景

回顧芯旺的車規級MCU發展歷程,丁總總結道,從2009年的早期探索到如今車規MCU的大規模應用於汽車前裝,從8位車規MCU到32位車規MCU,漫長的過程中有工藝技術的積累,有設計技術的積累,有可靠性測試驗證技術的積累。芯旺的車規級MCU研發與突破並非一蹴而就,而是經歷了諸多漫長而又痛苦的過程。芯旺是在不斷堅持下才迎來突破,不斷積累技術量變才引起質變,以創新技術奠定了其當下國產車規級MCU領先的地位。

緊隨趨勢,覆蓋四大主流MCU應用領域

技術上的挑戰逐一克服,也讓芯旺從一開始專注的汽車級、工業級 MCU 領域出發,邁向了更大的MCU應用領域。

圖:芯旺MCU產品

在本次展會上,芯旺展出了8位/32位兩條產品線的MCU產品。其中,據芯旺現場工程師介紹,基於KungFu32自主架構的KF32A、KF32F、KF32L、KF32LS等四個系列32位MCU產品分別定位於汽車電子、工業控制、AIoT三大方向。車規級KF32A系列主要應用在汽車BCM(車身控制器)/ECU、T-BOX、門窗控制、空調、照明、逆變器、倒車雷達等;工業級KF32F系列著力應用在電機、伺服、電源、逆變器領域;KF32L系列和單組電源型KF32LS系列,專注的應用領域主要在AIoT、智能家居、儀表控制、可穿戴設備、語音識別、指紋識別。

圖:芯旺FAE經理盧恆洋發表演講

值得注意的是,據芯旺FAE經理盧恆洋在展會同期活動《國際嵌入式系統創新論壇》中發表主題演講《ChipON MCU 在物聯網中的應用》中介紹,芯旺針對AIoT市場推出的產品系列極具特色優勢,根據實現功能的不同,芯旺AIoT產品主要可以分成Touchkey型MCU和高性能混合信號MCU,前者主要適用於觸控式人機互動設備,如智能音箱、智能台燈、智能面板等;後者側重滿足設備實現生物識別和語音識別等生物識別功能。

圖:芯旺AIoT系列MCU產品

高性能混合信號MCU中的典型是KF32L530。KF32L530是一款應AIoT場景而生的通用型MCU,可廣泛應用於手持智能設備、智能家居、智能網關、溫控器、智能醫療等設備中。

圖:KF32L530在智能門鎖中的應用優勢對比

圖:KF32L530拓展級評估板

據盧經理介紹,KF32L530採用了MCU+TouchKey+RTC+音頻IC四合一設計,既在節省了物料成本的基礎上為主流的生物識別方式提供了實現通路,又以高集成度的方式平衡了低功耗和高性能需求。監測顯示,基於KF32L530的智能門鎖方案整體待機功耗可低至10uA。與傳統分立方案智能門鎖產品的功耗相比,幾乎節約了一半的功耗。

針對不同場景的特色化設計優化,是芯旺MCU立足於不同領域應用的根本,也是其創新能力和技術實力的體現。

成就非凡,芯旺MCU屢獲認可

觀察芯旺的發展之路,不難發現,在強悍的技術自研實力支撐下,芯旺選擇了國內鮮有企業走的全自主可控差異化道路。經過廣泛的市場驗證,芯旺這條路已然走通並持續受到業內廣泛認可。

2020年6月28日,經過IC產業人士、系統設計工程師以及媒體分析師團隊歷時7個月的層層選拔,芯旺憑借全自主IP “KungFu”內核架構處理器的32位MCU完整生態鏈和優秀的市場表現,在“2020年度中國IC設計成就獎”評選活動中脫穎而出,成功斬獲“2020年度中國IC設計成就獎之五大中國創新IC設計公司獎”,贏得了業界同行和用戶的一致好評。

圖:芯旺獲“2020年度中國IC設計成就獎之五大中國創新IC設計公司獎”

這是芯旺繼獲“2018年度最佳MCU設計獎”“2019年度最具創新精神IC設計企業獎”和“2019年度最佳國產MCU獎”等業內嘉獎後再次得到業界認可,連續三年中,芯旺已經包攬了多項IC設計行業大獎。

芯旺的技術與市場道路備受認可,也正在驗證著在中國龐大的市場基石以及國家政策支持IC國產化的背景下,國內MCU廠商將迎來新一輪高速成長。這些企業儘管後發於人,但仔細觀察其發展路徑,會發現它們正在顯現強勁的後發優勢,不容忽視。

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