芯旺微丁晓兵:国产车规芯片的自主创新与突破
未来5-10年新能源汽车渗透率不断提升,半导体产业会从当前400-500亿扩展到1300亿由中国科学技术协会、北京市人民政府、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输
未来 5-10 年新能源汽车渗透率不断提升,半导体产业会从当前 400-500 亿扩展到 1300 亿
由中国科学技术协会、北京市人民政府、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局联合主办的第四届世界新能源汽车大会(WNEVC 2022)于 8 月 26-28 日在北京、海南两地以线上、线下相结合的方式召开。其中,北京会场位于北京经济技术开发区的亦创国际会展中心。
大会由中国汽车工程学会等单位承办,将以 \" 碳中和愿景下的全面电动化与全球合作 \" 为主题,邀请全球各国政产学研界代表展开研讨。本次大会将包含 20 多场会议、13,000 平米技术展览及多场同期活动,200 多名政府高层领导、海外机构官员、全球企业领袖、院士及行业专家等出席大会发表演讲。
其中,在 8 月 26 日举办的技术研讨:\" 车规级芯片技术突破与产业化发展 \" 上,芯旺微电子总经理丁晓兵发表精彩演讲。
以下内容为现场演讲实录:
很荣幸有这个机会跟大家分享芯旺微这些年做车规芯片的经历,我们是 2012 年成立,在车轨芯片上也经历了很多年的风风雨雨。公司以做 MCU 为主,MCU 的特点是四高一低(低功耗、高可靠、高集成度、高一致性、耐高温),我们的 MCU 和市场一般的做法不一样,我们创建了一套 CPU 的智能体系架构,我们叫它 \" 功夫系统 \"。从 8 位、32 位、DSP 多位一体的核心架构,以这个为基础综合的混合技术,在 MCU 行业进行深耕,这几年产品主要集中在工业的汽车的 MCU 市场上。对耐受条件比较苛刻的市场,作为通用的 MCU 架构来说,它找了最终的市场结合,正因为这些特殊的电器特性的要求,才让它比较成功的商业化。现在每年出货应该超过 1 亿颗。
2012 年公司产品进入到汽车后装市场,和现在不太一样,汽车整个行业还是处在电动化的初级阶段。很多窗户还是手摇窗,很多市场是汽车后改装市场,2012 年整个芯片行业还不像现在这么火,经过三四年的艰苦的创业,到 2015 年每月出货量达到 2 万颗,销售市场遍及全国各地,以及俄罗斯、东南亚、南非等汽车后改装市场。
在 2019 年,我们发布了全系列的车规产品,基本上集中在车身控制上,到 2020 年进行了量产,基本在车身控制上实现了全部覆盖。现在的产品在底盘和动力起来开始应用。
国家集成电路重点税收是 10%,这对行业是一个重要的支持,国家这几年对芯片行业费率非常大,高性技术的产业税率是 15%,重点企业可以做到 10%。我们认为芯片行业尤其是工业和汽车行业还有一些高端生命科学,就是医疗这类行业,其实是一脉相承的。一个产品从开始设计到量产,需要 3-5 年的时间,现在要快一点,因为现在整车厂速度加快了。
我们核心竞争的角度看,处理器的角度,实际上全 IP 自研化,从 8 位、32 位多到核,尤其是 8 位等等的共享。从 MCU 特点比较鲜明,实际做起来面非常广,赛道铺的非常宽,这个产品复杂程度虽然和产品不同会很不一样,所以它里面一个复杂的产品覆盖了非常多的 IP。我们特点 IP 基本都是自己做的,这类 IP 基本分为几大类,第一个处理器内核,另外一个存储,耐高温的存储。这次带给我们为什么不能很好的复制过来,实际全球半导体制造商,实际真正能够有耐高温的技术平台不是太多的,而且车辆比较有限。另外的是模拟 IP 和数字 IP,数字 IP 看上来比较平易近人,相对来说从 DMI 等等有很多做的通信,消费领域也有。
另外,还有一个就是质量体系,这在车规体系里跟消费类不太一样的地方,车规里面更多的是,首先第一个符合 ISO/TS16949 的标准,会严格按照过程追踪到封装、制造整个过程。另外,全球化平台,德国大众等等基本已经在用了。
我们是独立于 MIPS、ARM、RISC/V 架构,最终希望做到从简单到复杂、从单核到多核,同一套开发系统,对用户来说实现同一套用户的知识产权积累。
在 32 内核部分,首先看 32F 内核,功能是处在计算和 MIPS 第一代和第二代的规模,和内规模比较小,功耗比较低,短指令级特别多,用 16 级取代 32 位的指令级。第二个就是 DSP,第三个就是多核的,多核是在 3-6 核之间,这样容量在 300-6000,基本覆盖了车的底盘动力,到新型网关,再往上就是新的市场了。
在 MCU 等级上,质量体系要求 QM 级别,并且要求通过 AI 的辅助系统 2022D 等级。目前从市场 8 位覆盖到 32 位,有日本的瑞萨等等都是以 32 位为主。从 2019 年 32 位产品发布以来,经过不变演化,到后年的时候应该发展多核的,这个主要在底盘、动力、电池这块。
我们的产品发展以 MCU 为核心,也覆盖了其他的产品线。比如有射频和信号链,MCU 在信号链占产品 67% 左右,像 AI 或者是座舱占 25%,功率和存储这边占到百分之十几,我们公司的主要市场集中在 MCU 以及对应周边的外部器件上。
目前市场应用主要是车身,汽车照明,BCM 的座舱、T-box 车联网。照明这块做的比较多,再一个汽车电源与电机,这块主要有一些温度要求,甚至最高的是 150 度。底盘和动力系统很多要求 -B 等级。另外就是智能座舱和辅助驾驶,更大的是大算力,主控 MCU 是会一款 -D 的,保证功能安全,目前市场上都采用这种。第一个这是市场的开发难度,第二个保证系统安全。
我们的产品不是 P2P 兼容的,很多有自己的特色,151、141 这些不会和市场兼容,而且这些规格市场上没有。我们自己 141、151 这种,这种规格里有很多是市场上,我们根据行业的理解,自己定义的市场。像 TAC 等等坐舱、人机交互上有很多应用。在 152、153 这里放落很多 KF 在里面,尤其是 T-box 做新型的网关,我们根据市场自己定义生产的。
另外,再介绍一下比较有特色的 146、156,这是第一代 5V 的产品,这个产品基本车身应用的,它有一些特别电机或者是 KFD 应用,或者市场上这些产品也能够比较快速吻合起来。今年又发布了新的产品叫 A136,它的特点是小,体积非常小,最低是 4×4 做开关标准化的产品。
在年底的时候,我们要发布 158,这个也是符合 -B 要求的,在这里最高有 8 路 CAN-FD 接口,12 路 LIN 接口,现在在市场上也很难看到这种规格产品,它的应用就比较更宽泛一点。从车身到车灯、座舱、仪表、热控制器、辅助驾驶、网关市场等等。
我们的 8 位产品在国内市场上,客户差异很大,因为很多车型或多或少有一些应用。但是实际上这个不是很特点的事,因为一个车里有 80 多个 MCU,有的有 1-2 个,有的 7-8 个。这两年新出的车里,或多或少都有 MCU 在里面,从荣威、红旗、东风、长安、理想、比亚迪等等。
这是 32 位产品应用,32 位市场面会更广一些,但是它数量并不比 8 位多,因为 8 位小开关车身上到底,到车灯上更多。现在主要应用在充电枪、TBOX、AVAS、BCM、BMS、仪表、Efuse、OBC、ABS、EPB 和 EPS 等核心零部件。这里大家可以看一看,基本在国产车甚至国资或者独资车,纯外资的车基本都在应用。最早在全球性应用的是现代和大众的充电枪。
目前 MCU 对我们公司的挑战,作为新兴的品牌,在往上复杂应用的时候,不可避免的需要和更多的第三方供应商配合。因为汽车行业其实比较特别的行业,链条拉的比较长,不仅仅是产品制造行业,其实服务行业还是有很多配套。这个有点跟 15-20 年以前处理器的方式很像,有很多第三方公司专门给处理器做配套,在汽车领域是同样的。从测试、软件开发、到调试的平台,尤其是软件开发平台,我们现在和其他软件平台合作,AutoSar 基本对接上的,我们自己开发的 MK2 合作的。MK2 成本非常高,包括软件都是收费的,未来会选择性的去开发。
现在回想一下,为什么选择 ChipON 对企业来说,进入一个新的行业站稳脚跟,还是在行业里赚快钱都要面临很多的挑战。从技术上,我们做自身愿意做的事情,从处理器内核,从兴趣做的,但兴趣不能当饭吃,所以后来找到适合我们的市场就是供应和市场市场,CPU 就慢慢迭代进来了。另外要沉得住气,IP 的全自研给我们带来很大好处,中国很多完整车规 IP,所以需要用户自己搭,这样就有好处,我们在任何一条生产线上,只要生产能够保证,IP 能用我们自己能解决,包括 Flash IP 我们有团队来解决。再一个在车规行业,包括 MCU 特点它和模拟有点像,最后是大的产品矩阵。单独一两款产品或者四五款产品,如果不能覆盖市场,车企为什么把我们当做合作伙伴,什么条件下成为车企的合作伙伴,我觉得是除了质量以外,还要有产品矩阵,产品要全。特别是跨国公司,他们累计的产品矩阵可能要到大几百种到千万种型号,国内更多公司面临这种挑战,在未来两三年以内,把自己产品矩阵扩展全。如果手里有两三百种的时候就能做很好的产品矩阵,所以大家面临更多挑战是在竞争过程中,形成自己的产品矩阵。
另外就是技术服务能力,我们可能有 10% 左右的人是做技术支持的,对于车厂、Tier 1,目前服务的速度要求更高,尤其是去年和今年。去年和今年的项目非常快,2-3 个月经过一系列认证就可以快速开发出来上车,这个给客户服务提供很大挑战。怎么快速跟上 Tier1 或者车厂的节奏,我的感受最深车厂还是灯火通明,有大量人在加班,前面这些年来,市场迭代的速度会越来越快,外部因素会更加不确定性,要求我们自己的反应速度越来越快,所以技术服务能力要求配备更加全。
另外,大家在合作过程中商务政策要稳定,把目标放的更长远一点,大家形成稳定的战略计划,快钱有快钱的赚法,长久钱有长久钱的赚法,希望大家不要放在短暂赚钱上,把目标放的更远一点,形成更深层次的战略合作,形成信赖的合作关系。这是中国汽车产业,尤其是新兴的汽车半导体产业面临的挑战。去年价格涨的这么厉害,我在这里也呼吁汽车产业链不仅仅是芯片设计公司,封装厂、测试厂稳一稳,在过程中成本增加了可以适当涨一点,但是毛利不要提高过多。
整个汽车产业链更多的是在发展,或者是萌芽阶段,未来 5-10 年新能源汽车渗透率不断提升,半导体产业会从当前 400-500 亿扩展到 1300 亿,希望大家成为这个过程的探索者、创新者,最终成为突破者。
我就讲这么多,谢谢大家。
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)
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