近两年国内汽车电动化发展迅速,新能源汽车的产量销量都有大幅的提高。2023年国内新能源汽车销量高达1450万辆,同比增长超过60%,中国的新能源汽车正呈现出蓬勃发展的态势。
本文引用地址:随着汽车产业智能化、电动化、网联化的快速发展,车辆对芯片的需求也从单一向多功能、高性能发展,汽车行业的转型对车规级微控制器等电子零部件的需求也不断增加。对于国内半导体行业来说,新能源汽车的时代已经拉开了序幕,对先进制程的芯片需求不断增加。
MCU芯片已经广泛的应用于各种电子设备,包括消费电子、计算机网络、工控、汽车电子或医疗等领域。其中汽车电子领域占比约为30%,其市场需求不断增强。MCU在汽车电子的应用涵盖了窗户、空调、座椅等简单操作,包括但不限于车身控制、发动机管理、智能驾驶、ASAD、传感器融合等等。
车规级芯片根据实际应用场景的差异,对MCU规格的选择也有所不同。
8位MCU的成本较低并且易于开发,实现低端控制功能。目前主要应用在相对简单的基础控制领域,如空调、照明、车窗、座椅等低阶控制场景。
16位MCU也具备一定的计算能力和存储容量,可以实现中端控制功能:动力传动系统和地盘机构。动力传动系统如引擎控制、齿轮与离合器控制、电子式涡轮系统等等;底盘机构如悬吊系统、电子式动力方向盘等等。
32位MCU的运算能力较强,实现高端控制功能,满足数据高速处理的需求。主要应用于车身控制、多媒体信息系统、行车安全系统等领域,以及汽车安全系统和动力系统(预碰撞、驾驶辅助系统、ACC等)。
英飞凌、NXP、意法半导体等国际厂商占据了绝大部分的汽车芯片市场,而国内MCU厂商主要集中在消费电子和家电类等中低端领域,车规MCU的产品市场份额较小。
虽然国外大厂在汽车芯片市场的份额相比于国内数量多,但随着智能化进程的发展,国内MCU厂商也将市场拓展到汽车电子中,具备国产替代的能力汽车级MCU市场将不再局限于国际品牌,例如国芯科技、比亚迪半导体、旗芯微、先辑半导体、极海半导体等等。其中我爱方案网提供旗芯微、先辑半导体国产替代芯片方案,详细介绍如下:
旗芯微成立于2020年10月,是国内唯一拥有完整车用MCU8/16/32 bits开发能力的原生本土团队。基于多核ARM Cortex M/R/A架构构建面向汽车不同应用场景的高性能、高可靠性的片上系统,开发智能汽车高端控制器芯片。
FC4150F512芯片:
FC4150F512芯片属于FC4150产品家族的5V电压车规级MCU。FC4150产品系列是基于Corex-M4F内核的高性能车规级MCU,支持ASIL-B功能安全等级,AEC-Q100 认证,Grade 1等级,适用于汽车的BCM、BCM+、BMS、照明、电机控制、HVAC、TPMS和T-BOX等应用。
性能方面,FC4150F512主频高达150MHZ、内置512KB的Flash和128KB的SRAM,3.0V-5.5V的工作电压,带有6个CAN口,其中3个支持CAN-FD。并针对成本敏感的应用进行了优化。
该产品提供开源SDK软件包,驱动开发样例支持多个IDE:Keil,IAR, Eclipse。并且提供自主开发的MCAL软件,该软件遵守ISO26262功能安全开发流程,支持FULLAUTOSAR和单独AUTOSAR CAN/LIN/Ethernet协议栈应用。
FC7300系列芯片:
FC7300产品系列是旗芯微推出的国产首颗功能最齐全的域控制器芯片,该芯片基于5V车规级工艺打造,是基于多个Cortex-M7内核的高性能车规级HPU,并支持高带宽高可靠的片上嵌入式闪存记忆体,支持应用ASIL-D + ASIL-B功能安全等级多核配置,AEC-Q100 认证,Auto-Grade 1等级。
性能方面,FC7300F8MDT产品家族包含3个Cortex-M7应用核心,另外配备两个CM7锁步核,高达300 MHz主频。FC7300集成了众多高级通讯接口,带有10个CAN-FD口,1个千兆网口并支持TSN功能,支持高速网络功能并满足高实时性传输要求。支持其他多种协议接口的配备,使 MCU 能够处理多种类型传感器生成的大量传感器数据。芯片内部集成了8MB Flash及1.1MB RAM空间,Flash支持256bit的读位带宽并支持并行3路Flash访问来满足对Flash带宽的需求。提供176LQFP-EP, BGA320封装。
先楫半导体是一家致力于高性能嵌入式解决方案的半导体公司,产品覆盖微控制器、微处理器和周边芯片,以及配套的开发工具和生态系统。可用于车载显示、自动驾驶、底盘发动系统、电源控制等多个领域。
HPM6700/6400 系列
HPM6700/6400 系列产品是先楫半导体推出的高性能高实时 RISC-V MCU 旗舰产品,目前已经量产。与国际竞品相比,HPM6700系列芯片单核运行主频即可达到惊人的816MHz,在CoreMark跑分测试中,HPM6700获得了9220的高分,成功刷新了国际MCU领域的性能记录。
在具体性能方面,HPM6700/6400系列芯片采用RISC-V 内核,支持双精度浮点运算及强大的 DSP 扩展,主频频率创下了MCU 性能新纪录,是目前市场上高性能MCU的理想之选。此外,该系列芯片还配置了高效 L1 缓存和本地存储器,加上 2MB 内置通用SRAM,极大避免了低速外部存储器引发的性能损失。
HPM6700/6400系列芯片还拥有强大的多媒体支持能力和丰富外设接口,其适配的LCD显示控制器可支持高达1366x768 60fps的八图层RGB显示支持,支持图形加速功能,可支持双千兆以太网,IEEE1588,双目摄像头。并具有4个独立的pwm模块,每个模块可生成8通道互补PWM,及16通道普通PWM、3 个 12 位高速 ADC 5MSPS、1 个 16 位高精度 ADC 2MSPS、4 个模拟比较器等多个接口。
在安全性方面,HPM6700/6400系列芯片集成了 AES-128/256, SHA-1/256 加速引擎,支持固件软件签名认证、加密启动和加密执行。
HPM6300系列
先楫半导体推出的HPM6300全系列产品采用晶心Andes D45 RISC-V内核,支持双精度浮点运算。模拟模块包括16bit-ADC,12-bit DAC和模拟比较器,配以多组纳秒级高分辨率PWM,为马达控制和数字电源应用提供强大硬件支持;通讯接口包括了实时以太网,支持IEEE1588,内置PHY的高速USB,多路CAN-FD及丰富的UART,SPI,I2C等接口。
HPM6300的主频达到648MHz, 并具有FFA协处理器,能实现FFT/FIR快速计算,具备3个16位的ADC、10/100M以太网等,适合工业自动化、电网等行业应用,如工业自动化领域的伺服驱动器、PLC、工业控制器,电网的DTU、断路器等产品。