近期，一則關於國內車規級 MCU 的報導引起業界關注，報導稱「中國首家主攻車規 MCU 的晶片研發團隊 -- 蜂馳高芯（天津）科技有限公司在中新天津生態城正式註冊成立，註冊資本 1 億元，致力於高端進口晶片的國產替代。」
為什麼是「中國首家」？難道目前國內沒有車規級 MCU 公司嗎？筆者在汽車電子社群中做了市場調研，發現大家推薦的公司有的在做 SoC，有的只是有車規級 MCU 規劃，車載 MCU 真正實現量產的公司少之又少。
而全球的汽車市場對 MCU 的需求又是另一番景象。在汽車應用中，從雨刷、車窗、座椅，到車載娛樂信息系統，幾乎都會用到 MCU 晶片來實現控制。iSuppli 報告顯示，一輛汽車中所使用的半導體器件數量中，MCU 晶片約占 30%。在汽車向智能化的演進過程中，對安全、環保要求越來越高，因此對 MCU 的需求增長更快。IC Insights 預測，車用 MCU 銷售額將在 2020 年接近 65 億美元，隨後在 2021—2023 年器件漲幅逐步加大，最終預測年度將達到 81 億美元。
賽普拉斯半導體公司汽車電子事業部亞太區市場總監文君培向與非網表示，「汽車的電子化進程在加速推進，以國內汽車廠商比亞迪和奇瑞為例，十年前每輛車配置十幾個電子節點，現在每輛車超過三四十個電子節點；再看國外汽車品牌，一輛寶馬 7 中配置電子節點達到 200-300 個，假設每個電子節點外掛一個 ECU 單元，MCU 的需求量將出現數十倍的增長。而且這只是從大的網絡架構來看，延伸到層級下面，還有更小的電子節點。」
不難看出，在汽車整體銷量下降的大背景下，汽車晶片市場似乎並不悲觀，原因就是汽車的電子化帶來的潛在需求。
圖源 | Car and Driver
國內車載MCU版圖
據統計，2017 年全球 MCU 市場規模約為 170 億美元，其中汽車電子類晶片占比 17%。2019 年，汽車應用仍然是 MCU 最大的終端用戶市場，占 2019 年微控制器總銷售額的 39%左右。IC Insights 預測，隨著中國汽車電子和物聯網領域的快速發展，2020 年中國 MCU 市場規模將突破 500 億元。
傳統車用 MCU 市場仍然是瑞薩、恩智浦、德州儀器、英飛凌、賽普拉斯、意法半導體等國外半導體廠商的天下，同時高通、英偉達、英特爾等消費電子巨頭也在極力進入汽車半導體市場，那麼國產車載 MCU 廠商發展到了什麼階段？經過市場調研，筆者找到四家公司已經實現量產的國內公司，分別是傑發科技（四維圖新子公司）、上海芯旺微電子、賽騰微電子、中微半導體。
傑發科技（四維圖新旗下子公司）
傑發科技原本是聯發科旗下做車載產品的一個子公司，從 2010 年開始做車載信息娛樂晶片，在 2012 年實現量產，經過多年發展，其 IVI 晶片產品在國內後裝市場市占率接近 70%，隨後在此基礎上開始研發車載 MCU 產品。2017 年，四維圖新為了增強在車載服務方面的硬體實力，收購了傑發科技，傑發科技成為四維圖新旗下子公司。
2018 年 12 月，傑發科技推出了首顆車規級車身控制 MCU 晶片 AC781x 系列，基於 ARM Cortex-M3 內核設計，主頻為 100MHZ，通過了 AEC-Q100 Grade 1，滿足 -40℃到 125℃的工作溫度，並且實現了客戶端量產。關於 AC781x 系列晶片到目前的出貨量以及實際產品性能，與非網已經向四維圖新官方進行了諮詢，到發稿時還未收到正式回復。
上海芯旺微電子
上海芯旺微電子(ChipON)專注於汽車級、工業級混合信號 8 位 MCU、32 位 MCU&DSC 晶片設計，十多年來一直專注基於自主處理器架構的高可靠，高品質 MCU 器件的研發設計。ChipON 在工業級與汽車級 8 位 MCU 以及 32 位 MCU&DSC 採用了擁有自主 IP 的 KungFu8 和 KungFu32 內核處理器架構，迄今為止已成功向專業晶片應用市場輸送 KF8F、KF8L、KF8A、KF8TS、KF8S 等 8 位單片機產品，在 2019 年第四季度 ChipON 量產了基於 KungFu32 內核的 32 位 MCU。ChipON 為用戶提供了完整的工具鏈，包括 IDE 集成開發環境、ChipON PRO 編程軟體、 仿真編程器，真正實現從晶片內核設計到工具開發整個生態鏈的全自主。
賽騰微電子
賽騰微電子有限公司是一家面向汽車電子領域的集成電路設計企業，專注於汽車 / 新能源汽車用控制 SoC/ MCU 晶片、功率驅動器件以及相關應用方案開發與產業化。2019 年 7 月，賽騰微宣布針對汽車 LED 尾燈流水轉向燈而量身定製的主控 MCU 晶片 ASM87F0812T16CIT 已通過國內知名汽車廠家一系列上車測試認證，出貨量超百萬顆。
據官方介紹，ASM87F0812T16CIT 是一款針對汽車 LED 尾燈控制而專門定製開發的高性能專用 MCU，該晶片選用通過 ISO/TS16949 認證的汽車級 0.11um 嵌入式快閃記憶體工藝製造，內置全溫全壓高精度（<±0.3%）時鐘振蕩器、邊緣捕獲 PWM 與高可靠的 Data EEPROM 等專用電路模塊，使得 LED 尾燈流水驅動控制更為簡潔，呈現效果更加完美，同步視覺辨識度更為鮮明。
中微半導體
中微半導體成立於 2001 年，公司立足於 MCU，以「讓中國都有中國芯」為企業願景，公司已經成功開發了四百多種晶片產品，產品覆蓋工業控制、醫療電子、電機控制、家用電器、消費電子等各大領域。到 2019 年 12 月，中微半導體累計晶片出貨量 60 億顆。
2018 年 3 月，中微半導體子公司北京中微芯成成立，專門研發高端工業類汽車級 32 位 MCU 產品，這個團隊很多成員都有在瑞薩公司工作的經歷，因此中微半導體具備了進入汽車領域的技術基礎。中微半導體有限公司副總經理柳澤宇介紹，中微半導體進入汽車領域會從後裝市場切入，比如電機控制、中控面板等一些風險比較小的應用。
國產車載MCU發展的癥結
為什麼國內針對消費領域的 MCU 公司比比皆是，而做車載 MCU 的公司卻寥寥無幾？帶著這個疑問，與非網記者採訪了車載 MCU 領域的幾位資深人士。深圳市航順晶片技術研發有限公司創始人兼首席戰略家劉吉平對與非網表示，「國內 MCU 廠商做車規級 MCU 的公司比較少，因為如果想做好車規級 MCU 需要選擇更高的工藝，同時，對設計團隊的技術要求較高，而且產品的良率要達到一定水平，目前看，國內 MCU 公司都選擇先從消費類和工業類開始。」
《汽車電子設計》公眾號主筆人朱玉龍分析，「車載 MCU 的認證過程很複雜，而且對品質的要求非常嚴苛，一旦出現問題需要索賠。可以看出，車載 MCU 產品投入大，短期內很難作出成果，對於商業公司來說技術難度大，而且從盈利角度講不是很划算。」
傑發科技的第一款車規級 MCU 晶片用了三年時間才完成設計、研發與測試等階段，四維圖新副總裁、AutoChips 傑發科技副總經理萬鐵軍也表示，「車規級 MCU 晶片因研發周期長、設計門檻高、資金投入大，使得國內廠商對車規級晶片產品望而卻步。」
賽騰微的 ASM87F0182T16CIT 從晶片設計、投片生產、封裝測試到方案開發、調試、再到上車調試、認證、歷經三年時間，其中為滿足汽車級應用所做的各項可靠性測試（老化測試、EMC 測試以及帶電溫循測試等）就長達近一年時間。賽騰微總經理黃繼頗博士表示，「汽車電子晶片的研發、驗證到整車廠的採購每一個過程都是步履維艱，反覆測試驗證，即使發現一顆產品有問題，也必須從頭到尾盤查所有環節，找到根本原因和採取有效的解決方法，整個管控過程相當嚴苛。」
汽車晶片認證這道坎兒
從賽騰微和傑發科技的產品研發進程能夠看出，一款汽車晶片從研發到通過認證最少需要三年時間，究其原因就在於認證流程。一款晶片要進入汽車領域，必須取得兩張門票，第一張由北美汽車產業所推出的 AEC-Q100（IC）、101（離散元件）、200（被動零件）可靠標準，第二張門票是要符合零失效的供應鏈品質管理標準 ISO/TS 16949 規範。
只看溫度要求一項就定義了 5 個等級：
如果車載 IC 產品要達到 Grade 3，應力測試流程至少要做到兩種測試條件之一，-50～85℃做 500 次循環，或者 -50～+125℃做 1000 次循環。可見，溫度測試的時間成本就非常高。
再看消費電子產品，一般壽命約 1-3 年，車載產品則 10 年起步，甚至要達到 15 年的壽命周期，對應的車載電子元器件自然也要滿足這樣的壽命要求。
南京芯馳半導體是一家自動駕駛及智能汽車核心處理器晶片和高性能工業處理器晶片研發公司，致力於智能汽車核心晶片和高性能工業微處理器等半導體產品的研發、量產、銷售。其負責人在接受與非網採訪時候表示，「芯馳半導體目前只有 SoC，還沒有 MCU 產品，做 MCU 的難點就在於車載產品的故障率要求小於 1 個 PPM，使用周期 20-30 年，壽命 15-20 年，技術難度遠遠大於消費電子類晶片，而且認證周期長，研發成本高。關鍵是，一旦汽車產品出現問題可能會導致傷亡事故，因此，對產品的可靠性、穩定性、一致性要求很高。」
2018 年 4 月，均勝電子的子公司均勝安全系統（JSS）以 15.88 億美元收購日本高田資產，這就是一起因為汽車安全問題導致的破產案例。日本高田本是一家全球領先的汽車安全系統製造商，成立於 1933 年，主要產品包括汽車安全帶、安全氣囊系統、方向盤、主動安全電子產品及其他非汽車類安全產品。與寶馬、奔馳、大眾、福特、通用、豐田、本田和尼桑等都有長期穩定的合作關係。2016 財年，高田的營收達到 64 億美元。
由於氣體發生器設計瑕疵，高田問題氣囊至少造成全球 17 人死亡、超過 180 人受傷。召回涉及全球約 1 億台安全氣囊，包括福特、大眾、特斯拉等 19 家汽車企業。持續不斷的召回以及賠償令高田不堪重負，不得不申請破產保護，一代巨頭黯然落幕。
由此看出，車載 IC 產品對品質的要求苛刻，而且後期風險也極高，對於公司的技術積累和資金實力有很高的要求，中小型 IC 公司一般都會從消費類和工業類開始起步。
雖然車載 IC 產品，尤其是車載 MCU 認證很難，我們也看到國內 MCU 廠商在一直前行，四維圖新的傑發科技、賽騰微電子、上海芯旺微電子已經成功推出了符合國際汽車標準的 MCU 產品，中微半導體也已經規劃車載 MCU，蜂馳高芯也制定目標，計劃通過六年三階段的持續投入，打破國際車載半導體國產自主研發高性能車載晶片空白。
路途雖艱，前行者一定會達到，打拚在汽車市場的國產車載 MCU 廠商也是堅韌不拔的前行者。