與消費級和工業級芯片相比,車規級半導體對產品的環境要求、可靠性要求和供貨周期要求較高,主要體現在:
(1)環境要求。汽車芯片的工作環境更復雜,有高振動、多粉塵、多電磁干擾、溫度范圍寬(-40~155℃)等特點;
(2)可靠性要求。汽車設計壽命一般在15年或20萬公里,整車廠對車規級MCU的要求通常是零失效;
(3)供貨周期要求。車規級MCU的供應周期需要覆蓋整車的全生命周期,供貨周期一般為15~20年;
(4)重新認證要求。在工業MCU上執行很多微小的工藝變化都不需要客戶或對MCU進行重新認證,但對于汽車MCU來說需要進行重新認證。
車規級MCU具有三大認證門檻,認證時間長、進入難度大。車規級MCU企業在進入整車廠的供應鏈體系前,一般需符合三大車規標準和規范:在設計階段要遵循的功能安全標準ISO26262,在流片和封裝階段要遵循的AEC-Q001~004以及IATF16949,以及在認證測試階段要遵循的AEC-Q100/Q104。其中,AECQ100分為四個可靠性等級,從低到高分別為3、2、1、0;ISO26262定義的ASIL有四個安全等級,從低到高分別為A、B、C、D;AEC-Q100系列認證一般至少需要1-2年的時間,而ISO26262的認證難度更高,周期更長。在考慮到芯片上車后還需要認證的時間,整體上車規級芯片從流片到相關車型量產出貨可能要3-5年時間。
車用MCU具有客戶認證壁壘,供應周期長,下游車廠完成認證后不會輕易更換供應商。芯片經過車規級認證為先行條件,后續還需要被整車廠認可,經過上車認證合格后才能批量供貨。同時一款車型的銷售和售后周期較久,同一型號芯片可穩定供貨5年甚至更久。長期以來,主流車廠的供應商資質被幾大芯片龍頭占據,他們的產品品質經過了長期的驗證,因此整車廠一般不會輕易更換供應商。
全球車用MCU市場由海外廠商壟斷,IDM廠商更具垂直整合優勢。較高的行業壁壘使得車規級MCU市場具備很高的市場集中度。2020年,海外廠商瑞薩電子、恩智浦、英飛凌、賽普拉斯、德州儀器、微芯科技、意法半導體這CR7的市占率達到98%。由于車規芯片對包括設計、制造、封測在內的全環節都有相應的要求,IDM廠商在制造和封測工藝上有自己的技術和積累,因此更有優勢。可以看到主流汽車MCU廠商均為IDM模式。
英飛凌收購Cypress,補齊英飛凌汽車電子品類,全力發展汽車半導體領域。根據IHS數據,2020年在車規級MCU領域英飛凌的市占率為23%,排名第三。英飛凌在收購了Cypress之后,補齊了汽車NORFLASH等產品品類,已經形成了從連接通信芯片、新能源汽車的功率芯片到自動駕駛所需的傳感器、控制器產品的全套解決方案。在MCU產品上英飛凌形成了針對汽車OEM制造商的全套解決方案平臺AURIX,進一步提升客戶使用的便捷性。
瑞薩的車規級MCU2020年市占率排名第一。瑞薩的車規級MCU目前已推出了RH850、RL78等多個系列產品。2016年瑞薩與臺積電達成生產28nmMCU的合作,于2018年發布世界首款28nm制程的車規級MCURH850,與之前的40nm制程的MCU相比具有更強性能和更低功耗RH850基于G3KH雙內核的32位MCU,通過驗證兩顆內核的運算結果一致性,能夠在故障發生時立即發現故障,從而提升安全性能。
振華航空芯資訊:為什么車規級芯片比一般的消費級芯片規格要求高?
發布時間:2022/11/3 15:20:00 訪問次數:184 發布企業:深圳振華航空半導體有限公司
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