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着眼未来,英飞凌剧透三大发展方向

根据TechInsights发布的数据,在整个2024财年,英飞凌累计交付了94亿颗汽车电子部件,考虑到2024年全球汽车销量为9006万台,英飞凌电子部件平均单车搭载量超过100颗。在车用微控制器(MCU)产品领域,2024年英飞凌市场份额增长至32.0%,再次成为全球排名第一的汽车微控制器供应商。

放眼全球市场,英飞凌在全球汽车半导体市场中占据13.5%的市场份额,保持全球第一车用半导体供应商的市场地位。在中国、欧洲、韩国市场均保持排名第一的位置,日本、北美地区也位居第二。值得一提的是在中国地区,英飞凌汽车半导体的市场份额为13.9%,高于全球平均值。

在中国市场中,英飞凌汽车业务深入践行公司“在中国、为中国”的本土化战略,持续推动全面的本土化布局。目前汽车业务面向相关六大产品线,均制定并推进了针对当前主流产品乃至下一代产品的本土化计划。特别是在本土化生产维度,主要的举措包括:第一,充分利用英飞凌无锡自有后道生产工厂;其次,基于现有中国本土生产伙伴的合作,进一步深化扩展与前道和后道生产伙伴的合作;第三,通过本土化的产品定义满足中国市场需求。以英飞凌最新一代采用28nm先进工艺制程的AURIX™ TC4x系列微控制器产品为例,该产品将在中国本土生产,说明英飞凌正在将先进的工艺制程和技术纳入本土生产体系。

综上可以看出,英飞凌汽车业务的本土化生产有两大核心优势:一是覆盖范围广,所有本土化生产的产品组合叠加起来,可以覆盖主流的汽车应用;二是其本土的生产制造在工艺制程和技术上具有先进性。

未来,汽车MCU有哪些发展方向,英飞凌基于RISC-V的下一代MCU进展如何,还有哪些方面值得关注。带着这些疑问,笔者参加了英飞凌“车规级MCU技术趋势及热点应用”交流会,详细了解英飞凌对未来技术方向的规划和看法。

英飞凌科技副总裁、英飞凌科技汽车业务动力与新能源系统业务单元大中华区负责人仲小龙,图源:英飞凌

01.

汽车RISC-V的最新进展,虚拟原型机已就位,初代产品开发正在进行中

英飞凌一直是汽车RISC-V产品路线的坚定支持者,同时也是行业先驱和探路者。根据规划,未来英飞凌汽车RISC-V MCU产品系列将纳入 AURIX™品牌之下,拓展现有的汽车MCU产品组合,英飞凌科技副总裁、英飞凌科技汽车业务动力与新能源系统业务单元大中华区负责人仲小龙指出。

当前,英飞凌基于RISC-V的下一代MCU的首个虚拟原型机已经就位,可以提供给生态系统合作伙伴进行前期的适配和开发,如工具链、OS、底层软件和中间件的开发等。

对于选择RISC-V架构的原因,英飞凌做出了详细的解释。

关键的出发点是为了满足SDV(软件定义汽车)时代集中式电子电气架构的开发要求。在集中式电子电气架构下,域控制器功能增加,相应地对MCU也提出了新的要求,比如需要在保证实时控制的确定性和低延迟的前提下,具备高性能和高吞吐量来处理大量的并行任务;在跨域、跨功能、跨平台的协同开发上,需要提高软硬件开发的复用性和可扩展性,从而支持客户缩短产品开发周期并加速产品迭代;确保高可靠性和安全性。

RISC-V架构可以通过一个统一的平台来满足上述需求,并通过其差异化优势在SDV/AI定义汽车趋势下赋能汽车产业的变革。其核心特点包括:通过开放标准加速硬件开发;采用精简指令集可加速软件创新;灵活的模块化组合和可扩展性能够覆盖平台化设计需求,也就是说覆盖从低端到高端的MCU多样化设计要求,适配汽车应用全场景。

补充一点,今年8月,英飞凌完成对Marvell汽车以太网业务的收购,提升自身在汽车通信领域的实力,以应对未来电子电气架构的要求。通过此次收购,英飞凌将把Marvell汽车以太网产品组合的优势与自身现有的微控制器及系统专业能力相结合,从而为客户提供更全面的解决方案。

需要正视的是,汽车RISC-V落地依然充满挑战。对此,英飞凌表示,作为全球领先的汽车MCU企业,英飞凌有责任为下一代MCU的技术演进路径寻找新的方向,开辟更多的想象空间和实践方法,从而为客户提供更加多样化的选择。

英飞凌坦言,汽车RISC-V MCU的发展当前还处于初期阶段,它的应用挑战不仅来自于技术层面,还来自于生态层面。反过来讲,上述挑战也正是英飞凌可以发挥优势的地方。

在技术层面,汽车MCU对外设的性能和整个芯片的安全性、可靠性和鲁棒性有着很高的要求,而单纯依赖内核架构无法完全满足上述需求。得益于强大的MCU研发能力储备,尤其是多年深耕汽车MCU所积累的高可靠性、高安全性的设计理念和经验,英飞凌可以将RISC-V内核架构本身的优势与自身在车规MCU领域的相应设计理念和高质量标准相结合,让其正在规划的RISC-V MCU产品系列在满足高性能、高安全等级、高可靠性的汽车应用需求的同时,实现良好的可扩展性和平台化优势。

在生态层面,RISC-V当前面临的主要挑战是生态的碎片化问题。如何破局?英飞凌利用其合资公司Quintauris作为代表,开展RISC-V在指令集架构、配置文件、平台上的规范化工作。在此基础上,包括工具链和软件厂商在内的生态系统合作伙伴及客户可以进行工具链和底层软件的搭建,以及中间件和应用层的开发,满足不同应用场景的个性化需求。本着“生态先行,生态共建”的思路,英飞凌的愿景是基于自身对汽车客户全应用场景的深刻理解,与工具链和软件厂商等生态系统合作伙伴密切协作,共同搭建强大的汽车RISC-V生态并推动其走向成熟。

另外要强调的是,英飞凌从一开始就着手推动本土汽车RISC-V生态的建设,依靠国内产业链的创新能力推动RISC-V的发展及其在汽车领域的落地应用。

当然以上挑战尚需时间去解决,英飞凌表达了致力于引领RISC-V成为汽车行业开放标准的决心,以及与产业链所有生态系统合作伙伴共建共赢的承诺。

与此同时,英飞凌会持续对现有MCU产品组合进行拓展和升级。以AURIX™ TC3xx系列MCU为例,从2026年起,英飞凌将为部分TC3xx产品,包括TC39x、TC38x、TC377提供400MHz的升级选择。扩展后的TC3xx产品系列将持续供应至2045年。此外,英飞凌目前正在主推的AURIX™ TC4x产品系列,也将延续其在业内取得的显著成功,在未来还有更多的产品料号陆续实现量产。

02.

打通中央架构毫米波雷达应用瓶颈

随着高阶智驾的发展,汽车域集中式+中央集中式电子电气架构同样也在影响着毫米波雷达的发展。中央架构雷达便是在该需求下产生的新型毫米波雷达架构。

中央架构雷达是指在毫米波雷达射频前端的原始数据直接传输至域控制器中进行中央计算式的信号处理。

中央架构雷达主要有两大优势:

一是毫米波雷达端侧只保留射频前端,本体功耗低、尺寸小,毫米波雷达成本进一步降低,点云数量更高。

二是雷达原始数据的输入,可以更好地实现与视觉信号的前向融合,甚至可以在大模型中直接处理原始数据,提升辅助驾驶的感知精度和安全性。

其实在几年前业内就开始尝试中央架构雷达方案,由于当时高速链路通信成本较高,中央架构式雷达的系统成本不具优势,推广缓慢。

近年来,SoC算力的飞速提升和高速链路通信成本的下降,为中央架构毫米波雷达的实现提供了商业落地的可行性。在SoC算力充裕的前提下,中央式架构雷达方案可以在降低成本的同时,实现性能的提升。

对于SoC算力有限的中低阶平台,除中央架构雷达外,英飞凌同样提供传统边缘架构的8发8收毫米波雷达解决方案,通过AURIX™ TC45 MCU处理器配合CTRX8188射频前端芯片,降低对SoC算力的需求,全方位支持不同平台对8发8收毫米波雷达升级的需求。

在中央架构雷达和边缘架构雷达两种技术路径上,英飞凌均已完成部署。预计基于英飞凌解决方案的新一代毫米波雷达产品将在车厂和Tier-1客户中陆续实现量产。

03.

飞行汽车,重要的是安全,目前已交付多个项目

据透露,在2025财年(注:时间范围为2024年10月1号-2025年9月30号),英飞凌已经成功交付两个飞行汽车相关项目。

目前英飞凌在低空经济领域的业务布局方向分为三大类。

第一类是飞行器载体,第二类是航空空管系统,主要是通讯相关,第三类是基础设施,如充换电系统、维修系统等。这三大维度为英飞凌在低空经济领域的业务拓展奠定了基础,其中英飞凌汽车业务板块主要布局的是飞行器载体领域。

在飞行汽车为代表的飞行器载体方面,英飞凌主要聚焦的飞行汽车子系统包括:主驱,特别是螺旋桨之下的控制部分;飞控,类似于汽车上的ECU、VCU;能源系统BMS;供电,会用到DC-DC转换器;自动驾驶;传感器系统。从功能需求上而言,和汽车的需求有着高度的相似性。

英飞凌预估,当前单台飞行汽车所使用的半导体价值量约为5000欧元,其中大部分的半导体需求来自电控,以碳化硅为核心的电驱动系统价值约4000欧元。和汽车相比,飞行汽车对电控的需求量更大,甚至配备多达16个电控单元。

当前,除应用场景的需求之外,飞行汽车与汽车的区别及其面临的主要束缚来自于相关法律法规和行业标准尚待完善,这同样也是飞行汽车领域的核心挑战。

目前汽车行业的主要标准体系认证有AEC-Q100和AQG324,传统航空领域则还是以DO-178C为标准来进行适航认证。在任务关键的涉及功能安全部分,汽车的安全等级是ASIL-D级别,但在飞机的航空体系里面用到的则是与之相对应的DAL级别,相应的认证体系是ARP4761、AC 20-152A。多核认证目前正在DO-178C的推广过程中进行讨论,还未正式导入。当然,飞行汽车的认证体系与汽车和传统航空也有所不同,是基于系统需求向子项延展的认证。

此外,在汽车领域通过标准认证就能上车,而在适航认证体系中,除了通过标准认证以外,还需要提供自证性的认证。也就是说,即便通过了标准体系的认证,也得提供充分的佐证,证明相关系统应用在航空体系里是安全的。

其中一个关键的衡量指标是失效率。由于飞行汽车需要载人,对于功能安全的要求非常严格,失效率可能要达到10-9级别。英飞凌AURIX™的失效率为5.6*10-8(56PPB),比行业要求的10-7少一个数量级。更重要的是,AURIX™每年出货量几亿颗,庞大的运行数据为中国的适航审定部门提供了非常多的安全证据。此外,它能覆盖从负海拔到3000米海拔的复杂环境,恰好契合低空飞行场景需求,成为众多飞行汽车客户的首选。

除硬件外,在技术文档方面,飞行汽车和汽车的要求也存在一定差异。在飞行汽车中,几乎编写每一行代码都需要阐释原因,因此无法直接沿用汽车中采用的编译器工具。为此,英飞凌组建了专业团队来完成技术文档等材料,提供给客户进行参考和开发。

也正是出于上述安全性方面的考量,在满足轻量化、高效率、智能化、低能耗等需求的前提下,英飞凌目前在飞行汽车领域中应用的均为成熟技术。

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