老兵新传，国产车用MCU再迎生力军

在汽车电子芯片领域，MCU的应用范围较广，涵盖车身动力总成、车身控制、发动机控制单元、辅助驾驶等。据不完全统计，在一辆汽车所装备的所有半导体器件中，MCU大约占三成，平均每辆车要用到70颗以上的MCU芯片，而在过去十年中，车用MCU约占MCU总销售额的40%。

但目前，受到新冠肺炎疫情等因素的影响，包括车用芯片在内的芯片短缺已成为全球性发展问题。而在我国各类芯片中，MCU控制芯片又最为紧缺，国内MCU控制芯片企业最为薄弱。截至目前，中国半导体自给率约为15%，其中汽车芯片自给率不足5%，这与我国连续数年成为全球汽车产销量第一大市场的地位极不相称。

为此，越来越多的国内IC企业开始选择进军汽车芯片市场，而车用MCU更是成为他们发力的“突破口”，复旦微电子便是其中的一员。

首款，便不凡

2021年11月，复旦微电子宣布其首款车规级MCU产品FM33LG0xxA系列通过AEC-Q100考核，并获得了CNAS专业认证。这意味着，中国汽车芯片市场又迎来了一支生力军。

复旦微电子MCU产品线团队隶属的电力电子事业部成立于1994年，2004年开始以独立事业部的形式成立，20多年来一直聚焦于超低功耗和工业级MCU芯片的设计研发。从第一颗电表专用MCU开始，截至目前，已面向电力电子、工业控制、智能家居、物联网、电器驱动、健康医疗、安防消防、新能源等领域推出了十多个系列近百种型号的MCU产品，累计出货量超过5亿颗。

根据复旦微电力电子事业部技术市场经理王超的介绍，FM33LG0xxA系列基于此前广受好评的FM33LG0xx设计，共包含五款产品，均采用Arm Cortex-M0内核，主频最高64MHz，电压范围1.65-5.5V，属于面向车身设计的通用型微控制器，ETC、开关面板、尾门控制、防盗器、OBC、车窗控制、车灯、电动座椅以及激光雷达，是其核心目标应用市场。

复旦微电子首款车规级MCU产品FM33LG0xxA系列

考虑到新产品的定位是做“大容量存储空间的通用微控制器”，因此在片上存储方面配置了128/256KB Flash和32KB RAM，其中，Flash擦写寿命为10万次，在105度温度下可确保10年的数据保存时间；通信接口和模拟外设方面，内置多路2Msps 12位 SAR-ADC和12位1Msps DAC，并集成了低功耗比较器和运放放大器，最高支持5XUART、3xLPUART，SPI/I2C等通用串行接口也都实现了标配，旨在以高集成度降低BOM成本，缩小尺寸。

值得一提的是，由于当前CAN接口在汽车中的应用越来越多，FM33LG0xxA系列此番还支持CAN 2.0接口，并会在后续的产品中实现对CAN-FD接口的支持。

目前该系列的封装形式以LQFP48、LQFP64、LQFP80三款为主，后期会适时推出32pin/20pin/28pin的产品封装形式。“考虑到当前的供应链状况，我们还是希望把资源集中在需求较多的封装类型中。“王超说。

高可靠、低功耗、高安全以及个性化电路设计，被王超视作FM33LG0xxA系列与友商产品间最大的不同之处：

• 高可靠：由于是面向汽车级应用，FM33LG0xxA系列支持1.65V至5.5V宽压输入，除了兼容车辆本身的电源系统外，5V本身的噪声容限能力也要优于工业/消费级的3.3V设计。同时，为应对车规级EMC要求，芯片集成了BOR电路、PDR电路、电源监测模块、双看门狗、晶振停振检测、滤波电路等多种硬件安全措施，以确保产品符合ISO 26262功能安全设计理念。 

• 低功耗：随着智能汽车新四化进程的不断加速，无论是新能源车还是传统燃油车，对于车载电子设备的功耗要求也越来越严苛。新产品除了具备130uA/MHz@48MHz低功耗特性之外，还支持多种低功耗待机模式，其中VBAT模式下不到1μA，极大减轻了系统功耗。

• 安全性：随着汽车智能化程度的提高，数据信息安全变得更加重要，因此，在设计中，复旦微电子为FM33LG0xxA系列提供了包括对称加密单元、随机数发生器、代码保护在内的等多重硬件保护功能。

• 个性化电路：为了进一步提升产品竞争力，在降低使用成本的同时还能确保高性能，FM33LG0xxA系列内部集成了可配置高速高精度RC振荡器、可编程胶合逻辑(PGL)、多个OPA和比较器，全方位提高集成度。

加速向32位MCU生态迈进

半导体咨询机构IC Insights在其《麦克林报告》（McClean Report）2021版中更新了对今年汽车MCU市场的预测。报告称，芯片短缺问题没有抑制来自终端市场强劲的市场需求，2021年，全球汽车MCU销量预计将增长23%，达到创纪录的76亿美元，随后2022年将增长14%，2023年增长16%，如下图：

其中，32位MCU将占比76.7%，销售额约为58亿美元；其次是16位MCU，占比17.6%，销售额13.4亿美元；8位MCU占比最少，预计为5.7%，销售额4.41亿美元。同时，32位MCU较高的平均售价有助于推高今年的销量，部分原因是市场供应紧张。预测显示，在2015年至2020年复合年增长率下降4.4%之后，所有32位MCU的平均售价在2021年上涨了13%至0.72美元。

应用方面，汽车信息娱乐（从互联网和卫星传输中检索数字地图、识别车辆位置、接入数据娱乐和信息系统）预计将占到2021年汽车MCU销售额的10%（约7.8亿美元），而微控制器用于其他部分（发动机控制、动力传动系统、刹车、转向、电动车窗、电池管理等）预计将占今年收入的90%（68亿美元）。

王超对《电子工程专辑》表示，尽管复旦微电子并非国内首家发布国产车用MCU芯片的厂商，但凭借完整的产品规划和迭代速度、长期的技术积累、完善的服务意识，公司的后发优势会在2022-2023年间集中体现。

“我们工作中很重要的一部分内容，是和车企共同探讨未来产品的需求、定位和规格，在本地化相对较灵活的服务上能给行业和客户带来怎样帮助。“王超说。

复旦微电力电子事业部总经理助理、高级工程师翟金刚则在公司政策允许范围内，透露了部分产品规划——为了能更好地满足ISO 26262/AUTOSAR/AEC-Q100等标准的要求，除了M0内核之外，未来还将推出基于M33、M7内核的高性能、大算力产品系列，强化在LIN、CAN-FD、FlexRay、以太网、USB等外设接口资源，SHA-256等增强型加密算法，ECC安全验证，存储容量，封装类型等方面的配置，不仅用以替代8位或16位存量MCU市场，还将在被NXP、瑞萨、英飞凌等厂商占据的32位MCU市场上，觅得突破商机。

为用户提供“管家式的技术服务”，是复旦微电子主打的另一张差异化竞争牌。

翟金刚解释说，汽车新四化对芯片迭代性能的要求相对而言并不是很高，主要是因为开发周期越来越短，需要平台快速的改变与之实现配合。为此，复旦微电子为自主开发的芯片提供了配套的参考原理图或是PCB参考设计，资深工程师负责产品驱动、适配、测试、debug等工作，如果不是复杂的产品，基本一周时间就可完成底层的移植。

国产汽车MCU的突围之道

如前文所述，目前随着汽车电动化智能化的发展，给MCU带来了前所未有的机会，目前一辆普通汽车中就包含几十颗MCU，而豪华汽车中数量更是超过了100个，这给国产MCU带来了前所未有的机遇。

但王超也坦承，目前车用半导体市场的高壁垒不但体现在产品定义、设计、技术指标、体系、规范、制造流程等多个方面，而且从用户使用情况来看，汽车MCU品牌的集中度非常高，四五家厂商已经占据了95%以上的市场份额，这对刚刚起步的国产MCU来说，压力无疑是巨大的。

“今年对于我们来说，供应链也存在着非常大的挑战，国内很多MCU厂家在汽车半导体市场中的基础还比较薄弱，出货量非常少。“但王超表示，与此同时，很多车企和零部件厂商都给公司提供了窗口，这对国产MCU厂商来说是非常大的机遇。接下来，怎样在时间窗口期内做出高品质产品和方案？怎样顺利通过相关标准的测试认证？制定怎样的产品路线图才能持续提升市场占有率？是需要复旦微电子给出答案的一道道难题。

在翟金刚看来，“有壁垒是好事情，有壁垒才能检验出成色。“他指出，随着新能源造车新势力的加入，他们对产品和创新的需求与燃油车有着明显的区别，传统的技术指标、技术路径，甚至是体系架构，未必能够满足造车新势力的需求，这就给了新晋者更多的机会。也就是说，他们一方面需要尊重传统汽车规格要求，但另一方面，则需要不断提升对行业的理解，加速产品面世时间。

打破原有的汽车行业技术壁垒，是需要生态来支撑的。翟金刚强调称，在产品设计过程中，初期生态非常重要，没有好的生态，再好的产品想在用户端应用起来周期都会比较长。所谓“好的开始，就是成功的一半”，如果新品导入时体验非常好，那么随后的原型设计、产品导入、推广和上市都会比较顺利，从而达到双赢的局面。但如果仅仅采用跟随借鉴别人生态的做法，一方面是对竞争对手不尊重，另外则是永远受制于人，缺乏主动性。

基于此，复旦微电子也联合了多家合作伙伴，在产业链及服务方面进行更多的本地化支持。例如和艾拉比合作支持FOTA；与经纬恒润、普华软件进行基础软件对接；与MCAL合作开发满足AUTOSAR规范的解决方案等等。

此外，除了支持标准的Keil、IAR、Eclipse集成开发环境外，复旦微电子还提供了自己开发的MFANG集成开发环境、对应的驱动库以及FM-Link仿真器，支持包括希尔特、周立功在内的第三方烧录设备，从而实现完整的开发生态支持。

考虑到汽车客户对于供应链安全稳定，生产流程的可追溯性要求都非常高，复旦微电子承诺可以“真正做到产品从生产到报废全供应链周期的可追溯性”，并确保对车规级产品提供16年以上的全生命周期支持。

“国产芯片一点也不差，只不过还没有得到真正的挖掘，希望今后每辆汽车里都是国产芯片，这是我们的目标。”翟金刚说，“今后，不管中国缺不缺芯，我们都会认真做下去，希望能够为中国的电子产业、汽车产业的蓬勃发展做出贡献。”