英飞凌召开年度车规MCU技术分享会,全是干货与重点

作者:EEWorld(电子工程世界)编辑:冀凯,专注于分享电子行业的产品、技术与市场动态。

作为全球第一的汽车半导体供应商,英飞凌的一举一动代表着汽车半导体技术的未来走向。2025年IACE(英飞凌汽车创新峰会)举办之际,英飞凌专门分享了其车规MCU的战略规划和相关愿景,并针对市场重点关注的本土化、AURIX™ TC3xx 400MHz升级选择、AURIX™ TC4x、RISC-V、中央雷达架构、飞行汽车等相关话题进行了解读。

不久前,英飞凌荣获了博世颁发的全球供应商奖,这是该公司第五次获得了该项殊荣,新闻中特别强调,双方基于多代微控制器领域多年的合作基础,针对不断演进的电子电气(E/E)架构开发微控制器。

另外一件大事,则是英飞凌完成收购Marvell汽车以太网业务,增强在软件定义汽车时代的话语权。

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在分享会上表示,绿色高效的能源、环保安全的交通出行、智能安全的物联网三大增长领域是英飞凌未来着重发力的业务板块。

2024年,英飞凌持续保持全球第一车用半导体供应商的市场地位,市场份额为13.5%。2024财年,英飞凌汽车业务全球累计交付超过94亿个汽车电子部件,服务约30000家客户。产品线涵盖低压功率器件MOSFET、微控制器、高压功率器件、模拟混合信号产品、传感器和存储器件六大类,并为客户提供定制化系统级解决方案。

本土化路径越来越清晰

目前,在中国市场,英飞凌汽车半导体的市占率高于全球平均水平,这对于竞争最激烈的中国市场而言,实属不易。这一切都是源于英飞凌在产品、市场、方案以及生态圈方面做的努力。

而为了进一步提升在中国汽车半导体市场的市占率,英飞凌汽车业务也在今年特别开展了产品本土化的进程。具体举措包括:首先,充分利用英飞凌无锡自有的后道生产工厂;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;第三则是通过本土化的产品定义满足中国市场需求。

值得一提的是,这种本土化生产,已经几乎覆盖了英飞凌主要的汽车业务产品线,可应用于汽车上的主流应用,并且诸如28nm MCU这种先进制程也包含在内。仲小龙举例道:“微控制器方面,采用28nm工艺制程的AURIX™ TC4x系列微控制器将在本土生产。高压功率器件方面,采用QDPAK封装的产品和采用TO247封装的分立器件也将在本土生产。预估2027年,英飞凌大中华区销售的产品中将会有相当一部分产品来自本土化的生产。”

图片英飞凌科技副总裁、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

除了强调本土化之外,英飞凌围绕汽车搭建的生态圈,也是伴随着业务的扩展而不断演进。除了组织IACE大会,促进业界交流之外,在支持教学方面,英飞凌也进行了诸多实践,包括:连续多年支持全国大学生智能汽车竞赛,累计支持500多所高校,受益的学生超过10万名。今年大赛更是组织主流车企和Tier-1厂商与学生们进行交流,直观了解行业发展动态。其次,值得一提的是英飞凌大学计划已持续开展22年,合作的教授超过了1000名。

同时在业务实施方面,英飞凌大中华区也不止销售产品,而是用心地服务客户,帮助客户解决痛点。

首先,英飞凌与客户共同创立了“创新应用中心”,以联合实验室的形式运作,有专职工程师和客户一起开展前期开发、重点项目的开发、重点解决方案的开拓等。

其次,在中国寻找了超过10家的Teaching Customers(导师型客户),通过挖掘本土市场需求定义产品,从而帮助英飞凌持续创新,并且加快产品上市周期。

第三,作为唯一一家汽车半导体厂商,受邀加入了中国智驾合伙人体系。

第四,则是与国内的整车厂、零部件厂商达成超过10个合作协议,开发了多项灵活的商业模式,包括沟通方式、产能预定、商业模式等。

“虽然我们是一家国际企业,但是我们为中国市场提供了非常多的支持。我们与行业组织、行业标准制定机构、本土客户、本土高校和研究机构,以及行业的主管部门等各层面都保持了密切的合作。”仲小龙说道。

此次沟通会上,英飞凌还集中展示了多项创新方案,包括英飞凌Easy-to-Go智能座舱系统、μPLS、适用于区域控制器的48V至12V DC-DC方案、高压电子压缩机系统解决方案、基于MEMS的LBS系统、48V线控转向系统、智能配电系统、高压eFuse评估套件、BMS、OBC、基于AURIX™ TC4D的区域控制系统方案等。

AURIX™持续发力

英飞凌科技汽车业务大中华区高级市场经理刘琳,分析了英飞凌汽车MCU可以持续处于全球领先者地位的原因。

首先,产品具备高可靠性和高质量;其次是产品线的种类丰富,包括采用Arm®架构的PSOC™、TRAVEO™,集成了Gate Driver的MOTIX™MCU,基于TriCore™的AURIX™系列MCU等等;第三,在软硬件结合,生态系统及工具链等方面,英飞凌也在加大投入。

图片图源:英飞凌

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刘琳以AURIX™系列为例,整个AURIX™系列的MCU产品主要面向的应用领域涵盖了非常主流的汽车和电气化的应用场景,包括主驱,车载电源,BMS,另外还包括SDV趋势下的区域控制器,再到ADAS、雷达、运动控制系统和底盘等,覆盖不同的应用场景,特别适合对功能安全等级和信息安全等级要求非常高的应用场景。

刘琳强调,英飞凌会持续推出车规级新产品,比如AURIX™ TC3xx系列,由于市场需求强烈,已经计划明年推出主频为400MHz的部分TC3xx升级选择。“TC3xx作为非常成功的一代产品,此次升级将为客户提供更大的性能空间,并继承现有TC3xx系列的所有优势,便于客户轻松迁移,以保护客户的软件投资。”刘琳说道。

目光再转向TC4x,这是英飞凌未来数年的重点产品。

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如图所总结的,AURIX™ TC4x具有强大的提升潜力、高性能AI、支持新型电子电气架构、完全连接且安全以及快速上市时间等多项优势。(图源:英飞凌)

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具体到产品层面,则是包括了更高性能且更多的处理器和加速器、硬件安全提升、增强了虚拟机支持以及更多的互联功能。(图源:英飞凌)

英飞凌科技汽车业务大中华区动力与新能源系统业务单元市场经理沈杰补充了PPU对未来汽车边缘AI的支持,他表示超大规模视觉语言动作模型(VLA)等在汽车领域的应用正快速兴起,但汽车除了需要云端算力之外,也需要边缘AI实现实时控制。AURIX™ TC4x可在多方面对AI进行支持。首先,AURIX™ TC4x满足ASIL-D功能安全,可与大算力SoC配合,在路线规划完成后对系统进行安全控制和执行。另外,PPU的矢量计算可以实现轻量化的AI加速,英飞凌也在同客户共同探讨AI的可能应用,从而增强系统性能,或完全创新的算法,比如通过AI模型实现虚拟传感器,从而降本增效。另外,则是随着明年电池管理新国标的实施,PPU也可以利用AI技术,加速数据网络模型,让电池包测试更准确,更可预判。

英飞凌为什么要做RISC-V?

英飞凌在2023年参与投资的RISC-V合资公司Quintauris成立。英飞凌是团体中率先宣布推出车规RISC-V MCU的公司,同时也是主流MCU厂商中率先转向RISC-V的公司。而且是“把RISC-V作为下一代车规MCU的统一内核架构”。

“为什么会是英飞凌?为什么我们要开拓新领域?为什么要做RISC-V架构?”仲小龙自问自答道,“作为第一名,我们不会坐等被超越,而是会主动改变——我们前方已经没有任何可参照对象,只能按照自己的节奏来改变。”

实际上,此次转型不止是媒体关注,更是客户乃至汽车及半导体业界都在关注的话题,也正因此,英飞凌围绕RISC-V分享了很多心得。

“业界特别是中国有两大需求,一个是对于开放标准和开源生态的需求,另外一个是避免IP锁定的需求,英飞凌可以兼具这两点。”仲小龙强调道,“作为行业头部企业,我们更有必要推动软硬件持续的、更高质量的创新。”

而对于英飞凌而言,在软件定义汽车、人工智能定义汽车的大前提下,行业对灵活性的要求更高,这需要RISC-V来开辟更多想象空间。

刘琳也提到,从内核架构的发展历程来看,无论是哪种架构,都是为了适应行业与客户的需求,在软件定义汽车时代,MCU首先是性能越来越高,同时成本要可控;其次则是开发迭代速度要足够快。

在性能方面,汽车MCU的共性需求很多,比如确定性和低延迟的要求越来越高;需要处理高并行任务;另外在跨域、跨功能、跨平台的协同开发上,需要软硬件开发的复用性和可扩展性;最后,则是高可靠性和安全性。

从应用角度来讲,围绕特定的应用场景,MCU差异化需求则非常大,比如在底盘/动力传动系统这种应用领域,对实时性和低延迟要求很高;在域控里面,因为域控涉及到各种功能的集成,对能效、安全计算、集成能力也有很高的要求;在ADAS里面,对内存带宽、向量性能等方面有比较高的要求。

这些不同需求,就需要一个适配全场景的应用平台,刘琳解读道,RISC-V可以很好地适应这些变化。一是RISC-V的开放性能够加速产品软硬件迭代;二是RISC-V精简指令集适合提升开发效率;三是RISC-V具有模块化和可扩展性的特点

“软件定义汽车时代,意味着需要覆盖从低端到高端产品系列的统一架构,RISC-V提供了一个很好的选择。”刘琳说道。

英飞凌要怎么做RISC-V?

回答完英飞凌为什么要进入RISC-V市场之后,仲小龙和刘琳简要介绍了英飞凌要怎么做RISC-V MCU。刘琳强调,RISC-V提供了内核和架构基础,汽车MCU还要对外设和功能进行集成,以确保整个芯片的性能、安全性、可靠性及鲁棒性,这些都将持续依赖英飞凌多年累积的设计理念和经验。“比如实时性,并不只依赖RISC-V内核本身,还需要结合外设来实现,再比如功能安全,也需要不同的设计要求,这些方面英飞凌都可以为行业起到引领作用。”刘琳说道。

“生态先行,生态共建”是英飞凌目前在RISC-V领域所关注的重点,包括和开源生态、平台,以及软件伙伴的合作。英飞凌已经可以提供首个基于RISC-V架构的虚拟原型机,生态系统合作伙伴可以基于此先行适配和开发,加速设计左移。

图片英飞凌推出RISC-V虚拟原型机(图源:英飞凌)

“RISC-V在汽车领域的应用才刚刚开始,生态系统正在构建中。”刘琳说道,“英飞凌利用其合资公司Quintauris为代表,进行RISC-V在指令集架构、配置文件、平台上的规范化工作。英飞凌与生态系统合作伙伴包括工具链及软件合作伙伴,共同构建包括芯片、基础软件和中间件、操作系统和应用层的开发等,构建完整的生态框架。”

刘琳特别强调,目前英飞凌已经同本土合作伙伴进行共同开发,持续建设汽车RISC-V本土生态。

图片英飞凌RISC-V生态演进计划,包括国内生态伙伴(图源:英飞凌)

仲小龙也谈到,任何一个新事物都存在挑战,特别是客户对于不确定性的担忧,但“英飞凌有信心把RISC-V打造成汽车MCU的标准”。英飞凌去年年底开始构建国内RISC-V生态,处于起步早的先发地位,同时虚拟原型机也已经准备好。“我们的目标是把整个生态都做到本地化,尽量降低客户使用英飞凌最新技术的门槛。在这个过程中,英飞凌会将虚拟原型机提供给客户和生态系统合作伙伴,包括国际大厂的国内组织,同时也包括国内的本土合作伙伴,来帮助他们进行工具链、底层软件、中间件等相关环节的开发。”仲小龙说道。

RISC-V只是给客户面向未来的更多选择,仲小龙强调道。“RISC-V的推出不会取代之前的TriCore™架构,甚至还会延续AURIX™这一品牌。”对于车规MCU而言,每一代MCU产品的开发都需要相当长的时间,TC3xx还在做一些型号的升级,TC4x系列会有很多产品料号会陆续量产”仲小龙说道。

“无论是哪个架构,从产品系列管理的角度上来说,这些并非是时间上的替代关系,而是横向的跨越和扩展。”刘琳也表示。

提供全面的毫米波雷达方案

英飞凌科技汽车业务大中华区高级市场经理王楠介绍了英飞凌最新的毫米波雷达方案。对于自动驾驶/辅助驾驶系统而言,毫米波雷达由于其全天候感知的特性,已经成为了标配的传感器。

随着对于感知能力的要求越来越高,传统的三发四收和四发四收产品正向八发八收演进。面对不同架构需求,英飞凌为毫米波雷达提供两条技术路线:如果SoC的算力有限制,可以采用TC45 MCU处理器配合CTRX8188射频前端芯片,构建高性价比的八发八收边缘架构系统。它的性能其实也非常不错,而且可以搭配绝大多数主流的包括中低端的SoC平台,来满足新国标的要求。而追求更高性能且具备强算力SoC的智驾平台,可以通过中央式架构的方式直接处理射频前端的原始数据。把雷达信号放到后端处理,这样既能节省系统的成本,同时性能上也有极大的提升。这是英飞凌在中国市场观察到的重要趋势,并已在两条路径上完成布局。

另外,王楠也指出中央架构上,如果做一些AI算法的革新,将会带来雷达性能的跃升。“总体来看,中央架构在未来的发展趋势可能会与摄像头的拓扑架构类似,摄像头已逐步演变为纯粹的原始数据传输,雷达有望成为第二个进入该架构的传感器。”王楠说道。当内存和算力被极大地扩展后,将带来若干维度的提升,测试距离会比之前更远,点云会更多,目标分辨力会更强,同时支持软件定义的可扩展性。

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CTRX8188F参数,包括8T/8R,更好的信噪比,波导天线封装等等。以及目前英飞凌提供的集中式架构示意图,通过SerDes进行连接。(图源:英飞凌)

王楠认为,在高阶的智驾领域,毫米波雷达和激光雷达各有优势。激光雷达精度较高,而毫米波雷达可以支持全天候场景,能够克服雨、雾、光、尘雾等恶劣场景的挑战,这也是不可替代的,同时提供更丰富的速度信息。

面向未来的飞行汽车

英飞凌科技汽车业务大中华区高级市场经理张昌明指出,英飞凌将飞行汽车(eVTOL)视为低空经济的核心载体,以及交通领域的重要发展方向。这一业务不仅契合公司的低碳化愿景,也与国家战略相匹配。英飞凌凭借自身在半导体领域的技术优势,积极布局飞行汽车相关业务,目标是在该领域的半导体市场中抢占较高份额。

张昌明认为,目前飞行汽车行业处于早期发展阶段,类似十年前的新能源汽车,虽政策、标准、空域管理等仍在完善,但增长潜力可观。“飞行汽车目前处于新能源汽车十年前的发展状态,甚至可能更早一点,虽然行业不像汽车有一个成熟的产业基础,但我们认为人类未来的航空航天技术会不断发展,这些没有氧气的地方一定需要电动化,也是英飞凌要坚持的方向。”张昌明说道。

张昌明表示,飞行汽车的核心诉求集中在高安全性、低能耗、智能化,这些要求远高于传统汽车,同时需满足轻量化、高效化等适配飞行场景的特殊需求。

根据统计,一台飞行汽车的半导体成分价值近5000欧元,其中主逆变电控是最重要的核心,以碳化硅为主,一台飞行汽车需要配备16个电控螺旋桨,单台电控价值超过4000欧元,占整个飞行汽车半导体的绝大部分BOM。尽管行业正朝着减少螺旋桨数量、提升子系统安全性的方向发展,半导体用量会减少,但单机需求仍超传统汽车半导体用量。

张昌明总结了飞行汽车的三个核心需求,首先是安全性,包括功能安全、信息安全、通信安全以及硬件冗余;其次是高功率密度以及高效率,对于飞行汽车而言轻量化就代表着更多荷载,能够降低100克重量,就相当于节省1000元人民币。第三则是智能化,需要自动驾驶、无人驾驶、适航管理的对应方案

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),比行业要求的单系统失效率10-7级别少一个数量级。“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。”张昌明说道。

同时,张昌明还提到,在功能安全上,飞行汽车按照航空标准执行,安全体系和汽车不完全一样,汽车是ASIL-D级别,但在飞机里面可能更多的是DAL级别。不过安全体系有些类似,目前英飞凌一项重要工作,就是基于AUTOSAR架构的ISO 26262的认证体系,将报告或者安全相关的清单,跟DO-178C航空认证体系结合,从而帮助客户快速实现安全认证。

在飞行汽车领域里面,英飞凌的主要机会包括MCU、驱动以及功率器件,此外还包括低压DC-DC和BMS等产品,应用场景包括螺旋桨主控、飞行姿态控制系统、BMS、DC-DC供电、自动驾驶以及传感器系统等多个方面。

总结

软件定义汽车的时代,车规MCU的竞争早已超越单一产品的性能比拼,演变为技术架构、生态布局与本土化能力的综合较量。英飞凌的此次分享,展现了领军者对行业趋势的预判,更传递出在中国开放协作的理念与愿景。

作者声明:个人观点,仅供参考