壹輛車有哪些芯片?汽車芯片的主要難點是什麽?如果供應中斷和技術封鎖加劇,國產汽車芯片還能玩嗎?
要理解這些問題,首先要從半導體器件的分類說起。半導體器件可以分為有源器件和無源器件。其中有源器件比較重要,這部分市場份額最大,市場份額超過80%。
再細分,有源器件又可分為數字芯片和模擬芯片:數字芯片是處理和存儲離散數字信號的器件。模擬芯片是用於處理和提供模擬信號的設備。(註意:有時傳感器是分開分類的)
那麽數字芯片和模擬芯片在壹輛汽車中起什麽作用呢?
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模擬芯片和數字芯片在汽車上的應用
簡單來說,大家熟悉的MCU和SOC,都屬於數字芯片。他們是芯片中的“網絡名人”,引起了科技圈和資本市場的關註。在社交媒體上,英偉達、高通和地平線的名字隨處可見。
而汽車中數量多、種類多、工作量大、設計門檻高的則歸為模擬芯片。他們更像是學校裏的“三好學生”,成績優秀,樂於助人,也是導師的左膀右臂,比如德州儀器,阿迪,納新威。
網絡名人,妳聽過不少。今天主要來玩壹盤這三個好學生。來表達我對三好學生的敬佩。
模擬芯片作為聲、光、溫度等信號的處理器,是“連接數字世界和物理世界的橋梁”。從電動車高低壓系統的連接轉換到語音控制、車載大屏、感應雨刷、智能車燈、香味系統、氛圍燈、座椅通風加熱等等,現在買車大家關心的這些功能,都必須用模擬芯片來實現。
由此,在B級新能源汽車中,模擬芯片自行車從160輛增加到近400輛。
這400款模擬芯片根據不同的應用場景和信號類型分為五類:
1.?傳感器模擬芯片,主要用於接收和處理各種傳感器的模擬信號,如溫度傳感器、加速度傳感器等;
2.?電源管理芯片主要用於檢測和調整電壓、電流、功率等參數;
3.?驅動芯片,主要用於控制電機、電磁閥等各種執行器;
4.?模擬信號處理器主要用於對模擬信號進行濾波、放大和變換,以提高信號的質量和精度;
5.?顯示驅動芯片,主要用於驅動車載顯示屏,如儀表盤顯示屏、中控屏等。
除了專用模擬芯片,模擬芯片按功能分為兩類:信號鏈模擬芯片和電源管理模擬芯片。
幾乎所有的電子元器件中都有模擬芯片,這就造就了模擬芯片數量大的特點:種類多,數量大。
以新能源汽車特別需要的隔離芯片為例。從安全角度考慮,需要防止人體和低壓設備受到高壓或浪湧的沖擊,這些高壓信號需要隔離。新能源汽車中使用隔離芯片的模塊有很多,包括OBC(車載充電器)、BMS(電池管理系統)、車內DC/DC轉換器、電機控制驅動、CAN總線等等,所以對隔離芯片的需求成倍增長。
在模擬芯片領域,過去TI、ADI、英飛淩等國際廠商幾乎壟斷。現在,在某些類別中,國內制造商可以在技術指標、性能和價格方面與國際制造商競爭,如納新威、盛邦威和艾薇電子。其中盛邦威主要專註於消費市場,納新威更早嗅到了新能源汽車市場的機會,布局汽車產業。2016年發布首款汽車級芯片。
作為國內最早量產數字隔離器芯片的公司之壹,納芯威的數字隔離器產品在國內市場占有率第壹,在全球市場也是壹枝獨秀。
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模擬核心車規芯片的難點在哪裏?
盤點完國內外汽車和芯片公司的芯片種類和用途,再來說說為什麽前段時間汽車圈缺芯,汽車要停產,總裁要“跳樓”,采購天天跪著!隔壁消費電子圈的華為,無奈買下了榮耀,但好像也沒那麽哭著搶地盤。
這裏的問題核心就三個字,“車規”。與工業和消費電子芯片相比,車規芯片的可靠性、壹致性、安全性、穩定性和長期性能有著更嚴格的標準。
原因很簡單。手機上的芯片心不在焉。最多就是不好用。卡住了,重啟。如果它真的生氣了,就會砸手機。但是如果車的芯片出了問題,可能會有生命危險。
壹款車規芯片的誕生,要經歷產品設計、流片、封裝測試、車規認證、打造算法工具鏈、功能安全認證、軟件包開發,再到行業生態的完善和支撐。這每壹步都有極高的要求。
比如在芯片設計階段,對設計流程和人員認證都有嚴格的要求,包括服務器。
從樣品到量產,還需要復雜的認證,包括安全專家、功能安全流程、產品認證,壹般需要兩年時間。
在質量驗證階段,壹個芯片通常會交給第三方獨立公司進行嚴格的測試認證,比如加速環境應力可靠性、加速壽命模擬可靠性、缺陷篩選等。整個檢測過程大概需要半年時間,壹旦中間出現問題,可能需要重新檢測。
在這種嚴格的要求下,壹個芯片要想達到車規,然後“車上量產”,大概就是要從青銅煉成王者了。
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國產車評級芯片好不好?
汽車級芯片需求量大,質量要求高。那麽,在貿易封鎖的形勢下,國內企業能否沖出重圍?國產芯片可以玩嗎?
不可否認,現階段從性能、技術、制造、成本等方面,國際廠商都是相對領先的,甚至是遙遙領先。以前的汽車行業,為了安全、穩定、高效,國際企業幾乎壟斷,國內企業靠邊站。但在目前的形勢下,只有車企和汽車產業鏈能給國產芯片信心和耐心,給國產芯片測試、驗證、考試、上車的機會,車圈和芯片圈能相互理解支持,協同創新取得突破,才能真正開啟我們芯片的崛起之路。
好消息是,壹些車企已經開始批量使用國貨。比如2022年上半年,長安汽車使用國產芯片19萬。在MCU、計算芯片、模擬芯片、傳感器等領域,已經有芯片企業和產品可以有資格“上車”了。
當然,要求“客戶爸爸”支持國產只是第壹步。中國的芯片企業也需要盡快加強自身實力,加強基礎研究和人才培養,提高自主知識產權,同時提高技術和產品質量,才能逐步獲得車企的信任。
另壹個挑戰是,中國的芯片企業目前存在“小而散”的特點。中國半導體行業協會數據顯示,2020年國內芯片設計企業將達到2218家。而銷售額超億元的企業只有289家,銷售額低於100萬元的企業多達1164家。同質化競爭嚴重,利潤普遍不高。企業與國際芯片廠商競爭就更難得了。
這種小、散、弱的局面,要想創造奇跡,很可能壹記重拳打在棉花上。只有國家和地方政府共同打造標準、制度、服務體系等產業發展的土壤,然後集中資源扶持、培育、歷練少數有基礎、有潛力的種子選手,才能逐步培育出芯片產業的獨角獸,進而進化為具有國際競爭力的世界級企業。
有人說,未來十年是中國芯片產業的黃金十年。這種說法並不誇張。這是壹個幾乎所有員工都參與的芯片突破。在芯片圈鉚足勁的時候,汽車圈、資本圈、學術圈,甚至每壹個關心國產芯片的人,都需要給他們更多的信心、信任和耐心。
破釜沈舟,固步自封嘗膽,助三千嶽家終吞吳。
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