ING91870CQ是桃芯科技發(fā)布的一款車(chē)規(guī)級(jí)低功耗SoC芯片。該芯片歷經(jīng)9個(gè)月的可靠性測(cè)試，最終獲得AEC-Q100的測(cè)試認(rèn)證。

ING91870CQ是一款32pin，QFN32 4x4的封裝的BLE5.1SoC。采用TSMC 40nm工藝，48M主頻，內(nèi)置512KB eFlash，128KB RAM，-40~125°C工作溫度。支持定位，多連接，低功耗等BLE5.1全規(guī)格特性，滿(mǎn)足各種現(xiàn)有車(chē)機(jī)BLE應(yīng)用場(chǎng)景。

認(rèn)證報(bào)告

01

車(chē)規(guī)芯片的可靠性

AEC Q100 是針對(duì)有源（Active Device）元件的要求。因?yàn)槠?chē)涉及安全原因，所以在元件，子系統(tǒng)，整機(jī)等都有嚴(yán)格的可靠性標(biāo)準(zhǔn)。例如:

環(huán)境要求：汽車(chē)對(duì)溫度的要求，在發(fā)動(dòng)機(jī)周邊元器件需要-40~150°C的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；其他比如濕度，發(fā)霉，粉塵，水，EMC 以及有害氣體侵蝕等等都具有比多數(shù)工業(yè)或消費(fèi)電子產(chǎn)品更高的標(biāo)準(zhǔn)。

震動(dòng)和沖擊：汽車(chē)是一個(gè)工作條件千差萬(wàn)別的產(chǎn)品，且工作是在運(yùn)動(dòng)中，所以對(duì)于震動(dòng)和沖擊的抵抗能力也有高標(biāo)準(zhǔn)。

可靠性：汽車(chē)通常使用壽命是幾十萬(wàn)公里，對(duì)汽車(chē)上任何一個(gè)元器件來(lái)說(shuō)，都需要在汽車(chē)的生命周期中保持正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。由于元器件非常多有成千上萬(wàn)個(gè)，對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)保持正常就是十分挑戰(zhàn)的工作，通常都是PPM的失效要求，甚至零失效的要求。

一致性：由于大規(guī)模生產(chǎn)的需要，對(duì)數(shù)十上百萬(wàn)的車(chē)都要求特性一致，如果元件的一致性差，那么整車(chē)的離散特性就更明顯。所以必須通過(guò)老化以及跟蹤產(chǎn)品在實(shí)際場(chǎng)景的一致性等來(lái)挑選。

其他的一些問(wèn)題:比如因?yàn)榭煽啃缘目紤]，車(chē)規(guī)產(chǎn)品有可能并不是最先進(jìn)的工藝和性能；同時(shí)車(chē)規(guī)芯片還會(huì)考慮供應(yīng)商本身的存續(xù)性，畢竟一款車(chē)的生命周期是很長(zhǎng)的。如此各種問(wèn)題。

芯片的可靠性，通常使用北美推行的AEC-Q100這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系作為可靠性驗(yàn)證的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，正如上面提到的那些問(wèn)題。不僅僅是AEC-Q100，如果要控制失效率，還必須建立起芯片企業(yè)的質(zhì)量控制體系，例如質(zhì)量控制體系IATF-16949；針對(duì)功能安全，ISO 26262又是必須要經(jīng)過(guò)的一個(gè)認(rèn)證，所以車(chē)規(guī)級(jí)的芯片比消費(fèi)級(jí)、工業(yè)級(jí)的芯片要求更高，需要認(rèn)證時(shí)間更長(zhǎng)，上車(chē)的門(mén)檻相比消費(fèi)級(jí)也更高。

必須承認(rèn)各種車(chē)規(guī)級(jí)認(rèn)證是車(chē)載芯片的一個(gè)必要條件，而不是充分條件。車(chē)規(guī)芯片的使用需要大量的可靠性實(shí)驗(yàn)，對(duì)芯片廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)也需要?dú)v史積累和循序漸進(jìn)。

AEC-Q100認(rèn)證流程

02

車(chē)規(guī)芯片的分類(lèi)

車(chē)規(guī)級(jí)芯片根據(jù)功能分為計(jì)算控制芯片（主要有功能芯片MCU和主控芯片SOC）、存儲(chǔ)芯片、功率半導(dǎo)體（主要有IGBT和MOSFET）、通信芯片、傳感器芯片（主要有CIS、MEMS、陀螺儀等）五大類(lèi)。

從芯片工藝制程來(lái)看，不同汽車(chē)芯片對(duì)工藝要求存在較大差異。因?yàn)榭煽啃浴⒎€(wěn)定性的需要，MCU主要是依靠成熟制程。隨著新能源車(chē)的興起，汽車(chē)的概念有了非常大的轉(zhuǎn)變，一是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)被電池取代，另外一個(gè)汽車(chē)被智能化手機(jī)化，尤其是座艙、自動(dòng)駕駛等，這類(lèi)主控芯片SoC持續(xù)追求先進(jìn)制程高算力，高級(jí)別自動(dòng)駕駛正在推動(dòng)汽車(chē)算力平臺(tái)制程向7nm及以下延伸。例如高通的8815在智能座艙中顯得一枝獨(dú)秀。

功率器件尤其是IGBT在新能源車(chē)上具有廣泛的應(yīng)用，因?yàn)槌潆姾蛣?dòng)力裝置需要高壓和大電流等特性。而MOSFET則用在電流更小，切換頻率更快的場(chǎng)景。

隨著汽車(chē)智能化，通信芯片也顯得尤為重要，比如4G，5G通信，比如在車(chē)路協(xié)同或V2X協(xié)同中，對(duì)時(shí)延的要求比較突出，那么5G就是其中一個(gè)解決方案。再比如車(chē)身傳感，車(chē)內(nèi)娛樂(lè)系統(tǒng)等，汽車(chē)全身所有器件都需要實(shí)時(shí)感應(yīng)，車(chē)身局域網(wǎng)就顯得尤其重要，而依賴(lài)于CAN的傳統(tǒng)通信方式逐步被WIFI，BLE，UWB等新的無(wú)線(xiàn)通信方式所取代。而應(yīng)用BLE的系統(tǒng)包括TPMS，無(wú)感門(mén)鎖，ETC，BMS等等。

傳感器則是汽車(chē)的感覺(jué)器官，負(fù)責(zé)收集汽車(chē)所有的狀態(tài)，比如壓力，位置，溫度，加速度，角度，流感，氣體，液體，雷達(dá)等等。

03

車(chē)規(guī)芯片的市場(chǎng)

通常，芯片設(shè)計(jì)公司作為T(mén)ier2的廠(chǎng)商，向Tier1的系統(tǒng)廠(chǎng)商提供芯片和服務(wù)，而Tier1的供應(yīng)商向汽車(chē)整機(jī)廠(chǎng)商提供最終的解決方案。無(wú)論tier1或tier2，或者芯片的生產(chǎn)廠(chǎng)商Foundry，目前都是以國(guó)外廠(chǎng)商為主。作為fabless設(shè)計(jì)廠(chǎng)商關(guān)注的車(chē)機(jī)芯片供應(yīng)廠(chǎng)商，目前看到的主控供應(yīng)商依然還是NXP，Infineon，Rennes，TI，ST，ADI，Qualcomm，Nvidia等等。其他品類(lèi)的汽車(chē)芯片也基本都是國(guó)外廠(chǎng)商。

車(chē)規(guī)芯片產(chǎn)業(yè)鏈

2021年全球汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)436億美元，預(yù)計(jì)2026年為676億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為9%。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，在2020年半導(dǎo)體產(chǎn)品的市場(chǎng)需求中，控制類(lèi)芯片占比23%、功率半導(dǎo)體占比22%、傳感器芯片占比13%，存儲(chǔ)芯片占比9%，其他占比33%。歐、美、日韓為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家分別占據(jù) 37%、30% 和 25% 的市場(chǎng)，行業(yè)內(nèi) TOP8 企業(yè)占據(jù) 60% 以上市場(chǎng)份額，恩智浦、英飛凌和瑞薩名列三強(qiáng)，分別占據(jù) 14%、11% 和 10% 的市場(chǎng)份額。

04

國(guó)內(nèi)車(chē)規(guī)芯片現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)的芯片產(chǎn)業(yè)總體上還處于較低的水平，從整個(gè)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的看來(lái)有這么幾個(gè)特點(diǎn)：1，EDA軟件是所有短板中最短板的行業(yè)，脫離國(guó)外主導(dǎo)的Synopsys，Cadence，Mentor幾大EDA廠(chǎng)商，國(guó)內(nèi)所有芯片設(shè)計(jì)就要關(guān)門(mén)；2，材料方面可以湊合用比如晶圓，比如各種化學(xué)制劑等等；3，核心設(shè)備湊合用，比如光刻機(jī)等雖然不是最先進(jìn)，但可用；4，設(shè)計(jì)方面從設(shè)計(jì)本身來(lái)說(shuō)差距已經(jīng)不大了，還缺CPU架構(gòu)，核心IP標(biāo)準(zhǔn)，高速模擬等；5，封測(cè)沒(méi)有太大問(wèn)題。

桃芯科技從事的通信類(lèi)芯片目前主要的困難在于通信協(xié)議仍由國(guó)際大廠(chǎng)主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商還處于跟隨階段，這是根本問(wèn)題。由此帶來(lái)的產(chǎn)品問(wèn)題，比如產(chǎn)品低端，演進(jìn)乏力，因此也缺乏高毛利，不能持續(xù)高投入做進(jìn)一步的技術(shù)積累。所以，國(guó)產(chǎn)替代需要避免低端重復(fù)，低價(jià)紅海，盡量往上靠攏。桃芯科技的BLE SoC芯片已經(jīng)通過(guò)車(chē)規(guī)級(jí)認(rèn)證，但我們深深了解前路依然漫長(zhǎng)，我們還是小學(xué)生，認(rèn)證本身只是產(chǎn)業(yè)化中的一小步。但我們會(huì)本著“做精做深”的精神，繼續(xù)在芯片國(guó)產(chǎn)化的道路上砥礪前行，爭(zhēng)取早日趕超國(guó)際水準(zhǔn)。

在汽車(chē)電子化智能化趨勢(shì)下，2021年車(chē)均芯片搭載量已接近1000顆/輛。主流的新能源車(chē)每輛汽車(chē)差不多需要近2000顆芯片。

據(jù)統(tǒng)計(jì)目前我國(guó)汽車(chē)芯片的自給率不到10%，國(guó)產(chǎn)化率更是不到5%。當(dāng)然我們也欣喜的看到越來(lái)越多的中國(guó)同行在進(jìn)入汽車(chē)芯片領(lǐng)域。“國(guó)內(nèi)車(chē)規(guī)級(jí)芯片廠(chǎng)商已具有一定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，MCU 領(lǐng)域的兆易創(chuàng)新、北京君正、全志科技、中穎電子等，IGBT 領(lǐng)域的比亞迪半導(dǎo)體、中車(chē)時(shí)代電氣、斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微等，MEMS領(lǐng)域的韋爾股份等，封測(cè)領(lǐng)域的長(zhǎng)電科技、華天科技、通富微電等。”