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(来源:半导体芯情)
近日,由东风汽车牵头研发的国内首款高性能车规级MCU芯片——DF30,已在多款整车上完成验证,并顺利通过漠河-43℃极寒环境下的冬季标定试验,正稳步推进量产上车进程。
据介绍,DF30芯片定位为发动机ECU(电子控制单元)的核心控制部件,基于开源RISC-V多核架构,采用国产40nm车规级工艺制造,功能安全等级达到行业最高ASIL-D标准。研发团队已完成295项测试,涵盖基础性能、极限压力及实际应用场景。
作为一款纯国产的车规级芯片,DF30可适配国产自主操作系统,同时适用于燃油车和新能源车等多种核心应用场景,综合性能与同期国际同类产品相当。东风负责人表示,目前,DF30已搭载于东风奕派007、猛士M817、东风风神皓瀚等车型进行验证。
东风风神皓瀚等整车上进行验证。这意味着不久后的东风车,将拥有100%自主可控的“中国芯”。
据悉,ECU(电子控制单元)是发动机的“心脏中枢”,能根据发动机多路传感器信号,实时计算并输出控制指令,驱动发动机工作。MCU(微控制单元)是ECU的“核心芯片”,相当于“总指挥”的大脑,其计算速度和稳定性能,是保障整车安全和正常运行的关键。
据资深芯片产业人士介绍,车规级芯片是芯片界的珠穆朗玛峰。车规级芯片之所以制造困难,主要源于其极高的技术标准、严苛的环境适应性要求、漫长的认证周期和高可靠性需求,这些因素共同构成了极高的行业壁垒。
核心难点包括:
1. 严苛的环境适应性要求
工作温度范围:车规级芯片需适应-40℃到150℃的极端温度环境,而消费级芯片通常只需在0℃-70℃的室内舒适环境中工作。
复杂工作环境:必须承受高温、低温、振动、电磁干扰等多种恶劣条件,汽车电子系统的工作环境比消费类电子严苛得多。
2. 超高的可靠性标准
缺陷率要求:车规级芯片要求缺陷率低于百万分之一,而消费级芯片允许500PPM(每百万件中允许500件故障)。
使用寿命:必须保证十年稳定供应,并承诺十五年内不会出现问题。
功能安全:需要通过AEC-Q系列、ISO26262等国际标准认证,部分关键芯片还需达到ASIL-D最严苛的安全等级。
3. 漫长的认证周期
研发验证周期:从设计→测试→车厂验证→量产,通常需要3-5年,最长可达5-7年,而消费级芯片只需1-2年就能迭代。
测试流程:早期失效率测试就需要800多颗芯片,整体测试流程约半年,一个认证顺利情况下至少需一年,有问题则需重新开始。
生产限制:台积电等代工厂对车规级芯片生产能力不一,不能随意转厂,且生产期间人员培训更严格,产能决定生产效率。
4. 高进入门槛
技术壁垒:中国芯片企业难以通过自建工厂满足车规要求,需交由台积电等专业代工厂,但其产能有限。
客户粘性强:汽车厂商选定芯片后,整个供应链都要匹配,更换成本高、风险大,形成强粘性和稳定现金流。
合规要求:除技术外,还需满足车厂质量体系认证(IATF16949)。
对于车规这种汽车关键芯片长期依赖外国进口,一旦供应链被卡,国产汽车可能“无芯可用”,DF30芯片的诞生正是对这一“卡脖子”难题的有力回应。
面对产业核心痛点,东风汽车以央企担当扛起自主创新大旗,牵头组建湖北省车规级芯片产业技术创新联合体,由东风汽车研发总院智能电子电气开发中心带队攻坚,从需求定义、技术攻关到产业链协同实现全链条主导,稳步走出一条从0到1的国产高端车规芯片自主突围之路。
据东风汽车研发总院软件工程研究中心总监陈涛介绍,由中国整车厂基于自身的应用场景理解,根据差异化和核心竞争力需求定制的高端MCU芯片,打通了芯片开发全流程,在国产车规级芯片的开发模式上实现了自主创新。
陈涛介绍,车规级芯片是指那些专为汽车应用设计和制造,满足严苛的汽车行业相关标准规定的芯片,需在极端温度范围、高电压、高湿等恶劣环境中保持可靠性、稳定性。DF30芯片可广泛应用在动力控制、车身底盘、电子信息、驾驶辅助等领域,填补了我国在高性能车规级芯片领域的空白。
一辆传统燃油汽车需要搭载300~500颗芯片,随着汽车电动化、网联化、智能化、共享化的推进,目前,新能源汽车搭载的芯片数量约500~800颗,高智能化新能源汽车的芯片数量将超过1000颗。实现L5级自动驾驶之后,汽车搭载的芯片很有可能达到1200颗以上。
工业和信息化部赛迪研究院集成电路研究所所长周峰表示,随着智能驾驶等级的不断升级,汽车单车搭载的车规级芯片的数量和价值将持续增长。车规级芯片需求的增长也将全方位带动国内芯片产业链各环节的快发发展。
车规级芯片作为汽车产业的核心部件,对汽车产业健康可持续发展至关重要。作为央企和制造业“龙头企业”,东风汽车正积极推动产学研政合作,加快车规级芯片国产化开发应用的步伐。未来,东风汽车将继续加大研发投入,加强技术创新和人才培养,不断提升车规级芯片的研发能力和产业化水平,实现车规级芯片的自主可控和广泛应用,为推动我国汽车产业的高质量发展作出新的贡献。
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