得益于物聯(lián)網(wǎng)及汽車電子等的快速發(fā)展，中國MCU市場正進入一個快速發(fā)展通道。據(jù)IHS預測數(shù)據(jù)顯示，2020年中國MCU市場規(guī)模約為269億元，預計2022年將達到320億元，2025年進一步增至483億元。車規(guī)MCU約占整個MCU市場的1/3。

但這其中屬于中國本土MCU芯片企業(yè)的市場份額卻僅占本地市場的6%左右，車規(guī)級MCU的自主化率則更為稀少，只有約1%，存在巨大的自主替代空間。

以此為契機，加之受疫情等多重因素疊加影響，導致全球芯片尤其是車規(guī)類芯片供需持續(xù)失衡，給下游的汽車、消費電子等產(chǎn)業(yè)造成較大的困擾，進一步加劇國內(nèi)實現(xiàn)芯片自主可控的緊迫性，近兩年大批本土企業(yè)紛紛開始大力布局車規(guī)級MCU，泰矽微也是在這一背景下創(chuàng)立的。

車規(guī)芯片黑馬，入局即破局

與其他很多企業(yè)不同，自成立泰矽微就致力于打造平臺型MCU芯片設計公司，并為此制定了“MCU+”發(fā)展策略，開發(fā)面向汽車、手機、醫(yī)療等垂直市場的高性能專用MCU，基于MCU的通用功能擴展各種專用模擬和數(shù)字電路功能及算法等，實現(xiàn)差異化競爭，填補國內(nèi)在高端MCU市場的空白。

圖片來源：泰矽微

泰矽微在短短兩年多的時間里已經(jīng)完成了7顆MCU芯片的研發(fā)，3款已成功量產(chǎn)，分別面向汽車智能觸控和智能表面、工業(yè)與醫(yī)療傳感與信號鏈以及消費電子市場。其中車規(guī)系列MCU芯片TCAExx-QDA2于今年3月正式量產(chǎn)，包含TCAE11A-QDA2和TCAE31A-QDA2兩款芯片，主要應用于汽車智能觸控領域。這一領域的全球市場目前為兩家歐美MCU的頭部廠商所壟斷，且持續(xù)性供不應求，泰矽微的觸控MCU在原先傳統(tǒng)的電容觸控基礎上創(chuàng)新性的融合了壓力觸控技術。TCAE31A-QDA2也因此成為全球首款集成電容觸控和壓力觸感雙模車規(guī)級人機交互MCU芯片，催生了更多突破性應用創(chuàng)新，真正做到了入局即破局。

據(jù)泰矽微電子CEO兼創(chuàng)始人熊海峰日前接受蓋世汽車采訪時透露，目前上述兩款車規(guī)級MCU共有數(shù)十個項目在推進當中，合作方不乏多個一線Tier1和主機廠身影，下半年會陸續(xù)上車，該系列芯片預計今年將達到百萬顆的出貨量。

泰矽微電子CEO兼創(chuàng)始人熊海峰，圖片來源：泰矽微

MCU+精準切入，已量產(chǎn)兩款車規(guī)產(chǎn)品

作為汽車電子控制系統(tǒng)的核心，MCU在車內(nèi)應用十分廣泛，涵蓋車身控制、信息娛樂系統(tǒng)、駕駛輔助、動力總成控制等各個領域，但泰矽微選擇了率先從智能觸控芯片切入。

據(jù)熊海峰介紹，這一方面符合泰矽微MCU+的戰(zhàn)略大方向。通用MCU雖然在各個領域應用廣泛，但對于泛互聯(lián)網(wǎng)相關的應用，卻無法很好地滿足需求，往往需要額外增加信號鏈、電源管理、射頻、算法等外圍電路解決方案。正是意識到這一點，泰矽微提出了差異化的MCU+戰(zhàn)略，打造面向各類垂直場景的整體解決方案。

“觸控芯片就是一個典型的MCU+方向，因為除了通用MCU功能，要實現(xiàn)車內(nèi)一系列的智能觸控應用，還需加上傳感器接口電路、觸控專用數(shù)模外設以及針對于不同觸控應用場景的專用算法定制，在此基礎上還要解決各種抗干擾性問題，非通用MCU所能為。” 熊海峰表示。

另一方面，受智能網(wǎng)聯(lián)車、新勢力造車等的發(fā)展和影響，越來越多的車內(nèi)人機交互控制開始從傳統(tǒng)機械按鍵向更具科技感和美感的智能按鍵以及智能表面等發(fā)展轉(zhuǎn)換，催生出一片新藍海。尤其隨著智能座艙多屏化趨勢不斷凸顯，與此同時汽車內(nèi)外飾也開始從傳統(tǒng)靜態(tài)表面快速朝著集成了座椅調(diào)節(jié)、車內(nèi)氛圍燈及影音娛樂等控制功能于一體的智能表面方向發(fā)展，均加大了汽車對智能觸控MCU的需求。

據(jù)測算，現(xiàn)階段單車上的觸控MCU平均用量大概在1~2顆，未來有望增長到20顆左右。如果按照國內(nèi)乘用車平均每年2500萬輛左右的銷量規(guī)模，單單國內(nèi)市場每年就有約5億顆觸控MCU的需求量，市場規(guī)模高達數(shù)十億人民幣，全球規(guī)模則近百億人民幣，非常可觀?！翱梢灶A見的是，未來兩三年車載智能觸控領域有望迎來爆發(fā)式的增長。” 熊海峰指出。

所以，自成立泰矽微就將智能觸控產(chǎn)品線列為長期發(fā)展方向，并快速推出了TCAExx-QDA2系列芯片。據(jù)了解，該類車規(guī)芯片目前僅兩家國際廠商擁有成熟的芯片產(chǎn)品及方案，國內(nèi)車企處于嚴重缺貨狀態(tài)，泰矽微產(chǎn)品的成功量產(chǎn)對于緩解本土車企 “芯荒”有望起到重要支撐作用。

圖片來源：泰矽微

具體來看，TCAExx-QDA2系列基于ARM Cortex-M0 內(nèi)核打造，工作主頻32MHz，內(nèi)置64KB Flash 和4KB SRAM，支持LIN總線通信，具備高抗干擾性和高達8kV HBM ESD性能。其中TCAE11A-QDA2最多支持10通道電容觸控檢測，可用于實現(xiàn)智能按鍵或滑條等功能，適用于車內(nèi)閱讀燈、頭頂燈、中控面板及空調(diào)控制、方向盤、門把手及尾門開關等應用場景。

而TCAE31A-QDA2，除包含TCAE11A-QDA2的所有電容觸控功能外，還進一步集成了壓力觸控功能，實現(xiàn)電容+壓感的復合智能按鍵，可實現(xiàn)更為智能和可靠的人機交互功能。

“單純的電容觸控由于身體的無意觸碰、覆蓋水滴或者受到外部噪聲干擾等都可能會產(chǎn)生誤觸發(fā)。如果在電容觸控的基礎上疊加壓力檢測，只有達到一定的壓力值，才能觸發(fā)壓力通道，通過復合檢測的方式可大大提升安全性和可靠性。” 熊海峰表示。

圖片來源：泰矽微

但“合二為一”說起來簡單，實際并不容易實現(xiàn)。這不僅僅是因為MCU從設計開發(fā)到生產(chǎn)制造再到測試驗證都必須嚴格遵守車規(guī)級芯片的一系列要求，更關鍵在于，壓感算法的開發(fā)以及電容與壓感算法之間的融合在技術上也存在較大挑戰(zhàn)。

“壓力傳感本質(zhì)上是檢測uV級的微弱信號并進行處理，如何對這個信號進行可靠的采集和處理，并開發(fā)對應的成熟算法，還包括拆解和實現(xiàn)各個高精度信號鏈IP，每個環(huán)節(jié)都充滿挑戰(zhàn)?！?據(jù)熊海峰介紹，部分車型曾嘗試過采用基于機械結構的傳統(tǒng)MEMS壓感技術，但采用機械式壓力傳導存在機械磨損甚至組件損壞等情況，裝配一致性和實際使用的可靠性都不夠。

為此泰矽微專門選擇了和一家符合車規(guī)規(guī)范的、基于新材料技術的壓力薄膜壓感傳感器廠商合作，該方案具有更高可靠性、可生產(chǎn)性及超長壽命、高性價比等優(yōu)勢，結合自身核心團隊過往在觸控芯片領域的豐富經(jīng)驗，開發(fā)了TCAE31A-QDA2。

兩年量產(chǎn)三款產(chǎn)品，泰矽微車規(guī)芯片規(guī)劃深遠

在MCU領域，盡管泰矽微成立的時間并不長，卻快速實現(xiàn)了多顆芯片的研發(fā)和量產(chǎn)，其中車規(guī)級智能觸控系列芯片，從開發(fā)到量產(chǎn)更是不過短短兩年時間，可謂刷新了行業(yè)速度。

對此熊海峰指出，這主要是因為自創(chuàng)業(yè)的第一天開始，泰矽微就確定了汽車這一重要的戰(zhàn)略方向，核心團隊具有豐富的車規(guī)芯片的開發(fā)經(jīng)驗，并且在芯片開發(fā)過程中，無論是車規(guī)還是非車規(guī)芯片都嚴格按照車規(guī)要求來執(zhí)行和推進，包括芯片開發(fā)流程、IP開發(fā)和驗證標準卡控、芯片測試及運營等環(huán)節(jié)，均在一定程度上縮短了開發(fā)周期。

另外在流片方面，泰矽微幾乎不采用MPW Shuttle方式，而都選擇了Full Mask，一方面是對自身開發(fā)能力的絕對自信，另外一方面這種方式可以將流片和后續(xù)量產(chǎn)縮短三個月左右時間。

而泰矽微研發(fā)團隊本身在系統(tǒng)級復雜芯片領域具有豐富的開發(fā)經(jīng)驗，也是很重要的一方面。據(jù)了解，泰矽微核心成員絕大部分來自于Atmel、TI、Marvell、海思等知名芯片企業(yè)，在信號鏈、電源、射頻等方向積累了大量的MCU芯片研發(fā)能力，得以支撐泰矽微MCU+高端芯片戰(zhàn)略的實施。

不過，搶時間固然重要，熊海峰指出對車規(guī)級芯片而言，該做的測試驗證卻是無法打折扣的，而泰矽微的TCAE11A-QDA2和TCAE31A-QDA2兩款芯片，也均通過了AEC-Q100 Grade 2 完整的可靠性認證測試。

圖片來源：泰矽微

除了芯片，泰矽微同時還可以為客戶提供全方位的用于評估、測試、生產(chǎn)的軟硬件平臺，涵蓋芯片評估、垂直方案、生產(chǎn)以及仿真調(diào)試下載工具等。比如針對TCAExx-QDA2，泰矽微又相繼推出了基于TCAE11A-QDA2的汽車閱讀燈觸摸控制和車頂控制器的參考設計，以及基于TCAE31A-QDA2的智能表面參考設計。

圖片來源：泰矽微

正因為如此，在TCAExx-QDA2芯片推出后，很快獲得了多個車企和零部件企業(yè)的認可，其中不乏國內(nèi)頭部車企，甚至部分德系和美系車企也已在總部開啟評估。熊海峰透露，基于已有成績，目前泰矽微也在圍繞智能觸控開展下一代產(chǎn)品研發(fā)，在兼容通用觸控MCU芯片的同時，進一步融入更多的功能，提升芯片集成度，在人機交互方面給予用戶更好的體驗，目標引領車規(guī)觸控芯片市場。

“智能觸控是我們一個比較確定的發(fā)展方向，這是我們基于對新能源汽車和智能汽車發(fā)展趨勢進行推演所得出來的結論，也是這波缺芯潮之前就已經(jīng)布局的方向?！?熊海峰表示。除此之外，在泰矽微看來，當前車燈產(chǎn)業(yè)的LED化和智能化大潮，以及對于更高的人機交互體驗的訴求，也在催生新的增量市場，為此泰矽微亦在開展相關的布局，并已經(jīng)與相關的頭部汽車照明大廠達成了深度合作，共同開發(fā)創(chuàng)新的車內(nèi)外汽車照明整體解決方案，包括各類照明用驅(qū)動芯片及調(diào)光調(diào)色控制類MCU?！斑@部分市場規(guī)模及未來數(shù)倍的增長潛力都非常值得期待，為此我們已經(jīng)做了非常充分的準備工作，包括進行中的功能安全ISO 26262等認證體系”，熊海峰表示。

還有其他一些部件，比如電動汽車電池的BMS以及BMS配套MCU，更核心的電驅(qū)、電控等，也都是泰矽微非常確定的方向，泰矽微會由淺入深有策略有規(guī)劃的進行布局。其中針對BMS，泰矽微與頭部的手機廠商和電池廠商進行了捆綁合作，已開發(fā)出了可對標國際頭部廠商的高精度電池計量BMS芯片，會繼續(xù)延展BMS產(chǎn)品線進入汽車領域。

自主MCU進入發(fā)展“黃金期”，全面突圍仍需耐心

受新冠肺炎疫情、自然災害以及地緣政治等的影響，近兩年汽車產(chǎn)業(yè)持續(xù)面臨嚴重的MCU芯片短缺問題，但于本土企業(yè)而言，卻是不折不扣的突圍黃金期。

一方面，智能化和電氣化的快速發(fā)展，帶來了巨大的車規(guī)級MCU增量需求。目前在傳統(tǒng)燃油車上，單車的MCU用量大約在50~100 顆，而智能電動汽車有望實現(xiàn)翻倍甚至更多。據(jù)IC Insights預測，2020年全球車規(guī)級MCU市場規(guī)模約為65億美元，到2023年有望增長至88億美元。

另一方面，在近兩年一系列汽車供應鏈危機的啟發(fā)下，越來越多的自主車企從提升供應鏈安全的角度考慮，開始有意識地培養(yǎng)本土供應商，也給了國內(nèi)芯片企業(yè)很好的展示機會。加之芯片的持續(xù)短缺，亦在一定程度上倒逼本土企業(yè)自主突圍，多重因素的疊加作用下，均為本土企業(yè)提供了良好的發(fā)展契機。

而正如大家所見，過去幾年確實有大批本土企業(yè)爭相發(fā)力車規(guī)級MCU，其中少數(shù)已經(jīng)初步實現(xiàn)了規(guī)?；慨a(chǎn)。

但整體來看，熊海峰指出，目前本土企業(yè)仍處于對外資大廠的初步替代階段?！艾F(xiàn)階段車規(guī)級MCU的自主替代主要還是在雨刮器、車窗、尾燈控制等領域，整體占比相對較低。而電機驅(qū)動控制、車身控制、智能座艙、新能源汽車BMS等核心部件以及安全相關的領域，越往高端走國外的壟斷性越強，自主化率幾乎為零。”

這背后，在研發(fā)及量產(chǎn)等各個階段，本土企業(yè)都還有很大的提升空間?！氨热缭跍y試的時候，很多國際大廠都有自己的測試方法論，甚至測試線，工藝上很多都是定制工藝，但國內(nèi)很多公司都不具備這樣的條件?！闭f到本土企業(yè)與外資大廠的差距，熊海峰指出。

盡管如此，他認為再過三到五年，自主車規(guī)級MCU肯定會有較大的進展。在此過程中，由于國產(chǎn)替代主要對標的是國際大廠，對產(chǎn)品質(zhì)量的把控，以及在可靠性上持續(xù)的優(yōu)化分析能力尤為關鍵，其他還包括敏銳的客戶服務意識、深入的客戶支持、提供整體解決方案的能力和足夠的資金支持，都是取勝的關鍵要素，這也決定了國產(chǎn)替代無法一蹴而就。

在熊海峰看來，做車規(guī)級芯片一定要有自己獨立的判斷和堅持，不能隨波逐流。“尤其是耐心，做芯片要耐心，做汽車芯片更需要耐心，還要講究策略，不能一上來就去做一些力所不能及的一些事情，而是要讓自己先生存下去?！?談及多年深耕芯片領域的經(jīng)驗，熊海峰總結道。

另外資金能夠跟得上企業(yè)的發(fā)展步伐，也十分重要。特別是面對未來由于內(nèi)外部各種因素造成的不確定性局面中，芯片企業(yè)能通過足夠的資金持續(xù)投入產(chǎn)品研發(fā)及提前鎖定產(chǎn)能，對于渡過可能的危機至關重要。值得關注的是，過去兩年里泰矽微也先后開展了多次融資，獲得了充沛的資本儲備及多個戰(zhàn)略性股東?！?strong>我們非常歡迎和期待與具有汽車相關產(chǎn)業(yè)背景的資本合作，強強聯(lián)手，互為補充”，熊海峰表示。

如今隨著TCAExx-QDA2系列的正式量產(chǎn)及車廠的產(chǎn)品導入，意味著泰矽微在實現(xiàn)車規(guī)級MCU國產(chǎn)替代方面取得了顯著進展，并正式獲得了“自造血”能力。當下，真正意義上，完完整整的通過第三方AEC-Q100認證的國產(chǎn)MCU芯片寥寥可數(shù)，泰矽微占其一。泰矽微的突破也代表著國產(chǎn)MCU的突破。接下來，泰矽微表示會集中力量進一步加大在車規(guī)級芯片領域的投入力度，實現(xiàn)車規(guī)MCU的多方位國產(chǎn)化替代，并有序邁入國際市場。