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国产车规级低功耗蓝牙SoC芯片

国产车规级低功耗蓝牙SoC芯片

ING91870CQ是桃芯科技发布的一款车规级低功耗SoC芯片。该芯片历经9个月的可靠性测试,最终获得AEC-Q100的测试认证。

ING91870CQ是一款32pin,QFN32 4x4的封装的BLE5.1SoC。采用TSMC 40nm工艺,48M主频,内置512KB eFlash,128KB RAM,-40~125C工作温度。支持定位,多连接,低功耗等BLE5.1全规格特性,满足各种现有车机BLE应用场景。

 

  桃心科技

认证报告

 

一、 车规芯片可靠性

AEC Q100 是针对有源(Active Device)元件的要求。因为汽车涉及安全原因,所以在元件,子系统,整机等都有严格的可靠性标准。例如

1、 环境要求:汽车对温度的要求,在发动机周边元器件就需要-40~150C的执行标准;其他比如湿度,发霉,粉尘,水,EMC 以及有害气体侵蚀等等都具有比其他多数工业或消费电子产品更高的标准。

2、 震动和冲击:汽车是一个工作条件千差万别的产品,且工作在运动中,所以对于震动和冲击的抵抗能力也有高标准。

3、 可靠性:汽车通常使用寿命是几十万公里,对汽车上任何一个元器件来说,都需要在汽车的生命周期中保持正常的运转。而且由于元器件非常多成千上万个,对系统来说保持正常就是十分挑战的工作,通常都是PPM的失效要求,甚至零失效的要求。

4、 一致性:由于大规模生产的需要,对数十上百万的车都要求特性一致,如果元件的一致性差,那么整车的离散特性就更明显。所以也必须通过老化以及跟踪产品在实际场景的一致性等来挑选。

5、 其他的一些问题,比如因为可靠性的考虑,车规产品有可能并不是最先进的工艺和性能;同时车规芯片还会考虑供应商本身的存续性,毕竟一款车的生命周期是很长的。如此各种问题。

 

芯片的可靠性,通常使用北美推行的AEC-Q100这个标准体系作为可靠性验证的一个标准,正如上面提到的那些问题。不仅仅是AEC-Q100,如果要控制失效率,还必须建立起芯片企业的质量控制体系,例如质量控制体系IATF-16949;针对功能安全,ISO 26262又是必须要经过的一个认证,所以车规级的芯片比消费级、工业级的芯片要求更高,需要认证时间更长,上车的门槛相比消费级也更高。

必须承认各种车规级认证是车载芯片的一个必要条件,而不是充分条件。车规芯片的使用需要大量的可靠性实验,对芯片厂商来说也需要历史积累和循序渐进。

 

AEC-Q100认证流程

 

二、 车规芯片的分类

车规级芯片根据功能分为计算控制芯片(主要有功能芯片MCU和主控芯片SOC)、存储芯片、功率半导体(主要有IGBT和MOSFET)、通信芯片、传感器芯片(主要有CIS、MEMS、陀螺仪等)五大类。

从芯片工艺制程来看,不同汽车芯片对工艺要求存在较大差异。因为可靠性、稳定性的需要,MCU主要是依靠成熟制程。随着新能源车的兴起,汽车的概念有了非常大的转变,一是内燃发动机被电池取代,另外一个汽车被智能化手机化,尤其是座舱、自动驾驶等,这类主控芯片SoC持续追求先进制程高算力,高级别自动驾驶正在推动汽车算力平台制程向7nm及以下延伸。例如高通的8815在智能座舱中显得一枝独秀。

功率器件尤其是IGBT在新能源车上具有广泛的应用,因为充电和动力装置需要高压和大电流等特性。而MOSFET则用在电流更小,切换频率更快的场景。

随着汽车智能化,通信芯片也显得尤为重要,比如4G,5G通信,比如在车路协同或V2X协同中,对时延的要求比较突出,那么5G就是其中一个解决方案。再比如车身传感,车内娱乐系统等,汽车全身所有器件都需要实时感应,车身局域网就显得尤其重要,而依赖于CAN的传统通信方式逐步被WIFI,BLE,UWB等新的无线通信方式所取代。而应用BLE的系统包括TPMS,无感门锁,ETC,BMS等等。

传感器则是汽车的感觉器官,负责收集汽车所有的状态,比如压力,位置,温度,加速度,角度,流感,气体,液体,雷达等等。

 

三、 车规芯片的市场

通常,芯片设计公司作为Tier2的厂商,向Tier1的系统厂商提供芯片和服务,而Tier1的供应商向汽车整机厂商提供最终的解决方案。无论tier1或tier2,或者芯片的生产厂商Foundry,目前的现在都是以国外厂商为主。作为fabless设计厂商关注的车机芯片供应厂商,目前看到的主控供应商依然还是NXP,Infineon,Rennes,TI,ST,ADI,Qualcomm,Nvidia等等。其他品类的汽车芯片也基本都是国外厂商。

 

 

车规芯片产业链

2021年全球汽车半导体市场规模达436亿美元,预计2026年为676亿美元,复合增长率为9%。产品结构上,在2020年半导体产品的市场需求中,控制类芯片占比23%、功率半导体占比22%、传感器芯片占比13%,存储芯片占比9%,其他占比33%。欧、美、日韩为代表的发达国家分别占据 37%、30% 和 25% 的市场,行业内 TOP8 企业占据 60% 以上市场份额,恩智浦、英飞凌和瑞萨名列三强,分别占据 14%、11% 和 10% 的市场份额。

 

四、 国内车规芯片现状

目前国内的芯片产业总体上还处于较低的水平,从整个产业系统的看来有这么几个特点:1,EDA软件是所有短板中最短板的行业,脱离国外主导的Synopsys,Cadence,Mentor几大EDA厂商,国内所有芯片设计就要关门;2,材料方面可以凑合用比如晶圆,比如各种化学制剂等等;3,核心设备凑合用,比如光刻机等虽然不是最先进,但可用;4,设计方面从设计本身来说差距已经不大了,还缺CPU架构,核心IP标准,高速模拟等;5,封测没有太大问题。

桃芯科技从事的通信类芯片目前主要的困难在于通信协议仍由国际大厂主导,国内厂商还处于跟随阶段,这是根本问题。由此带来的产品问题,比如产品低端,演进乏力,因此也缺乏高毛利,不能持续高投入做进一步的技术积累。所以,国产替代需要避免低端重复,低价红海,尽量往上靠拢。桃芯科技的BLE SoC芯片已经通过车规级认证,但我们深深了解前路依然漫长,我们还是小学生,认证本身只是产业化中的一小步。但我们会本着“做精做深”的精神,继续在芯片国产化的道路上砥砺前行,争取早日赶超国际水准。

 

在汽车电子化智能化趋势下,2021年车均芯片搭载量已接近1000颗/辆。主流的新能源车每辆汽车差不多需要近2000颗芯片。

据统计目前我国汽车芯片的自给率不到10%,国产化率更是不到5%。当然我们也欣喜的看到越来越多的中国同行在进入汽车芯片领域。根据网上资料在主控类芯片中已经有一些厂商已经开始提供车规芯片。“国内车规级芯片厂商已具有一定产业基础,MCU 领域的兆易创新、北京君正、全志科技、中颖电子等,IGBT 领域的比亚迪半导体、中车时代电气、斯达半导、士兰微等,MEMS领域的韦尔股份等,封测领域的长电科技、华天科技、通富微电等。”

 

桃芯科技是一家无线通讯芯片设计厂商,目前我们的产品主要集中在低功耗蓝牙SoC芯片,包括5.1/5.1/5.3系列产品。桃芯科技的低功耗蓝牙是基于自主的协议栈,低功耗和全规格的蓝牙特性是我们产品的主要特色,目前我们的5.0/5.1系列产品,主要是面对泛工业类的一些应用,5.1主要应用于室内精确定位;5.0产品目前已广泛应用于车机、医疗、电网、工业组网和高端消费等领域;5.3的产品已经覆盖更广泛的消费端,包括可穿戴、家居、HID、ARVR以及其他一些工农业的一些场景。

桃芯科技希望在低功耗蓝牙领域成为业界的领先企业,同国际大厂在同一个舞台竞争,展现中国企业的设计能力。桃芯科技还将在物联网终端产品上继续进行其他产品线的布局,包括UWB、LE-AUDIO、边缘计算等等。我们希望和广大志同道合的业界朋友共同努力,为中国芯片的崛起贡献我们自己的力量。

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桃芯科技BLE5.1 SoC在电网中的系列应用
桃芯科技的ING918X系列芯片已经正式通过了电科院组织的《国网智能物联电能表蓝牙通信及脉冲检定》蓝牙通信规范量产认证。同时,这也是首款获得该项认证的国产芯片。
国产车规级低功耗蓝牙SoC芯片
ING91870CQ是桃芯科技发布的一款车规级低功耗SoC芯片。该芯片历经9个月的可靠性测试,最终获得AEC-Q100的测试认证。

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