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十款国产创新IC打造聪明的车、智慧的路、车路协同

十款国产创新IC打造聪明的车、智慧的路、车路协同

随着节能减耗政策刺激和电动智能技术渗透,中国汽车市场在2022年焕发新的生机。国产IC企业抓住汽车“芯”机会,不仅专注单车智能的技术创新,让车变得越来越聪明,还从全局来统筹优化智慧道路、智慧路网,打造“智慧的路”,旨在令“聪明的车”与“智慧的路”相互协同。

2022年第十二届松山湖中国IC创新高峰论坛在上周五(5日)举行,十款国产创新IC轮番登场,展示国产IC在“智慧出行”应用领域的创新与实力。QuGesmc

按照惯例,我们先简单回顾2021年面向“智慧物联网”的十款国产IC(现场回顾)的量产情况。QuGesmc

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至于今年推介的十款国产IC里,既有应用于汽车内部的自动驾驶系统、车舱系统、触控系统等核心芯片,通过高性能大算力芯片给汽车赋予一个大脑,让车变得越来越聪明;又有应用于汽车外部的雷达、激光雷达等,令汽车拥有全方位的感知功能,提升单车智能的安全性;也有应用于智慧交通的高性能处理器,从车路协同方面统筹场景应用。QuGesmc

当然,未来智慧交通场景里不仅需要“聪明的车”“智慧的路”“车路协同”,还需要大数据、云计算、城市治理系统等多技术且多维度的全面支持,因此未来汽车市场会呈现出超万亿级的市场机遇,为产业链相关环节企业创造广阔的发展空间。QuGesmc

(1)华山二号A1000系列:高算力自动驾驶计算芯片

厂商名:黑芝麻智能科技有限公司QuGesmc

应用领域:自动驾驶QuGesmc

产品优势:国内最早基于自研车规级核心IP开发的自动驾驶大算力芯片——华山二号A1000,2020年发布,单颗芯片算力58-116TOPS,华山二号A1000系列芯片已处于量产状态,今年量产上车,A1000已经完成所有车规级认证,是算力最大、性能最强的自动驾驶芯片,同时也将是首个量产的符合车规、单芯片支持行泊一体域控制器的国产芯片平台。QuGesmc

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黑芝麻智能销售总监付俊伟表示,进入智能驾驶时代后,车内的数字化应用和数字化体验需求爆发,智能汽车的创新开始围绕着芯片、人工智能、电子架构等方面展开。单车算力也从几年前的几T算力,跃升到千T的量级。通过算力的提升推进自动驾驶的发展已经成为行业公认的方式。汽车智能化发展需要高性能大算力的自动驾驶芯片提供舞台,自动驾驶已经进入算力角逐时代,算力是自动驾驶最核心的驱动力。QuGesmc

2022年是大算力车规芯片的量产年。黑芝麻智能作为国内首家集齐了功能安全专家认证、功能安全流程认证、产品符合性、车规软件认证的自动驾驶芯片公司,今年将推进华山二号A1000系列芯片量产上车。QuGesmc

值得一提的是,黑芝麻智能基于华山二号A1000打造新一代车路协同路侧感知计算平台,剑指车路协同场景应用。该平台依靠强大的实时计算芯片、高效精准的感知算法,以及多场景图像处理能力,是一套可以充分赋能智慧公路和智慧城市的解决方案。后续还将升级到A1000 Pro计算平台,算力持续提升,提供更大算力的路侧感知平台。QuGesmc

(2)龍鹰一号:首款国产车规级7nm智能座舱芯片

厂商名:芯擎科技QuGesmc

应用领域:智能座舱QuGesmc

产品优势:“龍鹰一号”是国内首款性能达到国际先进水平的7nm车规级芯片,具备自主研发多核异构低功耗SoC架构;独特ASIL-D硬件功能安全岛设计,降低现有的智能座舱芯片平台在功能安全实现的性能损耗和软件复杂度;高性能ISP处理能力,支持畸变矫正,3DNR降噪,支持多帧曝光输出宽动态传感器,RGB-IR传感器,使得低照度场景下保留图像丰富的细节;自研支持国密算法的高性能信息安全引擎,满足安全启动,安全通信,安全存储需求;能够充分理解国内车企多场景需求:从芯片架构层面优化快速360环视启动,实现复杂多屏交互设计。QuGesmc

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芯擎科技技术副总裁易为指出,汽车级高端芯片主要分为三部分:一是智能驾舱的多媒体芯片,Multi-OS 车载信息娱乐系统神经网络加速引擎提供人工智能应用;二是自动驾驶芯片,针对ADAS L3+/L4;三是车载中央计算芯片,它是汽车的大脑。QuGesmc

易为表示,“车规级芯片要求非常高,可以说要求十项全能。这主要体现在三方面,一是需要高算力,尤其是针对L2、L3、L4自动驾驶所需算力智能座舱多核交互。另一方面是安全性,在功能、数据、软件方面提供非常安全可靠的底层核心。第三方面是要求可靠性满足零缺陷率 、AEC-Q100车规级芯片质量标准。QuGesmc

据介绍,芯擎科技拥有从自主IP和芯片设计到软硬件一体化的核心技术能力,可提供提供完整的软硬件平台和应用、复杂SoC设计、芯片级安全设计及核心IP设计和算法。QuGesmc

易为透露,龙鹰一号对标国际顶级汽车芯片厂商主流产品,例如高通的8155,龙鹰一号的性能直逼8155,甚至某些指标反超。目前,芯擎科技正与国内车企及一级供应商紧密合作,完成在不同车型的测试和集成,为今年底之前的上车量产做好准备。目前已经正式部署吉利新车平台应用于吉利的新车平台。QuGesmc

(3)NB2:面向智慧交通-RSU的RISC-V架构应用处理器

厂商名:广东跃昉科技有限公司QuGesmc

应用领域:工业互联网QuGesmc

产品优势:NB2是目前第一款Full Mask的RISC-V架构高端应用处理器,采用先进的12nm工艺,面向边缘计算、深度学习等高阶边缘侧系统应用。NB2采用四核RISC-V核心设计,主频达1.8GHz;外部存储器支持DDR4/LPDDR4(x),带宽最高可达4266MT/s;内置GPU、NPU、DSP多种硬件加速引擎;同时集成以太网、USB等各类标准接口;NB2芯片符合工业级标准,典型功耗低至5W。QuGesmc

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广东跃昉科技有限公司产品总监李涛介绍,跃昉科技面向工业互联网,所以产品策略聚焦解决工业物联网中主要出现的典型问题,包括主流架构的风险、高昂的授权费用等。长期以来,业界更多关注的是偏向消费者的物联网解决方案,所以对物联网方案定位或多或少存在偏差,为此跃昉科技打造了“三横一纵一平台”的技术体系。QuGesmc

有别于传统自动驾驶的单点考虑交通出行解决方案,智慧交通关注人、路、车、场景,相当于构建了一个智慧交通的工业物联网。在这样一个智慧交通的全景下,有两个比较突出的基础设施,一个是用在车上的OBU,另一个重点是RSU(路车单元),通过和OBU之间的配合,确保道路安全、综合交通治理等实时路况方面的需求。QuGesmc

李涛表示,NB2可应用于RSU上。RSU的典型应用场景是通过交换机或网络连至TMS(交通综合管理系统),在端侧还会有环境感知、摄像头为代表的MEC设备连接,也包括信号灯、信号机。QuGesmc

此外,除了智慧交通,NB2还适用于工业物联网下的智慧能源、智慧物流、智慧工厂等应用。李涛表示,“跃昉科技期待和上下游合作伙伴一起共同为中国工业物联网、数字新基建贡献一份力量。”QuGesmc

(4)AC8025:打造高性能、高可靠性完整座舱解决方案

厂商名:杰发科技QuGesmc

应用领域:汽车座舱QuGesmc

产品优势:AC8025采用高性能的8核组合CPU(2*A76+6*A55),提升SoC整体运算性能,内置高性能NPU,可在座舱域扩展融合视觉处理的应用,具备高性能和高安全可靠性,AC8025能满足ISO 26262 ASIL B安全认证要求,提升座舱应用安全。AC8025将高度复用AC8015的软件架构,节省客户的开发周期,提高产品的可迭代性,AutoChips私有SDK API向前完全兼容。杰发科技不只提供智能座舱SoC芯片,还可以为客户提供包含算法、软件和生态的一体化座舱解决方案,可以为客户提供座舱方案二选一、可以提供Audio高性能体验和扩展能力。QuGesmc

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根据市场机构数据显示,近年来全球座舱SoC渗透率不断提高。2020全球新车座舱SoC渗透率是20%,预计到2026年渗透率会达到60%。其中有几个主要推动因素,一是电子技术的演进,二是智能座舱异构的发展,三是座舱域车型的不断增加。QuGesmc

“杰发科技AutoChips成立于2013年,是四维图新旗下汽车电子芯片设计公司,”杰发科技高级产品经理赵林祥介绍称,“公司拥有超过300名研发人员,专利持有量达150多件,自主研发的芯片产品涵盖车载中控娱乐信息处理器芯片、车联网通讯信息处理器芯片、智能座舱应用处理器芯片、车载音频功率放大器、车规级32位MCU芯片、胎压监测专用MEMS芯片等。”QuGesmc

杰发科技在智能座舱领域布局较早,如今其智能座舱SoC经历了5代产品迭代,其新一代智能座舱芯片AC8025,是高性能、高可靠性、专业智能座舱域控芯片。可以灵活视频输出优化方案,还可提供基于内置高性能DSP的Audio完整解决方案,为客户提供二选一的智能座舱系统方案,满足多样化的客户需求。QuGesmc

目前,杰发科技与全球主流Tier1和整车厂建立合作,全球超过500多款车型使用其芯片,累计出货量已经超过2亿颗,其中SoC出货量超7千万套片。QuGesmc

(5)YTM32B1ME:高端32位车规MCU

厂商名:苏州云途半导体有限公司QuGesmc

应用领域:车身、底盘、动力域等QuGesmc

产品优势:M系列芯片采用行业领先的40nm e-Flash工艺,基于32位车规级ARM Cortex-M33内核,CPU全温域主频高达120MHz,提供1.25MB嵌入式闪存,符合ISO26262的ASIL-B等级要求,可靠性满足AEC-Q100、Grade1标准,信息安全方面支持AES、SHA以及国密SM4等多种加密算法,并提供符合AUTOSAR标准的MCAL。QuGesmc

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目前车规级MCU市场主要被NXP、Microchip、瑞萨电子、意法半导体、英飞凌所占据。为什么国内MCU厂商在车规级产品上落后这么多?苏州云途半导体有限公司技术市场总监顾光跃认为,这是因为之前大家都专注于消费类或工业类产品,很少涉及车规级MCU,“在2019年中美贸易战爆发之后,卡脖子问题不断凸显,车规MCU的需求才开始慢慢冒出来。”QuGesmc

另一方面,车规级MCU相比非车规MCU有着很大的不同,在温度、运行环境、可靠性、质量目标(0PPM)、功能安全、设计方法学、AEC-Q100认证、晶圆厂、工艺要求、封装、测试覆盖率(>99.5%)等方面都有着更高的要求,产品开发和验证周期也更长。QuGesmc

据顾光跃介绍,YTM32B1ME是今年量产的第二款高端车规级M系列产品,是目前国内唯一量产的符合AEC-Q100和ISO26262 ASIL-B双重认证的高性能、高可靠性、高安全性的车规级MCU产品。它基于32位车规级ARM Cortex-M33内核,采用40nm e-Flash工艺,CPU全温域主频120MHz,提供1.25MB嵌入式闪存,符合ISO26262的ASIL-B等级要求,可靠性满足AEC-Q100、Grade1标准,信息安全方面支持AES、SHA以及国密SM4等多种加密算法,并提供符合AUTOSAR标准的MCAL,可用于车身、底盘、动力域等场景。QuGesmc

(6)TCAE11/31-QDA2:车规3D Touch芯片及解决方案

厂商名:上海泰矽微电子有限公司QuGesmc

应用领域:车用智能按键和智能表面QuGesmc

产品优势:TCAEXX-QDA2系列包含TCAE11-QDA2和TCAE31-QDA2两款芯片,均通过AEC-Q100 Grade 2 完整的可靠性认证测试。TCAEXX-QDA2系列是基于ARM Cortex-M0 内核的高可靠性专用SoC芯片,工作主频32MHz,内置64KB Flash 和4KBSRAM,支持LIN总线通信,具备高抗干扰性和高达8kVHBM ESD性能。QuGesmc

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汽车电子应用占据整个MCU市场超过30%的份额,汽车电动化、智能化和网联化的长期演进趋势,进一步催生了MCU需求的迅猛增长。车规类芯片的欧美主要供应商均存在涨价和缺货的问题,泰矽微结合团队MCU和模拟设计技术能力,推出车规级智能触控系列芯片,力求在专用MCU领域发挥差异化竞争优势。QuGesmc

上海泰矽微电子资深市场总监朱建儒指出,车规处理器有的强调算力,有的强调规模,泰矽微将目标锁定在用量大的感知或执行端,单车用量大概在20至30颗,“我们以量取胜,不是以大取胜。”QuGesmc

他表示,智能表面和智能触控是智能汽车发展的刚性需求,主要体现在智能汽车结构需求、移动设备使用习惯以及美学和科技感,用户体验提升需求等。QuGesmc

其一,智能表面和智能触控应用覆盖全车,包括内饰中的中控、方向盘、座椅、车窗、天窗、门饰板、车门、座椅,智能显示桌面等,外饰中的门把手、脚踢控制器、尾门logo和智能B柱等。QuGesmc

其二,智能表面和智能触控还有众多的附加优势,包括轻量化、美观、操作便捷、耐久度高和抗污染。实现智能表面与智能触控控制器的核心有两个要素,即感知和反馈,感知又可分为电容式方案或电阻式方案,而反馈方式则有振动、声音或光反馈等方式。QuGesmc

朱建儒介绍称,目前主流方案以电容为主,TCAE31是业内首颗单芯片可以支持两路电桥式压感和最多10路电容触摸的双模SoC芯片。可以通过多电容传感的设计实现X和Y方向位置触摸位置的感知。压力通道则增加垂直方向的压力感知能力,可实现3D触摸功能。QuGesmc

如果汽车智能表面应用需要更多路压力传感,可以采用外部低成本的多路选择开关进行扩展。“压力+电容双模方案的优点包括高灵敏度、抗干扰能力强、防水抗污染更容易实现以及可通过EMC测试,缩短产品开发和上市时间。”QuGesmc

(7)MSTR003:高性能77G雷达芯片

厂商名:南京迈矽科微电子科技有限公司QuGesmc

应用领域:车用成像QuGesmc

产品优势:MSTR003是一款高性能的77G雷达芯片。此芯片在输出功率和噪声性能上将会优于现有芯片产品,芯片集成了锁相环、ADC,同时具有芯片级联功能,支持雷达系统的低成本多片级联方案。配合迈矽科自己研发的功率放大器和低噪声放大器套片,3片级联方案的交通雷达可以达到业界最高的1公里以上的探测距离;2到4片级联的车用4D成像雷达也可以获得300米以上的探测距离。QuGesmc

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在当今智能化汽车大规模普及的浪潮下,“聪明的车,智慧的路”将是未来发展的重点。南京迈矽科微电子科技有限公司董事长兼总经理侯德彬认为,与视频方案和激光雷达相比,毫米波雷达具有独特优势,无论是探测距离、全天候工作能力、车速测量能力还是测距精度,毫米波雷达优势都很明显。QuGesmc

无论摄像头、激光雷达还是毫米波雷达,在目前的自动驾驶中都是必不可少的,他们各有优缺点。毫米波雷达的较大优点在于全天候工作和远距离探测,可以覆盖500至1000米以上,激光雷达则很难做到;主要问题是空间分辨率弱,但4D成像雷达技术对雷达的空间分辨率做了一定的提升。QuGesmc

南京迈矽科结合自己在毫米波芯片领域的优势,将推出高性能的77G毫米波雷达传感器套片方案,用于路端的智能交通雷达和车用4D成像雷达的场景,推动国产化替代雷达芯片方案的快速落地。QuGesmc

侯德彬称,MSTR003虽然还未量产,但已经接到数万颗订单,并已在智慧交通方案中尝试应用(通过合作公司南京隼眼电子科技有限公司逐步开始应用)。“这是国内唯一实现定向800米/1200米@0.1度角精度的交通雷达,也是一颗全天候0.1mm量级高精度边坡、桥梁、隧道形变检测低成本毫米波雷达。”他认为,道路信息化真正实现以后,可以从另一个维度推动自动驾驶的发展。QuGesmc

(8)SC10D9501:面向激光雷达的低功耗、高性能CMOS模数转换器

厂商名:上海芯炽科技集团有限公司QuGesmc

应用领域:精准定位及辅助驾驶QuGesmc

产品优势:最新研制的SC10D9501,是面向激光雷达应用场景的一款低功耗,高性能CMOS模数转换器,能够以10位分辨率将双通道的信号数字化,采样率高达1.5GSPS(非DES模式),或者单通道高达3.0GSPS(DES模式)。SC10D9501具有出色的精度和动态性能,而功耗却低于2.3瓦。激光距离测量可以达到的精度与ADC采样频率直接相关。该芯片设置采样速率为3GSPS,对应时钟周期内光的传播距离为0.1m,可以达到±5cm的精度。随着采样速率的降低,测距误差将随之增加;随着采样精度降低,探测距离将随之减小。QuGesmc

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在全球市场,2019年全球激光雷达市场规模约为14.4亿美元,其中无人驾驶激光雷达市场规模约为6亿美元,占比约41.67%;ADAS+ADS激光雷达市场规模约为 8.4亿美元,占比约58.33%。预计到2025年,全球激光雷达市场规模将上涨至108亿美元,其中无人驾驶激光雷达市场规模约为42.8亿美元,占比约39.63%;ADAS+ADS激光雷达市场规模约为65.2亿美元,占比约60.37%。QuGesmc

2019年中国激光雷达市场规模约为5.1亿美元,其中无人驾驶激光雷达市场规模约为2.4亿美元,占比约47.06%;ADAS+ADS激光雷达市场规模约为2.7亿美元,占比约52.94%。预计到2025年,中国激光雷达市场规模将上涨至47.6亿美元,其中无人驾驶激光雷达市场规模约为17.1亿美元,占比约35.92%;ADAS+ADS激光雷达市场规模约为30.5亿美元,占比约64.08%。QuGesmc

目前激光雷达的单台成本约为 1000 美元,由于成本高昂,激光雷达在 L1/L2 级别车型中属于选配,随着 L2 向 L3、L4 跃迁,激光雷达的探测优势开始凸显,L3/L4/L5 分别需要 1/2/4 台激光雷达。QuGesmc

上海芯炽科技市场销售副总/联合创始人单毅认为,随着智能驾驶级别提升、加上成本下行,激光雷达有望成为 L3 及以上智能车的标配。这是因为出货量增加形成规模效应,以及技术成熟后制造成本降低,激光雷达的价格将持续下行。单毅表示,到 2025 年当整机厂的激光雷达出货量达到百万台/年时,成本有望下降到 500 美金以内。QuGesmc

(9)SNP805:首颗国产面向新能源汽车电池包传感监测芯片

厂商名:琻捷电子QuGesmc

应用领域:汽车功能安全QuGesmc

产品优势:首颗国产电池包压力检测芯片,通过监测新能源汽车电池包压力变化,提前发出预警信息,避免电池包起火造成的生命和财产损失。QuGesmc

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近年来新能源汽车自燃事件屡屡发生,我国于2021年1月1日期强制执行电池包热失控前要提前5分钟报警,电池pack 厂和车厂没有好的解决方案,要达到这个要求只能靠芯片。另一方面,则是汽车传感器国产化率不足4%的事实。琻捷电子总经理李梦雄科普了电池包结构和热失控原理,并介绍了公司的电动汽车电池安全监测产品方案是如何对热失控进行防护措施的。QuGesmc

琻捷电子推出BPS和BAS电池包传感监测芯片产品,为新能源汽车的电池系统提供安全保障。李梦雄称,这是首颗国产电池包压力检测芯片,通过监测新能源汽车电池包压力变化,供了更快速可靠的热失控监测管理措施,提前发出预警信息,避免电池包起火造成的生命和财产损失。QuGesmc

原理方面,BPS模组基于微机械压力(MEMS Pressure)和专用集成电路(ASIC)技术,实现了对环境压力的精确检测。三元系锂电池,热失控过程中正极材料会释放氧气,氧气与溶剂发生氧化反应产生大量气体和热量。短时间内电池包压力和温度快速上升,可通过高精度压力和温度模块对热失控进行监控,提前报警。QuGesmc

“琻捷电子的BPS产品即针对三元锂电池应用,提供温度和压力监控,一旦达到报警阈值,就会发出警报。“李梦雄说到。据悉,相应的芯片产品和解决方案已经在宁德时代等品牌客户量产出货。QuGesmc

(10)INS5A8900 & INS5A8804:车规级超高精度RTC芯片系列

厂商名:广东大普通信技术股份有限公司QuGesmc

应用领域:电池管理系统(BMS),汽车仪表,车载监控主机,车辆控制单元(T-BOX),中控显示屏,车载信息娱乐系统QuGesmc

产品优势:INS5A89XX 是一款高精度、低功耗、车规级实时时钟芯片,内置32.768KHz 晶振、高精度温度传感器以及温度补偿电路,自动调整时钟精度。具有I2C 通信接口,支持日历(年、月、日、时、分、秒)和时钟计时等多种功能。QuGesmc

INS5A88XX 是一款高精度、低功耗、车规级实时时钟芯片,内置32.768KHz 晶振、高精度温度传感器以及温度补偿电路,自动调整时钟精度。具有I2C 通信接口,支持日历(年、月、日、时、分、秒)和时钟计时等多种功能。QuGesmc

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大普通信CTO田学红认为,汽车自动驾驶需要的高精度定位,就需要时钟器件继续大幅提升稳定度。这有两个原因,一是汽车自动驾驶完全依赖卫星信号,定位极易受到干扰 ,卫星信号极易受大气气体,云、雨、等等天气因素以及 强电磁信号的影响; 二是地面卫星信号接收机(手机、汽车等)处于不断移动过程中,会被高楼遮挡或隧道屏蔽。QuGesmc

基于高稳定度的本地时钟,可以弥补卫星信号受到干扰后的定位偏差,把干扰导致的异常数据纠正回来,确保定位精度的稳定,再加上惯性导航辅助,可以在各种情况下保证定位精度在亚米级。“这在未来的自动驾驶中,是必须要解决的核心问题。”田学红说到。QuGesmc

RTC是车载电子中多个系统的基础功能单元。例如在BMS模块中RTC是唤醒源之一,它始终保持监测状态,可以触发BMS对自身工作模式(休眠、运行...)的管理;RTC又是SoC电池管理算法的输入条件,可用于定期对SoC进行修正;作为日历时间,RTC可提供日历(年、月、日、时、分、秒)、计数器、报警、定时唤醒、中断等多种功能,还可以作为 32.768kHz频率源输出,为BMS提供历史数据和故障信息对应的时间坐标。QuGesmc

不过田学红指出,RTC芯片是一项复杂的设计工程,它需要将晶体特性和芯片设计完美的结合起来,才能达到最佳性能状态,设计门槛要求较高。QuGesmc

大普通信2005年成立于东莞松山湖, 17 年来一直专注在高精度时钟产品。目前已经拥有了全时钟系列产品,包括同步时钟等级国际标准(GR-1244-CORE)1级钟、2级钟、3级钟、4级钟。同时,大普通信还拥有基于IEEE1588标准时钟同步芯片和时钟缓存器芯片。在打破了国外垄断的同时,还实现了高水平的国产替代。目前大普通信的RTC芯片产品也已通过了各大行业头部客户的认证,并进入批量交付。QuGesmc

大普通信RTC产品已实现全系列化,包括:超高精度、低功耗、宽温区、小尺寸、快启动、高抗震等系列,产品从车规级、工规级到消费级,广泛应用于通信设备、电力、工控、汽车电子、仪器仪表、智慧医疗、智能家居、智能家电、消费电子、AIoT等众多领域,可以全方位满足不同客户的差异化需求。QuGesmc

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Momo Zhong
国际电子商情(Electronics Supply and Manufacturing-China)助理产业分析师,专注于PCB、电子工程、移动终端、智能家居等上下游垂直领域。
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