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瑞萨电子公布最新汽车方案整体布局思路

近期,瑞萨电子分享了其汽车电子领域的整体布局、产业策略以及主要的发展方向。在该公司的分享中,我们看到了汽车架构的演变、自动驾驶汽车/新能源汽车赛道,以及瑞萨针对汽车的全套解决方案。最后,瑞萨也透露了其对SiC和GaN产品的态度。

自2016年中国新能源车销量突破50万辆大关,中国跻身为全球第一大新能源汽车市场之后,各国汽车上下游供应链企业都陆续加强了在中国的布局。瑞萨电子也极其重视中国汽车市场,针对中国市场该可提供相当多的产品组合。LQ8esmc

近期,瑞萨电子分享了其汽车电子领域的整体布局、产业策略以及主要的发展方向。在该公司的分享中,我们看到了汽车架构的演变、自动驾驶汽车/新能源汽车赛道,以及瑞萨针对汽车的全套解决方案。最后,瑞萨也透露了其对SiC和GaN产品的态度。LQ8esmc

全球汽车电子构架的演变

汽车产业会越来越多的向网联化、自动驾驶/智能化、共享化、电子化四个产业方向去聚集。随着汽车电子技术的不断延伸,传统汽车的价值定义关系发生了变化。此前,汽车主要的价值来自传统零部件,比如发动机、变速箱等硬件产品,但现在汽车市场的新理念是“软件定义汽车”,该理念源自汽车电子构架的新思路和新演变。LQ8esmc

汽车电子构架的变化,涉及到域控、中央计算单元。这两者带来的电子构架变化,早十几年前就已被主机厂频频被提及。但直到近几年来,伴随汽车电动化产业快速发展,汽车电子构架在中国市场才真正发生变化。LQ8esmc

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以前主要以分布式汽车电子构架为主,很多小ECU(电子控制单元)分散在车中各角落,一辆高端车型可能有数百个ECU。分布式的架构给汽车开发、电子器材的维护,以及汽车成本的优化,都带来很大的挑战。LQ8esmc

而新的汽车电子构架被称为域控或Zonal,域控基于应用,它包括车身域、底盘域等,Zonal基于位置,它包括前域、后域,两者都利用域控制器把周边分散的功能集中于大控制单元,只在远端留有一些小单片机或小执行器。LQ8esmc

在瑞萨电子全球汽车电子事业本部副总裁赵明宇看来,汽车架构变革在国内主要由造车新势力推动,他们把新构架引导到产品应用中,并把该架构快速引导到传统主机厂。“当造车新势力把新电子构架引导到自有产品上,反过来会给中国传统主机厂带来影响,越来越多主机厂进入域控为主的电子构架中。这些新电子构架也延伸出新应用领域,包括OTA应用,OTA可在云端对ECU软件进行实时升级,这带来了数据高度安全性的需求。同时,自动驾驶或辅助驾驶的应用,也带来了大数据传输的需求。汽车对续航里程、车身轻量化的需求,反过来也推动了新电子构架的发展。”他表示。LQ8esmc

如何应对E/E电子构架挑战?

自2016年中国新能源车销量突破50万辆大关,中国跻身为全球第一大新能源汽车市场之后,各国汽车上下游供应链企业都陆续加强了在中国的布局。瑞萨也极其重视中国汽车市场,针对中国市场该可提供相当多的产品组合。LQ8esmc

在汽车电子新架构方面,目前瑞萨可覆盖不同等级构架的需求,比如为中央计算单元提供大算力SoC;在域控部分,瑞萨新一代28nm单片机能够涵盖以应用为主和以位置为区分的域的定义;瑞萨远端执行器的终端主体,则由不断迭代的低端16位机和8位机构成。赵明宇强调说,基于以上产品组合,瑞萨的汽车产品线,可适应下一代新E/E电子构架的所有需求。LQ8esmc

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由于E/E电子构架上的硬件平台趋于一致化,这带来了软件或IP高度重用的挑战,只有通过软件的高度可重用性或可扩展性,才能有效地降低开发成本,缩短从研发到量产的时间。LQ8esmc

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赵明宇进一步解释说,软件系统在汽车电子里的快速发展,首先需要确认以什么样的方式让软件进入到汽车里。“之前,半导体公司定义的开发环境,不管是编译器、模拟器还是debugger(调试器),它们都针对器件而非系统进行。为了更好地面对汽车电子发展的需求,瑞萨开发了高度集成化的软件开发环境,其编译器、模拟器、调试器都在集中环境中运行,可以支持多系统的产品开发和定义。”LQ8esmc

一个软件团队可能有上百个开发工程师,为每个工程师都配备完整的硬件系统会让成本更加高昂。为了能进一步控制成本,瑞萨还提供大量软件仿真工具,其中包括成本较低的软件模拟环境,工程师可基于软件模拟环境,开发ECU所需的周边器件。[!--empirenews.page--]LQ8esmc

瑞萨的产品不仅可用于直接客户——让Tier 1的系统开发更便捷,还能满足Tier 1的客户——主机厂对器件功能的定义/测试需求。“我们在开发方案上实现了左移的需求(测试左移是指测试活动尽早的介入到软件研发过程中,更多的则强调开发工程师验证自己编写的代码),原因是Tier 1和主机厂对开发环境的需求,越来越多依赖Tier 2提供的高度集成化的开发环境。”LQ8esmc

软件或IP的高度重用化建立在足够多的软件协议栈上。以R-Car产品为例,瑞萨基于R-Car的产品既可提供驱动软件,还可提供大量中间件来配合客户的开发需求,最终可带来ADAS应用、信息娱乐应用、域控或智能网关应用,以及整个控制器的应用。LQ8esmc

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不同车型应用场景下,比如SUV、轿车(A0级、B级、C级),它们之间的底层软件和中间层软件保持不变,软件重用度可高达90%以上。不过,由于各种车型的电子配置需求不同,在应用端还需要一些更细致的调整。不同的应用之间存在着差异化,如果自动驾驶和座舱都基于瑞萨R-Car产品,它们底层的很多东西可保持一致,底层软件重用度能达到50%-60%。在传统的控制领域,比如网关、整车控制单元,IP的重用度可为60%-70%。如果考虑到产品的快速迭代,其配套产品从R-Car M3迭代到H3,软件IP重用度可达70%-80%。LQ8esmc

基于以上理念,客户可在产品开发迭代过程中,最大化地降低开发成本,加快开发进度,实现快速批产的效果。赵明宇评价说,这对全球市场尤其对中国市场而言非常重要。因为中国市场的汽车电子产品迭代周期远高于全球市场,欧洲、日本市场的座舱迭代周期一般是4-5年,在中国则一般是2- 2.5年。在这个过程中,如果软件重用度低,每个平台间重复开发系统,会带来非常大的成本。LQ8esmc

谈到汽车E/E电子电气架构的大规模革新,为创造跨行业交流机会、促进汽车及汽车电子产业迈进由全球领先电子科技媒体集团AspenCore和上海市交通电子行业协会合办的“中国国际汽车电子高峰论坛”j将在上海浦东喜来登由由大酒店隆重举行。此次论坛开设智慧出行峰会、智能驾驶与预期功能安全论坛、智能座舱与人机交互论坛、新能源汽车发展论坛等交流平台,以汽车电子全产业链的视角、多维度的观察方式,引发更多样与更具影响力的思考。点击这里报名参加。LQ8esmc

瑞萨的自动驾驶汽车方案

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自动驾驶通常由三个大的细分领域构成——感知系统、判断系统、执行系统——这些系统构成了自动驾驶完整的流程。具体来看,感知系统包括摄像头的视觉感知、激光雷达、毫米波雷达;判断系统基于计算,对输入的信号进行感知、分析、判断;执行系统是对信号进行逻辑性处理后,最后去执行。LQ8esmc

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瑞萨在感知、判断、执行方面有完整的产品线,包括数字产品、模拟和功率产品。赵明宇表示,之前瑞萨主要提供基于视觉的方案,比如中央ADAS域控以及基于摄像头的整体组合(含SoC、PMIC、MCU、时钟等),这带来了路线偏移报警/避撞、辅助泊车、图像雷达、环视系统/HUD等子系统,这些子系统可组合形成不同级别的自动驾驶。“如果有更复杂的算法在中间有效地关联、配合,这些子系统也会组合成更复杂的接近完全自动驾驶的系统。”LQ8esmc

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在2022年的慕尼黑华南展现场,瑞萨表示近期收购了印度公司Steradian,后者专门做雷达产品方案,它在毫米波雷达产品上有多年耕耘,能提供毫米波雷达收发器及IC,预计合并完成后,Steradian的相关技术将融入到瑞萨的产品路线图中。瑞萨方面表示,随着产品线的不断扩深、延伸,预计最快在2023年,公司将能提供基于雷达系统的方案组合。LQ8esmc

瑞萨的新能源汽车方案

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新能源汽车有三个典型应用——电机、电池和电控。当前,可以看到的是,新能源汽车的器件正趋于高度集成化:主驱电机将出现更多的三合一、四合一、五合一、八合一系统,它将进一步缩减体积、提高输出功率、提升整车性能;底盘上的ESP、EPS等分离应用,逐渐集成到单独的底盘系统上,电池也与底盘融合在一起,形成了相对独立的底盘系统,不同车型的底盘系统可共用。LQ8esmc

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针对新能源汽车的赛道,瑞萨主要提供以下新技术和新方案:1.电池管理(BMS)系统;2.主驱电机方案;3.IGBT晶圆服务;4.GPU。LQ8esmc

·BMS系统方案

通过收购美国Intersil公司,瑞萨获得了更加完善的BMS方案,前者在BMS模拟型产品上有很长时间的积累。值得注意的是,瑞萨提供的不仅是硬件系统,该公司还基于硬件打包方案开发了一整套BMS方案参考设计。[!--empirenews.page--]LQ8esmc

除了新一代面向域控的28nm基础32位单片机之外,瑞萨还能提供面向不同通道需求的BMIC产品(BMIC即为电池管理芯片,一般包括电量计、电池检测和电池保护三种芯片),包括12路、14路、16路通道的产品。这些产品组合在国内新能源主机厂或Tier 1中,已经进入到开发、验证阶段。LQ8esmc

目前,瑞萨正针对无线BMS系统方案进行开发,下一代产品会不断加强模拟前端产品的开发。“我们通过高精度的模拟前端产品的定义,来实现包括电池膨胀检测在内的电池上的难点检测,这些功能将出现在未来的新产品上,会提升新能源车BMS系统的安全系数。LQ8esmc

·主驱电机方案

据介绍,主驱电机是瑞萨在中国市场做得比较成熟和成功的应用。现在,中国各大主机厂均有基于瑞萨主驱电机控制器方案的产品正在量产或在开发中。之前,瑞萨在主驱电机产品方面,主要为客户提供单片机、IGBT产品,随着在模拟器件和功率器件方向不断延伸,瑞萨现在已经能提供较为完整的硬件解决方案,该方案包含MCU、单片机、IGBT、预驱产品、电源管理芯片。LQ8esmc

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·IGBT晶圆服务

值得一提的是,瑞萨还向全球客户提供IGBT晶圆服务。很多半导体原厂在中国市场提供IGBT模组服务,而瑞萨可以提供晶圆。赵明宇感慨地说:“这曾是我们的弱项。随着这几年,中国新能源汽车产业快速发展,主机厂面临一些关键器件可控的思路,现在中国很多主机厂都有自己的模组厂,它们现在更需要晶圆而非模组。现在,我们向客户提供晶圆产品,满足客户主驱电机定制不同服务封装模式——包括面向行业制式标准的模组封装以及单管封装等需求。”LQ8esmc

预计2022年,中国新能源汽车销量将达600万台,到2023年,该数字将超过800万台。目前,车用IGBT仍处在供不应求阶段。基于以上背景,瑞萨在全球布局了几家8英寸晶圆线,其中一条8英寸产线的晶圆制造在中国完成。瑞萨方面表示,在中国布局晶圆线,将提升公司响应中国客户需求的速度。除此之外,瑞萨还于今年5月宣布,在日本甲府工厂投资至少9亿美元,把该厂8英寸线改造成12英寸产线,将专用于功率器件(包括IGBT)产品的生产。新12英寸线将于2024年投产,将缓解新能源汽车企业对IGBT的需求。LQ8esmc

·GPU产品

在GPU产品方面,瑞萨利用中国本土模拟设计团队为中国主机厂等客户进行定制开发服务。目前,中国新能源车的技术/发展方向与全球新能源汽车的差异日益加大。在今后的发展思路和理念上,中国主机厂需要走自己的技术路线,对于产品性能、器件的定义会进一步拉开中国新能源汽车与其他国家新能源汽车的差距。对此,瑞萨的基本的思路是:利用中国本土设计团队来服务中国客户,为他们的需求提供快速且定制化的响应。LQ8esmc

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除了传统的基于旋变的电机控制解决方案之外,瑞萨也提供感应式位置传感器的电机控制一体化方案。如今,瑞萨不仅能提供基于数字产品的方案,而且还能提供基于Winning Combo(成功产品组合),这是基于所有产品线的打包方案,在模拟器件、功率器件方面也能提供完整的产品线。这主要归结于,瑞萨通过收购不同的模拟器件和功率器件公司,同时还在A&P产品上不断开发、投入,使得其模拟/功率器件产品线也取得了不错的成绩。LQ8esmc

·20套汽车电子产品及解决方案

瑞萨电子中国汽车电子技术部高级经理赵坤介绍了瑞萨针对于汽车电子应用的20套产品及解决方案。LQ8esmc

第一类是智能网关和域控制器解决方案。R-Car S4是瑞萨首批第四代SoC产品,它集成了8颗A55、实时内核R52以及RH850内核,适用于实时控制相关的工作。LQ8esmc

第二类是ADAS和自动驾驶解决方案。R-Car V4H是针对L2+、L3级别的自动驾驶的SoC,可用在汽车摄像头雷达、激光雷达上,对车身周围的环境进行感知;EagleCAM 前置摄像头方案可实现自动紧急制动、前方碰撞预警、车道保持以及交通标志识别功能;配备RAA279971的高清模拟视频编码器可在标清的传输物质上实现高清信号的传输。LQ8esmc

第三类是电动汽车解决方案。瑞萨能提供一整套主驱电机关键器件,包括MCU、PMIC、域驱、IGBT以及FRD,还能打包提供软件算法相关方案;此外,瑞萨的模拟前端产品ISL78714可为客户提供BMS方案级支持,预计下一代无线BMS方案将采用蓝牙技术。LQ8esmc

第四类是座舱相关的方案。瑞萨提供基于R-Car H3/M3的一整套打包方案。瑞萨展示的三屏联动系统集成了仪表、多媒体播放以及ADAS功能。另外,还有车载无线充电方案、液晶背光驱动方案、带反馈的触摸按键方案等。LQ8esmc

第五类是微控制器、传感器相关方案。基于瑞萨中低端MCU可实现小电机控制方案,适用于油泵、水泵、车窗等应用。瑞萨还可提供信号调节器SSC以及位置传感器,车上所有跟位置相关的部件都可使用位置传感器。LQ8esmc

瑞萨也在碳化硅方向发力

前面列举了诸多基于硅基器件的产品及方案,实际上当前瑞萨也针对SiC(碳化硅)在发力。不过该公司强调说,SiC还需要一段时间的发展,它的量才会逐渐扩大。预计在未来几年,汽车中将会继续使用硅基和碳化硅产品。主要是因为在短期内碳化硅产品的成本还无法快速下降。而针对另一个宽禁带半导体技术GaN,瑞萨认为它在汽车上的应用将会晚于SiC。目前,瑞萨已经针对SiC做了相应的产品规划,而针对GaN只是在内部探讨而并未做出规划。具体来看,瑞萨已经为一家汽车用户提供碳化硅产品,不过暂时并未面向所有客户。LQ8esmc

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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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