按照國家標準《機動車運行安全技術條件》(GB7258-2017)的最新規定,自2022年1月1日起,國內所有新生產的乘用車都將強制要求配備EDR(Event Data Recorder,汽車事件數據記錄系統,俗稱汽車“黑匣子”),或者符合規定的DVR(車載視頻行駛記錄系統)。而微控制器(MCU)、存儲器、傳感器等都是EDR中必不可少的主要器件。
有觀點認為,這將是繼ETC之后,芯片在汽車領域的又一風口。同時,對于國內集成電路企業來說,這也是一個進入車規市場的難得機會。
EDR新市場數十億規模待撬動
EDR由一個或多個車載電子模塊構成,具有監測、采集并記錄碰撞事件發生前、發生時和發生后車輛和乘員保護系統的數據功能。換句話說,EDR就是汽車行業中的“黑匣子”,其記錄的信息可以重現事故過程,用于汽車事故的分析。
對此,有行業專家介紹,EDR主要是針對車輛發生突發劇烈運動時的場景,采集記錄行車運行數據。在汽車正常平穩行駛時,EDR默認處于休眠模式;當突發車輛事故時,EDR會被喚醒,并開始記錄車輛的運行數據。這次國家之所以出臺標準強制安裝EDR,一方面是為了方便事故分析;另一方面,隨著近年來新能源等智能汽車得到大力發展,相比傳統燃油車,其復雜的電控系統、自動駕駛技術,有可能產生一系列有別于傳統車輛的系統故障、駕駛員誤操作、網絡信息安全等安全隱患,EDR系統的數據記錄還原功能就顯得尤為重要,對于未來智能駕駛將提供法律層面的底層保障。
其實,目前除中國以外有不少國家也將乘用車配備EDR寫入了法案或行業標準。美國早在2014年就明確了所有新車都需強制配備EDR,韓國自2015年12月起強制安裝EDR,歐洲要求于2022年3月起對新車強制安裝,并計劃于2024年對存量車進行配備。
而在這樣的背景下,一個巨大的產品技術升級的市場機會也有望隨之產生。此前,EDR系統主要是安裝在高端車型或者智能化水平較高的車型之中。根據高工產業研究的數據,2020年新車中搭載EDR設備的新車僅135.71萬輛,市場滲透率7.12%。方正證券研報表明, 2022年預計中國乘用車銷量將達2300萬輛,按照增量EDR設備為80%左右測算,明年中國的EDR增量市場將達到55億~74億元,同時后續存量乘用車配備EDR的潛在市場也非??捎^。
ETC之后芯片業的又一風口
面對如此巨大的EDR增量和存量市場,有觀點認為這將是繼ETC之后,芯片行業的又一風口。“從內部電路結構來看,EDR的核心器件主要包括了車規級MCU、存儲器、CAN收發器、安全算法組件等相關芯片產品。其中,傳感器負責數據采集,主控芯片將采集的狀態信息解析壓縮后寫入存儲單元中,再通過汽車CAN數據總線接收和發送實時數據?!眹窦夹g市場總監程維告訴記者。
與車載視頻記錄儀相比,EDR的整體結構更小,設備穩定性和數據可靠性要求也更高。這對相關芯片產品來說將是一次技術升級。具體來看,傳感器模塊主要用于檢測車輛碰撞的閾值。當碰撞觸發閾值時,CAN通信模塊開始接收目標數據,采集數據主要包括車輛速度、駕駛員安全帶狀態、轉向信號開關狀態、制動踏板位置等,相應產品涉及MEMS傳感器,但對于采集數據的種類、及時性、穩定性都有更高的要求。
主控芯片負責相關數據處理,主要為車規級MCU。主控芯片負責將傳感器采集的車輛速度、駕駛員安全帶狀態、轉向信號開關狀態、制動踏板位置等車輛信息進行解析和壓縮后寫入存儲器芯片,通過汽車CAN數據總線接收和發送實時數據。這對主控MCU的高速處理能力提出更高要求,同時還應集成信息安全組件,用于數據的加解密。
數據存儲模塊主要采用閃存進行數據存儲,內建擦除與寫入算法,為防止意外擦除或寫入操作,還應建立保護機制,數據一經寫入即被鎖死,不可輕易擦除和更改。未來,其存儲容量及安全穩定性都有更高要求。
“對于EDR應用來說,對MCU芯片的高速運算處理能力、大容量eFlash存儲、內嵌密碼硬件加速、高速ADC采樣,以及CAN接口支持等技術方面都有剛性需求。因此,高集成、高性能、高可靠、高安全、豐富接口(特別是對CAN接口的支持)等,是用于EDR芯片的主要發展趨勢?!背叹S強調指出。
而作為未來新車標配,EDR將會帶動MCU、存儲、傳感器等芯片需求的提升。在國家政策推動下,對產品整體的安全性、穩定性都提出了更高要求。能夠提供安全可靠的產品、具有穩健的供應鏈來支撐合作伙伴進行產品應用創新的芯片企業,將擁有更多的機會。
車規市場存在壁壘卻非無法逾越
隨著我國汽車產業的快速發展,尤其是新能源汽車比例的大幅提高,不僅僅是EDR市場,汽車發動機控制、智能座艙、車胎監測、安全氣囊和傳輸管理系統等諸多領域都對芯片產生更多、更高需求,汽車芯片正在醞釀越來越大的增長潛力。ICV Tank統計數據顯示,2020年全球汽車芯片市場規模已達460億美元,預計2022年將超635億美元。未來一輛汽車上的半導體產品將達到6000~1萬個。盡管國際企業在這個市場占據主導地位,但是隨著整個市場空間的打開,也將為中國企業創造更多機會。
復旦微高級工程師、電力電子事業部總經理助理翟金剛指出,目前車規芯片呈現高可靠性、低功耗、具備安全特性和個性化的電路設計等發展趨勢。由于汽車作為高速交通工具須保障對用戶生命安全,同時經常工作在十分惡劣的環境中,其對內部電子設備的可靠性要求要遠高于一般性電子產品。
因此,車規芯片是一個市場壁壘較高的賽道。其高壁壘不僅體現在市場上,也體現在產品定義、產品設計以及技術門檻上。在穩定性、安全性、可靠性、長壽命等方面,汽車行業的技術指標要求都更高,對國內芯片企業來說也提出了更大挑戰。當前市場上出現對車用芯片各種需求,既是機遇也是挑戰,如何能在這樣一個有限的時間窗口內,把產品做出來,并且順利上車,通過用戶企業的驗證測試,以及未來用什么樣的產品繼續升級,都是需要慎重思考的。
不過,翟金剛強調,市場在變,雖然存在壁壘,但并非無法逾越。近年來,汽車行業的發展變化非??臁=衲觌妱榆嚨匿N量就遠遠超出人們的預期。傳統燃油車的很多技術指標、技術路徑,甚至是傳統的體系結構都是不能生搬硬套的。人們經常會發現很多傳統燃油車的器件,并不適合直接移植到新能源汽車當中,新能源汽車也有很多新的需求在燃油車的體系里追溯不到。對于芯片供應商來說,一方面要尊重傳統,另一方面在傳統工作的基礎上也要勇于創新,基于我們自己對行業的理解進行開發,并將產品快速推向市場。
Silicon Labs公司MCU產品經理Eric Bauereis也指出,中國MCU等芯片公司可以抓住許多機會。但是營銷和銷售成本以及建立行業聲譽需要時間?!拔覀冾A計他們的大部分機會短期內將來自中國市場或鄰近的亞太地區。”Eric Bauereis說。