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ST新系列芯片多元化布局自动驾驶汽车市场

MEMS
04-18 00:00
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汽车产业正掀起一场自动驾驶平台大战,但作为全球最大半导体公司之一的意法半导体(STMicroelectronics,ST)却显得有些低调,似乎并未像彼此之间直接竞争的英伟达(Nvidia)、英特尔(Intel)和瑞萨(Renesas)等对手一样受到关注。

不过,如果因此而低估了ST在全球汽车市场的地位,这样的想法就太过于冒险了。

虽然该公司尚未正式发表产品,但已经为快速变化的汽车领域准备好一系列的技术了。首先是一款强大的微控制器(MCU)系列——基于ARM Cortex-R52,采用6核心设计,主攻汽车产业中迅速倍增的数据流量问题。ST还联手合作伙伴,为L3/L4自动驾驶车开发360度ASIC视觉处理器。未来并打算将28nm FD-SOI技术应用于这两款新芯片中。

此外,一款全新的激光雷达(LiDAR)ASIC也在开发中,该芯片将继续沿用ST为高端智能手机开发的飞行时间(ToF)技术。

ST显然并未忽略这场高度自动驾驶汽车竞赛,也未远落人后。然而,与其他厂商最大的不同点在于,这家芯片巨擘正致力于将触角伸向汽车市场的各个不同领域,以攫取更多的营收。

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VSI Labs创办人兼负责人Phil Magney表示:“相较于许多的其他半导体公司,ST在自动驾驶汽车(AV)堆叠方面确实没什么动作。然而,ST在汽车市场的发展相当多样化,从资讯娱乐、先进驾驶辅助系统(ADAS)、动力传动到车身控制等领域都展现强劲的市场占有率。”

ST汽车与离散元件产品部总裁Marco Monti

ST汽车与离散元件产品部总裁Marco Monti在接受《EE Times》采访时表示:“汽车中所使用的元件越来越多。”无论是采用传统内燃机引擎(ICE)的车辆与车载资通讯、油电混合车(HEV)、电动车(EV)还是自动驾驶汽车,都离不开芯片。在Monti看来,ST的优势在于“能从汽车各个领域的变革趋势中捉住每个成长机会。”

每辆车预计将使用多少芯片?

ECU承载更多数据处理任务

ST不久前透露该公司正在开发三款车用新芯片的计划。Monti透露其中一款就是基于ARM Cortex-R52的引擎控制单元(ECU),采用执行400MHz主频的6核心设计。这款代号为‘Stellar’的ECU将发展成为可扩展的芯片系列,专用于因应“动力传动和安全发展蓝图”的需求。新的ECU采用28nm FD-SOI工艺技术制造,预计在今年出样。

ST新的MCU系列Stellar将在今年出样

ST打算进一步提高其处理能力,使其达到较现有基于Power Architecture的32位车载MCU(3核心设计,采用40nm工艺技术执行于200MHz)更高15倍的处理能力。

至于新款ECU有哪些竞争优势?Monti列出了不少卖点。首先,ST宣称为连接各核心与内部网络的架构及其周边实现了最佳化。再者,ST还采用“自家28nm FD-SOI技术,其中整合了新的16/32Mbyte闪存(flash)单元(相变存储器)。」

ST-Mobileye合作扩展至EyeQ6

ST的汽车营收中有3/4都来自大量的汽车市场部门,产品包罗万象,包括车载音频、ICE动力系统、被动安全和车身等。例如,ST宣称在用于引擎控制的ASIC/ASSP市占率高达33%、车用照明占45%、车用音频放大器占40%,ADAS用的射频(RF)与视觉系统占30%。

Monti坚信,这些产品的营收虽然无法直接来自高度自动驾驶汽车领域,但跨足汽车多元领域的“稳健技术基础”,让ST成为像Mobileye、英特尔等公司的强大合作伙伴。

ST跨足汽车多元领域的“稳健技术基础”

Monti指出,Mobileye和英特尔在汽车产业其实没有什么经验,它们的强项只有算法和运算。他说:“我们自认为是Mobileye/英特尔真正的合作伙伴。”在Monti看来,ST稳健的汽车产业基础,能够整合Mobileye/英特尔的算法(IP)、产生网表,并执行生产与测试其旗舰级视觉处理器等任务。此外,ST还能确保Mobileye/英特尔的EyeQ芯片满足所有车用级产品的安全要求。

Mobileye/英特尔新一代视觉处理器EyeQ5专为L4/L5自动驾驶汽车而设计,预计在今年出样。Mobileye在EyeQ4之前的产品一直外包给ST代工,并采用其28nm FD-SOI技术进行生产。

尽管Mobileye/英特尔为了新的EyeQ5而将工艺技术从FD-SOI换成FinFET,但这款新芯片最终仍改交由台积电(TSMC)生产。Monti说,ST与台积电密切合作,采用标准的微影技术并特性化该芯片。台积电采用7nm FinFET工艺技术来制造EyeQ5。而ST与Mobileye/英特尔的合作则扩展至尚未发布的EyeQ6——这款专为Level 5自动驾驶车而设计的处理器芯片将于202X年面世。

除了与Mobileye的合作伙伴关系,Monti表示ST的开发团队也在设计360度的ASIC视觉处理器。

针对这款产品的相关细节,Monti说:“这也是一项合作开发的计划,不过合作伙伴并非Mobileye。”他并未透露合作伙伴到底是谁,而仅表示:“针对这款基于视觉的处理器,我们将其IP与深度学习整合至28nm FD-SOI技术的车载CMOS解决方案,”瞄准L3/L4的辅助驾驶应用。

激光雷达ASIC即将问世

ST在传感器技术的开发方面也下了不少功夫。

Magney指出,“ST正加快传感器技术的研发脚步,例如雷达、图像传感器和激光雷达等。但就像其它领域一样,ST通常只在模组中的一个元件加以着墨。在汽车市场,ST更像在幕后一样,默默地为多种不同应用提供选择性元件,例如电动车必备的碳化硅(SiC)二极管。”

在ST目前开发的项目中,最值得关注的是激光雷达芯片。Monti 表示:“我们正在开发内建于激光雷达中的接收器。”ST并为其导入了开发和设计于高端智能手机的“ToF概念”。

“我们将它设计成一款针对车用市场的激光雷达ASIC,”预计从2019年开始出样。ST并预期一级供应商和系统OEM将用于2020-2021年的产品中。

ST也跨足激光雷达市场

Monti相当看好激光雷达的发展。Monti坦言,有些供应商认为只要有好的视觉处理器和雷达芯片组合,有一天可能会让激光雷达变得多余,但他说:“这种情况不可能发生。因为Level 5自动驾驶汽车必须使用激光雷达,这是用于冗余目标的必备传感器技术。”

不过,激光雷达目前的阻碍之一在于成本太高。Monti说:“凭借着可靠运作的硅芯片技术,我们相信激光雷达在进入大规模量产后,将能达到预期的成本目标。”

然而,由于ST在AV堆叠竞赛中缺席,让人不免怀疑它是否计划开发AV平台。Magney观察到ST并未投入AV堆叠,而是保持提供元件的市场定位,这是因为“开发AV堆叠需要大量的合作,而适合的处理器技术组合仍不明确。因此,对于ST来说,相较于供应元件,开发AV平台的睹注风险太大。”

ST和SiC

IHS Markit汽车半导体资深分析师Zhen Zong同意这样的看法,他认为ST的不同之处在于其“非常广泛的产品组合,涵盖汽车领域的各种应用”。

Zong指出,ST的模拟IC、MCU、逻辑IC和离散元件广泛用于全球许多不同的车款中。他说:“根据我们的分析,ST用于被动安全和ABS刹车系统的模拟IC,使其在汽车类比IC市场占据主导地位。”

在金融分析师眼中,ST也是一支潜力股,因为它打造了一条几乎涵盖全产业链的产品线,从低压MOSFET到高压IGBT以及其他电源装置等。Zong说:“这表示ST完全有能力直接接轨即将来临的HEV和EV市场,协助汽车製造商打造完整的设计解决方案。”

Monti透露,SiC的普及速度远超过预期,光是在2017下半年就卖出了超过200万个SiC模组,预计今年的出货量还会扩张10倍。

在ST针对SiC市场的诸多创新中,最让Monti团队骄傲的是一种专用的SiC模组,它可以直接加进用户的电源模组中。“这种解决方案是机电整合的典型案例,”运作效果相当好。

不过,ST并非SiC市场的唯一厂商。Zong指出,“ST和英飞凌(Infineon)都在电力电子IC开发方面累积丰富的经验,并积极扩展至SiC市场。以SiC MOSFET来说,ST正部署基于平面结构的元件,而英飞凌则采用沟槽结构,“这种更新世代的技术性能更强,但成熟度也相对较低”。

两家公司都在深耕SiC业务,主要是它们看到了“支持高电压电动车应用的需求持续成长”。Magney说:“高电压车用市场还很新,但发展前景相当强劲,未来的高压应用可能会高达到800V。”

Zong解释,多年来SiC装置的开发一直受到“材料品质的阻碍”。在电力元件(MOSFET、二极管等)领域,Wolfspeed是市场领导者之一,如果英飞凌在2017年顺利收购这家公司,现在应该已经取得巨大优势了,可惜这项收购案最终被美国政府以政策考量之故喊停。

从市场角度来看,Zong说:“ST从特斯拉(Tesla)取得了大量订单,而英飞凌则稳居中国市场。”不过,究竟哪一家公司将取得更有利的地位,现在还很难说。

推荐会议:

2018年9月6日,麦姆斯咨询将在深圳会展中心举办『“微言大义”研讨会:毫米波雷达技术及应用』(同期展会:第二十届中国国际光电博览会)。目前已邀请到亚德诺半导体(ADI)、意法半导体(ST)、清能华波、矽杰微电子、意行半导体等公司演讲,拟邀请英飞凌(Infineon)、恩智浦(NXP)、德州仪器(TI)、博世(Bosch)、法雷奥(Valeo)、大陆集团(Continental)、奥托立夫(Autoliv)、德尔福(Delphi)、加特兰微电子、华域汽车、隼眼科技、森思泰克、行易道、智波科技、纳雷科技、木牛科技等公司参加。

如果您要参加演讲或进行产品展示,详情请联系会议招商组:

联系人:肖莉

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电话:18861567166

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