自動車のインテリジェント化は車載エレクトロニクスの更なる進化であり、車載エレクトロニクスは車載半導体産業の急速な発展なしには機能しません。車載エレクトロニクスシステムの内部演算・処理の中核を担うMCUチップは、いわば車の頭脳と言えるでしょう。自動車のインテリジェント化が進む中で、車載グレードMCU市場はさらに拡大するでしょう。
報道によると、BYDセミコンダクターの車載グレードMCUは、500万台以上の車両に搭載されています。
BYDは今年3月末、自然発火の心配がないと謳う「ブレードバッテリー」を発売しました。7月の成都モーターショーでは、高出力パワートレイン「小雲1.5T」を発表しました。11月中旬には、BYDのDM-iスーパーハイブリッド技術の中核コンポーネントの一つである「小雲プラグインハイブリッド専用1.5L高効率エンジン」が正式に発表されました。
BYDは長年にわたる動力電池と電動駆動技術の研究と応用を通じて、その能力を高度に磨き上げ、ブレードバッテリー、3 in 1電動駆動技術、さらにはIGBTやSiCといった上流パワーデバイスといった技術トレンドをリードしてきました。
これらの能力の強さは、自動車の電動化とインテリジェント化のプロセスにおいて企業が生き残るために不可欠です。この「筋肉」の潜在能力を最大限に発揮するには、優れた「頭脳」が必要です。現在、この頭脳は、各機能を実行するために車両全体に複雑なチップセットを必要としています。
電動化とインテリジェント化の主要技術の習得を目指す企業として、BYDは「筋肉」の開発に注力しているだけではありません。BYDセミコンダクターは、インテリジェント化プロセスにおけるチップ開発という重責を担い、新しい電子・電気アーキテクチャの基盤を築いています。
電子・電気アーキテクチャと並行したMCU開発の2つの段階
自動車のインテリジェント化における最も顕著な変化は、車載エレクトロニクスの深化です。この深化は、大きく分けて2つの段階に分けられます。
まず、電子システムの増加に伴い、ECUとMCUの数が大幅に増加しました。例えば、バックミラー、ウィンドウ、ワイパー、シートから、車載エンターテイメントシステム、安全システム、車体とエンジンの電子制御に至るまで、すべてがMCUチップに依存して運転体験と安全性を向上させています。
しかし、追加された電子機能は非常に複雑になり、ワイヤーハーネスのレイアウトの複雑さが増したため、自動車メーカーはECU機能の統合へと進みました。この過程で、MCUの数は減少しましたが、その機能はより強力になり、セキュリティも向上しました。一部のコンポーネントでは、他のコンポーネントに必要なMCUを高性能ASIC、GPU、FPGAに置き換えることさえありました。
これらの2つの段階は、それぞれ車両の電子アーキテクチャと電気アーキテクチャの分散化と集中化に対応しています。
10年前、BYD F3には12個のコントローラーが搭載され、ワイヤーハーネスの長さは789メートルでした。10年後、電子部品の数は大幅に増加しました。新世代のTang EVには55個のコントローラーが搭載され、ワイヤーハーネスの長さは2,650メートルに及びます。電子・電気部品の分散配置は、コストの高騰、管理の非効率性、組み立ての複雑化、そして車両全体の設計における大きな課題につながっていました。そこでBYDは、自動車の電子・電気アーキテクチャを最適化し、パワートレイン制御、シャシーエレクトロニクス、セーフティエレクトロニクス、インフォテインメント、ボディエレクトロニクスの5つの機能ドメインに統合しました。
この設計によると、従来の分散型電子・電気アーキテクチャでは、ボディエレクトロニクスドメインは、スマートキーコントローラー、エアコンコントローラー、BCM、高周波情報受信モジュール、タイヤ空気圧監視ECU、バックレーダーECUなど、多数の電気部品に分散されていました。集中型レイアウトでは、これらのコンポーネントは単一のオールインワンボディコントローラーに統合されます。
分散型から集中型へと移行する中で、ボディコントローラーの演算制御用MCUチップに対するデータ伝送効率とセキュリティへの要求は高まっています。
自動車電子システムにおける演算処理の中核であるMCUは、自動車の効率向上に不可欠です。これは、OEMとそのティア1サプライヤーだけでなく、車載グレード半導体に注力する半導体企業によっても推進されています。
MCU市場規模と出荷台数（出典：IC Insights）
ご覧のとおり、自動車のインテリジェント化が進む中で、車載グレードMCUの出荷台数は増加を続けています。IC Insightsは、車載グレードMCU市場は2020年に約460億人民元に達し、MCU市場全体の40%を占めると予測しています。さらに、2025年には700億人民元に達し、出荷台数は年平均成長率（CAGR）11.1%で成長すると予測しています。
この拡大する市場は、車載グレードチップの開発に注力するBYD Semiconductorのような企業にとって絶好の機会となります。特に、BYD Semiconductorは車載グレードおよび産業グレードの半導体に注力しています。
32ビット車載グレードMCUの探究、開発、そしてキャッチアップ
BYDセミコンダクターは2007年にMCU分野に参入しました。当初は産業グレードMCUに注力していましたが、長年の蓄積を経て、産業グレードMCUの技術力を活かし、車載グレードMCU市場への進出を開始しました。
13年間の開発期間を経て、BYDセミコンダクターは、産業グレード汎用MCUチップ、産業グレード3in1MCUチップ、車載グレードタッチMCUチップ、車載グレード汎用MCUチップ、そしてバッテリーマネジメントMCUチップを提供できるようになりました。これは、パワーデバイスにとどまらず、独立系半導体企業にとって新たな飛躍的な進歩を意味します。
あらゆる産業にITの波が押し寄せ、インテリジェント化やIoTといった概念が台頭する中、ますます多くの半導体メーカーがMCUの周辺機器や機能に注目し、MCUの高集積化を推進しています。現在、MCUデバイスは主に8ビット、16ビット、32ビットの3種類に分類され、機能面ではそれぞれに違いがあります。例えば、32ビットMCUは8ビットMCUよりも大幅に高性能です。
一般的に、32ビットMCUは4倍の処理速度でより複雑な演算を実行できるため、データ処理効率がさらに向上します。また、複数の外部デバイスを効率的に処理することも可能です。さらに、32ビットMCUのコスト競争力は高まりつつあり、同じ価格帯でより多くのアプリケーションの可能性を提供しています。
BYD MCUチップ
国内企業は、新エネルギー車（NEV）産業における動力電池および電動駆動分野で外資系企業に匹敵する成功を収めていますが、主要な制御チップやパワーデバイスを輸入に大きく依存している現状は憂慮すべきものです。チップは、電気自動車やインテリジェント自動車を開発する国内企業にとって最大の弱点です。
公開データによると、中国のパワー半導体市場は世界市場シェアの40%以上を占めているものの、自給率はわずか10%にとどまっています。一方、中国の車載用MCU市場は世界市場シェアの30%以上を占めていますが、ほぼすべてを輸入に依存しています。
車載用MCU市場は依然として外資系企業の支配下にあります。IHSのデータによると、ルネサス エレクトロニクス、NXP、マイクロチップ、STマイクロエレクトロニクス、テキサス・インスツルメンツ、インフィニオンは、世界の車載用MCU市場で常にトッププレーヤーであり、市場シェアの90%以上を占めています。
近年、32ビットMCUは、洗濯機、エアコン、電子レンジ、掃除機、冷蔵庫などの様々な家電製品に広く使用されています。また、モーター制御、アナログセンサー計測、トライアック/LED/LCD駆動アプリケーションにも使用されています。明確なアプリケーションシナリオとスマートIoTの需要により、従来のMCUは変化するアプリケーション要件に適応していく必要があることは明らかです。
これらの大手企業と比較すると、国内半導体企業は設計からサプライチェーンに至るまでの信頼性と安定性に関する蓄積された経験が不足しています。例えば、車載グレードのウエハー、パッケージング、そしてテストは、これまで中国には存在しませんでした。探索、開発、そして追い上げには、いずれも時間が必要です。
そのため、本記者は市場調査から、多くの国内テクノロジー企業がMCUチップの研究開発において画期的な進歩を遂げ、優れた成果を上げていることを知りました。静電気放電や消費電力といったコア指標は、国際的に競合する企業を凌駕しています。
幸いなことに、複数の半導体企業が国産車載グレードMCUチップの開発を牽引しており、BYDセミコンダクターはその主力の一つです。
BYDセミコンダクターは2018年に、車体制御などの用途に適した第1世代8ビット車載グレードMCUチップを発売しました。これは国産初の車載グレードMCUチップとなりました。
2019年には、第1世代32ビット車載グレードMCUチップを発売し、量産されてBYDの全モデルに搭載されました。さらに、より幅広い応用範囲と高度な技術を備えた、Arm Cortex-M4F+M0デュアルコア設計をベースとした、車載グレードの高性能32ビットデュアルコアMCUチップを発売します。このチップは、ドメインコントローラなどの車体制御アプリケーションに適しています。
BYDセミコンダクターの車載グレードMCUは、現在までに500万台以上の車両に搭載されています。産業グレードMCUを含めると、累計出荷台数は20億台を超えています。
BYDセミコンダクター 32ビットMCUチップ
自動車の電子・電気アーキテクチャは、電動化とインテリジェント化の進展に伴い、大幅な進化を遂げており、ドメインコントローラに適した演算制御機能を備えたMCUが求められています。さらに、BYDセミコンダクターの車載グレード8ビットおよび32ビットMCUチップは、機能安全規格ISO26262に準拠し、信頼性基準AEC-Q100を満たしています。
BYDセミコンダクターにとって、基盤となる車両プラットフォームからのサポートは、車載グレードMCU製品の定義、アプリケーションの理解、実装テストを間違いなく加速させるでしょう。これは、他の国内MCUメーカーが獲得するのが難しいリソースです。
チップ製品シリーズが充実し、アプリケーション経験が成熟するほど、BYDセミコンダクターはミッドレンジからハイエンドのMCU分野でより迅速にブレークスルーを達成し、NXPなどの企業との差を縮めるための取り組みを加速させることができます。
これは、国内半導体企業の目標でもあります。新エネルギー機器の製造における「ボトルネック」問題を解決するだけでなく、主流のサプライチェーンに参入し、国内外の優れた企業と連携することで、世界の自動車の電動化とインテリジェント化の急速な発展を共同で推進することです。
インテリジェントカーは、オープン化によってのみ真のイノベーションを実現できます。BYDの行動から判断すると、同社は自社開発技術の重視と新たなビジネスモデルの模索の両面で、すでにいくつかの重要なステップを踏んでいます。諺にもあるように、Wuling はますます Xiaomi に似てきており、BYD はますます Huawei に似てきている。
出典: 元記事を読む
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