8月28日、中国の集積回路設計のVeriSilicon（芯原股份）が主催する「第三回滴水湖中国RISC-V産業フォーラム」が上海の滴水湖洲际ホテルで開催された。芯科集成電路（蘇州）有限公司（ChipEXTSemiconductorCo.,Ltd　以下、「ChipEXT」）は、RISC-Vアーキテクチャをベースにした高性能車載用MCUである「CX3288」を正式に発表した。

現状、車載用MCUの中国国産代替率はわずか1％

近年、自動車の電動化、ネットワーク接続、スマート化のトレンドの下で、自動車のMCUへの需要が急速に増加している。例えば、従来の燃料車では1台あたりのMCUの使用量は約100個だが、スマート電動車では1台あたりのMCUの使用量は約300個に急増している。特に2020年末の世界的なチップ供給不足の後、スマートカーの販売台数の急速な増加により、自動車産業全体で深刻な「チップ不足」が引き起こされた。2021年初め、多くの欧米の自動車大手は車載MCUの不足により、中国台湾の半導体ファウンドリであるTSMCに対して政府を通じて圧力をかけ、車載MCUの生産能力を向上させるよう要求した。

ICInsightsのデータによると、2020年の下落を経験した後、世界のMCU市場規模は2021年に196億ドルに回復し、2022年には215億ドルに継続的な成長が予測されている。また、ICInsightsは2021年から2026年までの間に、世界のMCU市場規模の複合成長率が約6.7％と予測し、2026年には272億ドルに達すると予測している。その中で、2021年の世界の車載グレードMCU市場規模は76億ドルであり、2025年までに世界の車載グレードMCU市場規模は110億ドルを超える見込みだ。

現在のMCU市場では、NXP、マイクロチップ、ルネサスエレクトロニクス、STマイクロエレクトロニクス、インフィニオンなどの5つのメーカーが主要なシェアを占めており、これらのメーカーは2021年のグローバルMCUの売上高の82.1％を占めている。これらのメーカーはまた、世界の車載用MCUの主要なサプライヤーでもある。一方、中国国内の半導体メーカーは車載用MCUの分野では力がまだ非常に弱いと言える。

ChipEXT社の共同創設者であり、シニアテクニカルマーケティングディレクターである王超氏によると、「いくつかの専門の評価機関によると、中国国内の車載用MCUの市場シェアは3％?5％程度だとされている。しかし、私たちが実際に顧客とのコミュニケーションを通じて確認したところ、例えば南部のあるOEM/メーカーでは、彼らの研究開発能力は非常に高いものの、どのような国産MCUでもテストする意思があるが、実際の国産品の置き換え率は約1％程度です。一つの視点から見ると、在庫市場でも増加市場でも、国内の自動車規格MCUメーカーには巨大な置き換えと成長の余地があります」と述べている。

△ChipEXT社の共同創業者王超氏

RISC-Vは新たな切口となるか？

では、なぜ中国国内の車載用MCU分野は弱いのか？

まず第一に、中国国内メーカーの多くは以前に車載用MCUを製造した経験がなく、成功した経験が不足しているためだ。車載用MCUは非車載用MCUと比較して大きな違いがある。

例えば、チップが稼働中にランダムな故障やシステムの故障に遭遇した場合、システムはどのように処理し、長時間の「フリーズ」を避けるために適切な反応をできるだけ早く行うことができるか、これが機能安全の最も重要な要素だ。チップメーカーはISO26262ASILの要件を満たす必要がある。

情報セキュリティに関しては、自動車センサー、ECU、ソフトウェアコードが増えるにつれて、およびネットワーク接続の普及に伴い、さまざまな情報セキュリティリスクが避けられなくなっている。したがって、チップメーカーはHSEおよびEvitaMediumHSMの要件を満たす必要がある。

同時に、先進的な自動車技術の進化に伴い、ソフトウェアの複雑さもますます増している。例えば、L3～L5のレベルの自動運転では、コードの行数は3億?5億行に達すると予想されている。そのため、車載用のチップの組み込み開発ツールは、AUTOSARアーキテクチャの要件に準拠する必要がある（MCALはAUTOSARアーキテクチャの最下層に位置し、具体的なチップと密接に結びついており、異なるチップには異なるMCAL設定ツールが使用される）。

厳格な安全性と信頼性の基準は、自動車MCUに高い技術的および参入の壁を設けている。自動車MCUは、コントローラデバイスの中核として、複雑な運用環境（高温、低温、湿度など）で15年以上安全に動作し、信頼性要件は0PPM（百万分のゼロ欠陥）に近づく必要がある。さらに、自動車規格に基づいて、設計、製造、パッケージング、テスト、量産後の厳格な設計と制御が必要。車載用MCU製品は、AEC-Q100、ISO26262などの標準認証を取得した後も、自動車メーカーやTier1の検証と導入には長い時間がかかる。これらは、自動車市場に参入したい中国国内のMCUメーカーにとって、大きな試練となる。

次に、消費電子市場ではARMCortexカーネルの独占やPC市場におけるx86カーネルの独占に比べ、車載用MCU市場のコアアーキテクチャは比較的多様だ。現在、海外の車載用MCU大手メーカーのコアアーキテクチャは、主にプロプライエタリなアーキテクチャ（例：インフィニオン、マイクロチップ、テキサス・インスツルメンツ、ルネサスエレクトロニクスなど）またはARMアーキテクチャ（例：NXP、インフィニオン、マイクロチップ）に基づいているが、これらのメーカーは多年にわたる発展を経て、既に独自の強力なエコシステムを構築している。中国国内メーカーが独自の路線で追いつこうとすれば、必ず困難な道のりになることを示している。

しかし、新たなオープンソースのRISC-Vアーキテクチャの台頭により、自主性と制御性の高い中国国産車載用MCUチップメーカーに新たな切り口が与えられた。

現在、Armアーキテクチャとメーカー独自のアーキテクチャが車載エンターテイメント/車体/シャシーなどのアプリケーションの大部分を占めている。しかし、RISC-Vはオープンソースと汎用性の利点を兼ね備えており、近年では主要なメーカーの重要な方向性となっている。例えば、ルネサスエレクトロニクスも新たなRISC-VMCU製品ラインを開拓している。 加えて、多くの中国国内のMCUメーカーは以前8ビットMCUや16ビットMCUを手掛けていたが、MCUの仕様要件がさらに向上しているにつれて、32ビットMCUは、インストゥルメントクラスタ制御、車体制御、マルチメディア情報システム、エンジン制御、そして新興のインテリジェントおよびリアルタイムのセキュリティシステムやパワートレイン、ADASなどの分野で広く使用されている。

データによると、2021年の自動車MCU市場では32ビットMCUが70％を占め、2026年までには74.02％に達すると予想されている。そのため、32ビットのRISC-VMCUにとっては非常に良い機会であり、数十億ドルの代替スペースが存在すると予測される。

王超氏は「現在、中国国内外の主要なMCU/MPU企業がRISC-Vに注力している。コプロセッサ、IoT、エッジAI、汎用MCUなどの分野をカバーし、車載プロセッサ、マルチコア高性能計算などの分野に積極的に進出している。価格、性能、柔軟性、自主性などの利点により、RISC-Vは車載用MCU市場でArmなど他のアーキテクチャMCUとのシェアを共有する態勢になっている」と語った。

注目に値するのは、近年、中国国内の新興車載MCUメーカーの多くが偶然にも自社の車載MCUにRISC-Vアーキテクチャを選択したことだ。例えば、雲途半導体（Yuntu）、武漢二進制（BinarySemi）、国芯科技（C＊Core）、芯科集成（ChipEXT）などがある。

ChipEXTは、2022年4月に設立され、中国国内で最初の車載用チップデザイナーによって創設された。彼らは長年にわたり車載用チップの研究開発に特化し、アーキテクチャの定義から大規模な量産まで豊富な経験を持っている。彼らが担当したプロジェクトは100％の量産成功率を持ち、欠陥のない車載グレード品質を持つチップ開発プロセスを確立している。また、独自のチップ全体の自動化開発プラットフォーム構築技術を持ち、開発の品質と進捗に対する人の依存度を克服し、大規模SoCチップの研究開発から量産までの全プロセスの豊富な経験を持っている。

ChipEXTの製品ラインは、車体制御、モーター制御、シャシー制御、インストゥルメント、車載ネットワーク、スマートコックピットなど、幅広いカテゴリーの車載グレードのMCU/MPUおよびドメインコントローラSoCチップをカバーしている。自社開発の全プロセス自動化車載チップ開発プラットフォームを活用し、ChipEXT欧米や日本の車載チップ大手メーカーに匹敵する欠陥のない研究開発および品質管理体制を構築できるよう、高品質で効率よく車載チップをリリースし、製品マトリックスを形成して幅広い顧客の異なる製品ニーズに応えることを目指している。

今回発表された「CX3288」は、ChipEXTの初のRISC-Vアーキテクチャを採用した高性能車載用MCUだ。32ビットのRISC-Vコアを採用し、浮動小数点演算命令をサポートし、最大動作周波数は300MHzで、最大2MBのフラッシュ容量とHSM（ハードウェアセキュリティモジュール）およびイーサネット/CANなどの豊富なペリフェラルリソースを内蔵している。

車載用MCUとして、CX3288は機能安全ISO26262ASIL-Bの要件を満たすように設計されている。情報およびネットワークセキュリティの面では、SHE、MediumHSM、通信暗号化、セキュアブートを対応。また、MCALとコンフィギュレーション?ツールのサポートとしてAutoSARを対応している。

「CX3288はフルチップECCを採用しており、内蔵メモリ、外付けメモリを問わず、ECCエラー訂正が可能。次のステップはコアをデュアルコアに変更することで、機能的にセキュアなSoCの標準のいくつかを簡単に達成することができる」と王超氏は付け加えた。

王超氏はCX3288の市場予測について、中国製品への置き換えや、新たな需要の増加により、非常に大きなポテンシャルを持っていると考えている。 「当社の車載用RISC-VMCUは、価格、性能、柔軟性、自主性の面で優位性を持っている。特に、Armベースや独自アーキテクチャを採用した車載用MCUメーカーとの競争においては、強力な研究開発能力と中国国内初の車載用MCU全自動開発プラットフォームを活用することで、時間の短縮とチップ開発のエラー率の低減が大幅に実現できる。中国国内の他のメーカーと比較しても、より高い性能と豊富な外部デバイスを提供し、車載顧客の機能安全性と情報セキュリティの要件を満たすことができ、完全なソフトウェア・ハードウェアエコシステムを提供することができる」と王超氏はまとめて紹介した。

（原文：http://www.icsmart.cn/65530/）