賣了都快30年的C2000系列芯片,現(xiàn)在竟然還能在時下最火熱的電動汽車上見到它,而且還是在OBC、DC/DC、逆變器這種必不可缺的零部件上。
甚至有人曾在知乎上靈魂發(fā)問,明明ST的MCU芯片價格便宜,功能還類似,C2000系列怎么還能有市場?
圖:知乎話題
C2000系列發(fā)展至今已經(jīng)迭代了三代,有將近200種型號,從性能上劃分也有入門級、中級和高級,這其中有部分料號在去年出現(xiàn)過價格暴漲幾十倍甚至接近百倍的情況,也有料號一直徘徊在常態(tài)價附近。
哪怕去年開始行情走下坡路,市面上大部分芯片遇冷,價格大跳水,市場上也會不時出現(xiàn)高價的C2000芯片。
如此經(jīng)久不衰,為什么?
行情下行C2000價格堅挺
TI憑借大約8萬種產(chǎn)品的覆蓋范圍,在這兩年缺芯潮中一直風光無量。從2021年一季度開始,TI芯片全面漲價,漲個幾倍屬于正常操作,幾十倍屬于家常便飯,幾百倍也并不稀奇。
到去年下半年開始,隨著消費電子需求疲軟,芯片業(yè)遭受下游應用砍單,行情下行也讓TI芯片開始出現(xiàn)大跳水,很多通用芯片價格逐漸回歸常態(tài)價。到今年,TI除了個別緊缺的芯片外,哪怕是汽車芯片,網(wǎng)紅的個數(shù)也明顯減少。
C2000系列與一眾通用和專用芯片一樣,也經(jīng)歷過一陣暴漲的美好日子,但現(xiàn)在芯片行情普遍遇冷,C2000系列部分型號價格仍舊堅挺,表明市場對其的需求還在。
我們收集了過去一年市場上詢價比較多的C2000系列的型號,結(jié)合TI官方給出的參考設(shè)計中推薦的芯片及部分已知用在汽車上的,從中篩選出了8個料號,大致覆蓋了C2000系列如下圖:
根據(jù)拆解資料,這8個料號中,TMS320F28377DPTPQ是特斯拉電驅(qū)總成逆變器中的主控芯片,TMS320F280049PZSR是頭部OBC廠商欣銳、富特用的主控芯片,TMS320F28335是小鵬P7 OBC用的主控芯片,TMS320F28035是北汽CDU及小鵬P7 DC/DC用的主控芯片,其余芯片都是TI官方在OBC參考設(shè)計中推薦的芯片。
為了更直觀地了解行情變化,我們將篩選出的料號的原廠價、最高市場價、最近的價格進行對比。
可以看到,這8顆料號中,大部分型號價格已經(jīng)回落至常態(tài)價附近,甚至F28035、F28335、F28027出現(xiàn)了市場價低于原廠價的倒掛現(xiàn)象。不過有個別型號價格依舊堅挺,F(xiàn)28377DPTPQ、F28069和F28377SPTPT仍有著5-6倍的漲幅。
TI C2000系列至今發(fā)展到第三代,但第二代產(chǎn)品在市場上依舊很活躍。去年市場上一些比較熱門的料號如F28034、F28027、F28062等都是第二代產(chǎn)品。TI整個C2000系列不論新舊,不論性能,在行情下行時候,還能有一些料號保持著堅挺的價格,但話說回來,堅挺的價格也未必有人會買單,實際行情有待觀察。
電驅(qū)和電控C2000的汽車主戰(zhàn)場
DSP(數(shù)字信號處理器)本身在工控、通信、光伏、消費電子等領(lǐng)域有著廣泛的應用,特別是現(xiàn)在電動汽車的發(fā)展,對其需求也不斷增長,據(jù)統(tǒng)計,DSP在汽車中的用量以每年25%的速度增長。作為最早研發(fā)DSP芯片企業(yè)之一,TI的C2000系列在汽車中有著廣泛的應用。
20世紀60年代,計算機信息技術(shù)發(fā)展迅猛,在此期間,數(shù)字信號只能依靠MCU處理,但很快發(fā)覺MCU性能無法滿足現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,所以DSP可看作是高性能版MCU。
TI DSP系列有三兄弟:C2000、C5000和C6000。三兄弟各司其職,C2000主要偏重于工控領(lǐng)域,C5000主要用于低功耗通信領(lǐng)域,C6000主要面向高性能、多功能的復雜應用領(lǐng)域。
C2000自身集成了豐富的I/O口,A/D采樣接口及PWM輸出接口,馬達和電源是主要的應用場景。它的主業(yè)分為數(shù)字電源控制如光伏、通信和服務(wù)器電源,電機控制如家電、工業(yè)類伺服驅(qū)動。迭代到第三代,C2000系列還符合AEC-Q100,系統(tǒng)功能符合ASIL-D和SIL 3等級,硬件完整性高達ASIL B級,所以在電動汽車上也有著廣泛的應用場景。
C2000在電動汽車上主要應用在車載充電機OBC、車載DC/DC變換器、電驅(qū)逆變器、交/直流充電樁、無線充電模塊、電機控制、中/短距離雷達等。
本文主要討論的是OBC、DC/DC和逆變器。
OBC和DC/DC都是電控的核心零部件,起到電能轉(zhuǎn)換及傳輸?shù)淖饔?。一般電動汽車充電分為直流充電與交流充電兩種,直流充電不需要通過OBC,直接給動力電池充電,而且一般電壓很高,也就是我們常說的快充。交流充電需要將外部充電樁的交流電通過OBC轉(zhuǎn)換成直流電來給動力電池充電,這是我們常說的慢充。
DC/DC的作用就是將來自動力電池的高壓電轉(zhuǎn)換成低壓給蓄電池充電,這塊蓄電池的電壓通常是12V/24V,它的作用是在車輛啟動時給車上其他設(shè)備進行供電,比如車燈、車窗、座椅、雨刮器等低壓裝置。
所以O(shè)BC和DC/DC一個對外,一個對內(nèi),整車供電的使命就交給他們了。
根據(jù)目前匯集的一些汽車OBC及DC/DC的拆解,我們發(fā)現(xiàn)在不少車企和頭部TIER1的芯片清單中,都有C2000的身影。
小鵬P7 OBC拆解,主控芯片:TMS320F28335
小鵬P7 DC/DC的拆解,主控芯片:TMS320F28035
北汽三合一(CDU,即OBC、DC/DC、PDU集成)主要芯片清單,主控芯片:TMS320F28035
富特提供給廣汽的DC/DC變換器,主控芯片:TMS320F280049
在電動傳動系統(tǒng)中,主逆變器負責控制電動機,堪稱電動汽車心臟。它是汽車中的一個關(guān)鍵元器件,因為它決定了駕駛行為和車輛的能源效率。此外,主逆變器還用于捕獲再生制動釋放的能量并將此能量回饋給電池。
因此,電驅(qū)逆變器對主控芯片的要求也比其他部件要高,特斯拉Model 3和Model Y的電驅(qū)總成逆變器的主控芯片用的就是第三代C2000系列高性能的F28377。
發(fā)展早、難替換、易上手C2000的不老秘訣
從最初的馬達控制,到工控、光伏,再到現(xiàn)在的電動汽車,C2000一路走來從來不缺“消費者”,而做MCU的,做DSP的可不止TI這一家,甚至單論MCU,TI都排不進前五。發(fā)展至今,要論性能上的差異,各家可能拉不開多少差距,有些甚至來得比TI更有性價比,那為什么C2000還能有市場?
我們認為有以下幾點原因:
1. 發(fā)展早,有龐大的用戶基礎(chǔ)
2. 自研內(nèi)核架構(gòu),依賴度高,難替換
3. 擁有豐富的周邊生態(tài)及開發(fā)資源,極易上手
搶先機
20世紀70年代,AMI和Intel先后發(fā)布了DSP芯片,但沒有現(xiàn)代DSP所必須的乘法器。1980年,NEC推出的MPD7720是第一個具有硬件乘法器的商用DSP芯片。兩年后,TI發(fā)布了第一代DSP芯片TMS32010及其系列產(chǎn)品,運算速度比微處理器快了幾十倍。
TI的C2000產(chǎn)品線在1997年問世,它的前身是用于硬盤的馬達控制,此后廣泛應用于實時控制應用。2005年,TI升級到32位DSP內(nèi)核,隨后電機驅(qū)動、數(shù)字電源等許多應用開始采用TI的產(chǎn)品。2013年開始,C2000產(chǎn)品進入第三代,順應新能源汽車、直流無刷電機與寬禁帶半導體的發(fā)展。
除了在商業(yè)上先發(fā)制人,TI也從“娃娃”抓起。TI投資了數(shù)百個大學實驗室和項目,隨便一搜,零幾年的教材就有關(guān)于C2000的,很多大學上課的開發(fā)板就是TI的。作為對比,STM32F4在2013年投入量產(chǎn),并發(fā)布開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。
難替換
與STM32F4系列采用的ARM架構(gòu)不同,C2000是TI自己的架構(gòu)。非通用架構(gòu)帶來的是硬件優(yōu)勢,C2000的運算、執(zhí)行速度普遍比同級別的ARM內(nèi)核MCU要快很多,雖然主頻及內(nèi)存要小一點,但實時控制應用場景并不對主頻有很高的要求。
除了計算速度外,C2000的ADC的采樣精度和轉(zhuǎn)換速度也更有優(yōu)勢。這些優(yōu)點共同提升工程師開發(fā)的效率,因此在根本上,習慣用C2000開發(fā)的工程師,一時半會適應不了改用ARM內(nèi)核的MCU。
此外,微控制器相比一些驅(qū)動或者功率芯片,不容易被pin to pin替換,所以一旦在前期項目上得以應用,后期除非出現(xiàn)嚴重的質(zhì)量問題或供應問題,一般是不會輕易替換的。特別是汽車應用上,對芯片的安全性和長期穩(wěn)定供貨能力要求高,并且一款芯片從研發(fā)到上車要經(jīng)歷好幾年的時間,車企在不得已的情況下是不會大動干戈去更換一塊芯片,而且還是塊主控芯片。所以TI至今能夠保持較大的出貨量。
易上手
一款產(chǎn)品要迅速地在市場鋪開,并且能夠吸引開發(fā)者的目光。性能強悍之外,還要極容易上手。
TI的開發(fā)資源和周邊生態(tài)是相當豐富的,這是它幾十年發(fā)展過程中,手握的老本。
隨便在TI官網(wǎng)搜索某一C2000系列型號,基本都可以查找到datasheet、參考設(shè)計、代碼、配置文件、原理圖等,TI還為開發(fā)者提供了非常強大的controlSUITE軟件套件,里面包含幾乎所有關(guān)于C2000的參考資料、各種案例和設(shè)計。
基于TI龐大的開發(fā)者數(shù)量,TI的官方論壇成為了很多人學習交流的地方,也定期有原廠的客戶經(jīng)理解答問題。
我們在論壇發(fā)現(xiàn)有人尋求能替代瑞薩緊缺料的TI芯片,底下有不少專業(yè)人士提供意見。
圖:有開發(fā)者尋求可替代瑞薩產(chǎn)品的TI芯片
結(jié)語
C2000的“穩(wěn)”與缺芯這兩年被國產(chǎn)替換掉的芯片形成了鮮明的對比,可能它不如L9369或者TPS92662那般出名,但幾十年如一日的穩(wěn)定出貨,也造就了自身獨特的優(yōu)勢。芯片也很卷,容不容易被替,能不能被替,或許也是實力的一種象征。