遥控钥匙缺芯片引发的方案分析

Waedon · 发表于 2021-8-24 11:51:21

最近听到一个同事抱怨预定的奥迪A4L交付被商家延期。究其内因，无疑是缺芯。上个月从某奥迪特许经销商就传出了“奥迪遥控钥匙因缺芯分两次交付给用户”的消息，佐证了缺芯现状。

图1 奥迪遥控钥匙缺芯

汽车芯片，也被倒爷盯上，一片乱象丛生，也引起了国家市场监管总局的立案调查。而我们拍明芯城虽有从事汽车芯片的分销，但咱们是一家专注于电子产业中小微客户的撮合平台，不赚差价不炒货，是被动的、中立的、服务性质的平台，能快速匹配芯片供应商和应用端的供需交易。缺货涨价的市场，咱们更需要保持理性，不参与炒货，维护市场的正常及可持续运转，大家好才是真的好。

图2 炒芯的立案调查通告

缺芯的窘迫让特斯拉CEO马斯克发推直言，目前特斯拉销量不及预期，供货最紧张的是来自日本瑞萨和德国博世的一些标准车规芯片。或难以替代，或替代料也缺货？

图3 特斯拉也缺芯

特斯拉Model 3/Y交付用户时，没有学奥迪标配两套遥控钥匙，而是标配了两把卡片钥匙和一个双卡卡套，特斯拉APP里的钥匙也可开启和驾驶车辆，而Model 3/Y遥控钥匙官方售价1200元/把，出彩的车模造型设计，放在口袋中靠近车并拉动门把手，即可自动解锁车辆，也可以双击钥匙车顶解锁。双击车头位置可打开前箱，双击车尾位置打开后尾箱。单击则是锁车。遥控钥匙贴近驾驶位车窗右侧B柱中部同样可以锁定或解锁车辆，技术上只比卡片钥匙多了一个蓝牙控制。高档车型Model X遥控钥匙，多了侧面打开和关闭车窗的两个按钮。

图4 Model 3/Y 遥控钥匙(来源：特斯拉官网)

那么特斯拉遥控钥匙用了哪些元器件呢？

品牌	型号	描述
德州仪器(TI)	TMS37F128D3	基于MSP430F1232的核心低功耗16位微控制器，集成嵌入式DST80防盗器接口
-	丝印433MHz XL 19538	NFC芯片
PREMO	丝印X-D0162-014	PKE低频天线
PEKTRON	-	安全芯片模块
微芯/麦瑞(MICROCHIP/MICREL)	MAQRF112YMM	射频发射器 Auto 300-450MHz ASK/FSK Transmitter
ABRACON/AEL	丝印13.560	13.56Mhz 晶振
松下(PANASONIC)	CR2032	3V 220mAh，纽扣电池
-	-	通讯天线、阻容、FPC、按键等

表1 特斯拉Model S遥控钥匙 BOM表

图5 特斯拉Model X 遥控钥匙(来源：硬核拆解)

品牌	型号	描述
德州仪器(TI)	CC2541-Q1	车用 SimpleLink 蓝牙低能耗无线微控制器 (MCU)
微芯/麦瑞(MICROCHIP/MICREL)	MAQRF112YMM	射频发射器 Auto 300-450MHz ASK/FSK Transmitter
德州仪器(TI)	CC2590	高达 +14dBm 输出功率的 2.4GHz 范围扩展器
美信(MAXIM)	MAX2153ETJ/V628	安全芯片
ABRACON/AEL	丝印13.560	13.56Mhz RFID晶振
松下(PANASONIC)	CR2354	3V 560mAh，纽扣电池
-	丝印H1623718	芯片
-	丝印3628	芯片
PREMO	-	PKE低频天线(与Model S同品牌)
-	-	通讯天线、阻容、FPC、按键等

表2 特斯拉Model X 遥控钥匙 BOM表

图6 比亚迪遥控钥匙(来源：芯片之家)

品牌	型号	描述
恩智浦(NXP)	PCF7952A15	汽车用 RF微控制器 (MCU)
松下(PANASONIC)	CR1632	3V 140mAh，纽扣电池
-	丝印2047 160806VD	PKE低频天线
-	-	通讯天线、阻容、晶振、FPC、按键等

表3 比亚迪遥控钥匙 BOM表

汽车遥控钥匙的元器件略显简单，核心技术是RFID（125kHz、433MHz）、NFC近距识别，蓝牙或UWB远程控制。比较标准的说法是遥控门锁（RKE，Remote Keyless Entry）技术使得汽车的开锁、上锁、寻车等操作更方便和简单。无钥匙门禁系统（Passive Keyless Entry/Go）则更加广泛，纳入了数字钥匙。车联网联盟 (Car Connectivity Consortium, CCC)即将发布的《数字密钥3.0白皮书》，将增加蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy)与超宽带(UWB)无线连接技术。

RKE系统由无线钥匙上的按键加密发送器和车内内置的遥控接收器两部分组成。使用时，钥匙上的发送器会向安装在车内的接收器发送出一串短脉冲数字信号，信号经过解码后，再传到BCM（BodyControl Module，车身控制模块）上的微控制器来控制传动机构，从而完成打开/关闭车门或行李箱的动作。整个开门/关门过程中，精确的信号发送和接收起着关键作用。

图7 RKE系统运行原理图(来源：芯科)

据Technavio的预测数据，2020年全球数字车钥匙市场将增长11%，同比实现193万辆车的增长。智能钥匙更受到新生代用户的青睐，用户通过智能手机（NFC/BLE技术）或者智能手环/手表来开启车门以启动车辆。

图8 各种汽车钥匙

苹果推出的车钥匙解决方案，当手机与车辆配对成功后，会以一张卡片的形式存放在手机钱包Wallet中。使得苹果手机基于NFC技术解锁车辆，日常使用不需要网络连接，即便手机电量不足已经关机，还能坚持5小时为车辆解锁。

图9 苹果的车钥匙解决方案

不造车的华为推出的HUAWEI AI PASS车钥匙解决方案，与苹果类似集成于华为钱包中，是基于NFC SEI-TSM（金融级可信架构系统）安全技术的方案。

图10 华为的车钥匙解决方案(来源：华为)

造车新势力，例如蔚来、小鹏、理想的标配都不再是传统车钥匙了，而是一张NFC门禁卡，用户通常只需在汽车的B柱上刷卡，就能开锁。

图11 CCC数字密钥2.0白皮书的NFC通信流程

豪车也不例外，劳斯莱斯配一把遥控钥匙的价格在10000-12000元左右（官网售价1796.95英镑）。每把车钥匙都是唯一的，需要根据车型和发动机号等详细信息从英国定制。贵就一个字。

图11 劳斯莱斯遥控钥匙(来源：总李谈车)

图12 数字钥匙系统框架(来源：联合电子)

品牌	型号	描述
昇润(TTC)	HY-40Q101CC	车规级蓝牙串口模块
昇润(TTC)	HY-40Q102CC	车规级蓝牙转LIN定位天线
昇润(TTC)	HY-40Q103CC	车规级蓝牙转LIN定位天线
英飞凌(INFINEON)	TDK5100F/5101F	ASK/FSK发射芯片
英飞凌(INFINEON)	PMA51xx	集成ASK/FSK发射芯片的8051单片机
英飞凌(INFINEON)	TDK525x	ASK/FSK收发芯片
英飞凌(INFINEON)	XC866	8位单片机
英飞凌(INFINEON)	TDA5210/TDA5201	ASK/FSK接收芯片
芯科(SILICON LABS)	Si4010	单芯片遥控IC
恩智浦(NXP)	NCJ38A	汽车认证的安全微控制器
恩智浦(NXP)	PCF7961	IMMO防盗+RKE发射器+MRK II处理器
德州仪器(TI)	CC2640R2F-Q1	车用 SimpleLink 蓝牙低能耗无线微控制器 (MCU)
意法半导体(ST)	ST31P450	车用安全芯片
意法半导体(ST)	ST33G1M2A	车用安全芯片
意法半导体(ST)	ST54H/ST54J	车用安全芯片&NFC控制器
意法半导体(ST)	SPC58	车规MCU
微芯(MICROCHIP)	PIC12LF1840T48A	超低功耗的（XLP）的集成了小于1GHz RF发送器的8位车规MCU
微芯(MICROCHIP)	PIC16F639	集成了硬件加密模块及MCP2030 3 通道天线模拟前端的PKE车规MCU
微芯(MICROCHIP)	PIC12F635/PIC16F636	集成了硬件加密模块的8位车规MCU

表4 遥控钥匙相关芯片列表

毫无疑问汽车数字钥匙在安全防盗的基础上，会越来越先进，例如生物识别技术（指纹、人脸）？车规芯片是指适用于汽车行业规格标准的电子元件，品质、安全环保和可靠性方面都有严格的准入要求，不断提高国产化率也是我们的目标。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平台，聚焦服务长尾市场的中小微电子企业，帮助每一颗芯片的Design In、Design Win和流通买卖更高效，深入落地到千行万业，做最好的元器件搬运工，助力每一款电子产品的技术选型及创新。金属钥匙、NFC卡片、智能手机或其他更高科技解锁方式，你更喜欢哪一种呢？

图13 部分车规(来源：国际电子商情)