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当今世界，所有的电子产品系统中都有一个非常不起眼、但却非常重要的部件——实时时钟（RTC，Real_Time Clock）系统，主要由RTC芯片与32K晶体配合实现。实时时钟的作用是供精确的实时时间，或者为电子系统提供精确的时间基准。
数据显示，2020年，全球RTC市场规模达到了104亿元，预计2026年将达到150亿元，年复合增长率(CAGR)为5.3%。但是，RTC芯片，特别是高精度的RTC主要被EPSON、NXP、RENESAS、MAXIM等国际大厂牢牢占据，其中，EPSON和NXP的市占率较高。特别是在2020年下半年全球缺芯爆发之后，RTC芯片也出现了严重的缺货，国产替代的紧迫性也更为凸显。
在8月5日召开的“第十二届松山湖中国IC创新高峰论坛”上，国产RTC芯片厂商广东大普通信技术股份有限公司CTO田学红透露，目前大普通信的RTC芯片已经成功进入了多个世界500强客户供应链，批量出货近千万只。
大普通信——国产RTC芯片领域的“领跑者”
资料显示，大普通信于2005年成立于东莞松山湖，是一家提供芯片、高稳时钟、时间服务器和射频无源器件整体时钟产品解决方案的供应商。在公司成立之初，大普通信就投身于面向通信设备领域的时钟产品解决方案的研发。在RTC芯片方面，跟随着中国在4/5G通信领域的快速发展和领先，大普通信自2018年开始研发，短短数年时间就成功打破国外垄断，目前已实现了全球领先。
在通信技术发展过程中，对时钟技术的要求不断提升，每一次通信技术的升级换代，都会带来传输带宽或传输速率大幅提升，这往往都会需要更高阶的通信调制。而高阶通信调制技术则带来了对时钟精度和噪声更苛刻的需求。比如现在的通信调制大都采用了QAM调制（正交幅度调制），这是一种同时对相位和振幅的调制，目前最高已经达到了1024QAM，即一个波形就可以表达2的10次方（1024）的数据（如下图右下角的图示，QAM引入了星座图，星座图上的每一个点都可以用一个夹角和该点到原点的距离表示），即10bit的数据。但是，因为发送一个符号所用的载波频宽是固定的，发送时长也是一定的，点数越多意味着两个符号之间差异就越小。因此对于时钟的精度和噪声也要求更苛刻。这就相当于在一个本就极为短暂的通信波段内，需要利用时钟精确的将其按照时序划分成1024个部分，以便于精确的识别每个点位，避免偏差。
经过过去17年的发展，大普通信先后推出了一系列领先的高精度、低噪声的时钟器件。目前已经拥有了全时钟系列产品，包括同步时钟等级国际标准（GR-1244-CORE）1级钟、2级钟、3级钟、4级钟。同时，大普通信还拥有基于IEEE1588标准时钟同步芯片和时钟缓存器芯片。在打破了国外垄断的同时，还实现了高水平的国产替代。目前大普通信的RTC芯片产品也已通过了各大行业头部客户的认证，并进入批量交付。
“RTC是一项复杂的设计工程，它需要将晶体特性和芯片设计完美的结合起来，才能达到最佳性能状态，设计门槛要求较高。我们公司虽然已经做了17年了，但国际上的大多数同行做这块都超过50年了，我们17年能够做到现在这个程度，我觉得还是很自豪的。”田学红说到。
△广东大普通信技术股份有限公司CTO田学红
国产车规级超高精度RTC芯片实现突破
在此次以“智慧出行”为主题的“第十二届松山湖中国IC创新高峰论坛”上，大普通信首次推出了两款全新的车规级超高精度RTC芯片INS5A8900 & INS5A8804，再度打破了国外厂商（主要是EPSON和NXP）在车规级RTC芯片市场的垄断，填补了国产车规级RTC芯片的空白。
过去多年通信市场主要是由于移动信通所带动，而现在随着手机市场发展的愈发成熟，这块市场的增长也早已开始放缓。相比之下，车载通信技术却才刚刚兴起，未来市场空间极大。因此，大普通信近两年也开始将目光投向了汽车通信市场。
田学红认为，虽然汽车是目前通信需求最复杂的终端产品，比如应用场景复杂多样，需求种类也很多，但是相比手机来说，汽车的体积更大、功耗要求更宽松，有更好的条件去支撑更高性能的通信指标。此外，汽车自动驾驶也需要的高精度定位，而目前汽车自动驾驶主要依靠卫星定位，但是卫星信号容易受到外界环境因素的干扰。如果拥有高稳定度的本地时钟，则可以将干扰的异常数据纠正回来，确保定位精度的稳定，再配合高性能的本地惯性导航，可以在各种复杂场景下保障定位精度在亚米级水平。在此背景之下，未来车载RTC系统的需求也将会迎来爆发式增长。
除了在车载通信、自动驾驶方面的应用之外，RTC系统也是汽车内多个系统的基础功能元件。比如汽车中控、仪表、音响、智能座舱、车载T-box、电池管理系统（BMS）、驾驶监控系统（DMS）、智能蓝牙钥匙等等。比如，RTC可以作为BMS系统的唤醒源之一，可以触发BMS对自身工作模式（休眠、运行...）的管理；RTC也是SOC电池管理算法的输入条件，可用于定期对SOC进行修正；RTC也可以提供精准的日历时间，为BMS提供历史数据和故障信息对应的时间坐标。
“BMS系统有充电、放电等各种各样不同的值，这些东西需要SOC不断用算法对电池的电量进出和不断地管理。这个时候RTC系统就可以帮助系统进行修正和调节，不然长期的误差积累下去，会导致BMS系统出现巨大的偏差，充电、放电都可能会产生危险。另外BMS系统里面有时候可能会存在异常，这可能会导致产品风险。这个系统里面只有RTC是永远工作的，所以RTC可以始终在这里面保持监测，有问题可以及时把BMS唤醒，或者让BMS醒来之后，帮我们读取事件。”田学红进一步举例解释到。
此次大普通信推介的两款全新系列的车规级超高精度RTC芯片当中，INS5A8900系列是一款高精度（3.4ppm-5.0ppm）、低功耗（最低1.2μA）、车规级RTC芯片，内置32.768KHz 晶振、高精度温度传感器以及温度补偿电路，可自动调整时钟精度，还具有I²C通信接口，支持日历（年、月、日、时、分、秒）和时钟计时等多种功能。
INS5A8804系列也是一款高精度、低功耗、车规级RTC芯片，相比INS5A8900系列，最大的区别就是加入了监测功能，监测到有特殊事件发生时，可以即使进行记录，最多可以记录128个事件。客户可以根据需要来监测不同的事件。
据介绍，INS5A8900和INS5A8804系列针对的是行业替代需求，可以完美替代某进口竞品，软硬件均可完全兼容。并且在关键指标测试和极限健壮性测试上表现更好，已经达到了全球领先的水平。根据大普通信的计划，这两款芯片将会在今年11月量产。
“国产化”与“国际化”并行
需要指出的是，这两款芯片是完全国产化的，包括从芯片到模组。田学红表示，“时钟类的器件有一个特点，我们很难依赖于行业标准的生产系统来完成生产流程。在过去的时候，这个事情比较艰难，生产和制造设备主要被日系厂商控制，大普通信现在是前端的设计和后端制造全部都实现了自主，我们基本上不会受到太多制约性的东西。”
田学红还强调，“大普通信致力于做开创性的产品，不是简单做国产替代，我们虽然有去兼容国外厂商的产品，但那不是我们想要做的，而是行业必须要做到的。”
在积极推动国产化同时，大普通信也在持续走向“国际化”。“大普通信有近半的销售额是来自海外市场，所以不单要国产化，还要国际化，不然海外的客户也有顾虑。所以，大普通信做了双向布局的，每一个供应链上都是在日本、中国台湾、大陆都有布局，全部都是双备份的，目的是让客户不要出于任何政治的影响，我们的供应链是安全的，可以供应的。”田学红解释到。
据了解，大普通信目前除了国内的布局之外，还在海外设立了研发中心和销售&技术服务中心，并与中国台湾地区、马来西亚的外协厂建立了合作。国际化的研发、制造、销售和技术服务，已为全球20 个国家、1700 家海内外客户提供了高品质产品和优质服务。
作者：芯智讯-浪客剑
