車載芯片有什么樣的機會，值得與歐美大廠貼身肉搏？
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來源：果殼硬科技
作者：付斌
自動駕駛的發(fā)展離不開汽車芯片，但目前，全球近70%的汽車芯片市場份額由國際前十芯片企業(yè)占據(jù)，中國本土能生產(chǎn)的汽車芯片較多是中低端產(chǎn)品，在全球整體市場份額占了不到3%。在經(jīng)歷超過一年的汽車芯片缺貨和漲價，本土企業(yè)迎來市場窗口期。
汽車芯片到底有多少種？設(shè)計和制造難在哪？國內(nèi)公司又有哪些機會？本文系 “1000家硬科技公司”欄目第4篇，關(guān)注車規(guī)級處理器公司芯馳科技。
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智能汽車繞不開的四種芯片
芯片“上車”并非易事，一款車規(guī)級芯片除了要保證性能、功耗、成本等基本指標，更重要是關(guān)注安全性、可靠性、長效性三個核心指標。
目前，行業(yè)更多通過AEC-Q100和ISO26262兩個標準對芯片各項指標進行了規(guī)范：前者幾乎已經(jīng)是強制性標準，后者雖非強制執(zhí)行，但隨著汽車智能化功能日趨豐富，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，該標準已成為汽車OEM供應(yīng)鏈的準入門檻。ISO26262 標準將安全綜合等級分為ASIL A/B/C/D四個檔位，只有滿足相應(yīng)等級的所有要求才能稱之為“車規(guī)認證”，若滿足部分則只是“車規(guī)預(yù)備”。
隨著汽車快速智能化，當(dāng)前整車功能模塊數(shù)量急速增加，導(dǎo)致控制需求增多，汽車開始采用域控制架構(gòu)（按照功能劃分不同控制區(qū)域的方法）：智能駕駛SoC（系統(tǒng)級芯片）、智能座艙SoC、中央網(wǎng)關(guān)SoC控制對應(yīng)三大區(qū)域，單片機芯片（MCU）控制細分模塊。這種架構(gòu)像樂高一樣，把整車散落的功能拼接成協(xié)調(diào)的整體。
智能駕駛SoC
智能駕駛SoC是汽車ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）的“大腦”，負責(zé)調(diào)度管理ADAS的所有硬件資源。
由于ADAS與人身安全掛鉤，為提高識別精度，車企正增加車身傳感器、攝像頭、激光雷達等感知器件的數(shù)量。這導(dǎo)致AI推理和圖像處理對算力需求增長，因此智能駕駛SoC成為制程和規(guī)格最高的車內(nèi)芯片類型，一些智能駕駛SoC正在從16nm向7nm和5nm過渡。
智能駕駛SoC長期被國外巨頭把持，國內(nèi)處于量產(chǎn)初期。
智能座艙SoC
自動駕駛使汽車從單一出行工具變?yōu)橐苿拥谌臻g，傳統(tǒng)座艙的轉(zhuǎn)型關(guān)鍵詞是“智能”。智能座艙將融合人工智能、自動駕駛、AR等新技術(shù)，實現(xiàn)中控、液晶儀表、抬頭顯示（HUD）、后座娛樂等多屏融合交互體驗。
2015年以前，座艙主要以MCU或低算力SoC為控制的主力。隨著功能逐漸豐富，高算力智能座艙SoC成為主流。
智能座艙SoC領(lǐng)域，國外巨頭占據(jù)主要市場，國產(chǎn)芯片從2019年開始陸續(xù)量產(chǎn)。與傳統(tǒng)模擬芯片、電源管理芯片、MCU的國產(chǎn)替代思路不同，車載系統(tǒng)在打造流暢交互操作的同時，算力需求也在擴張，國內(nèi)新晉企業(yè)普遍采用新技術(shù)和工藝，以取得最佳的性能。
根據(jù)IHS預(yù)測，2021年全球智能座艙市場規(guī)模將超過400億美元（約合2537億元人民幣），中國智能座艙市場規(guī)模約500億~600億元人民幣，未來10年將保持12%左右的平均增速。根據(jù)前瞻經(jīng)濟學(xué)人預(yù)計，2025年我國智能座艙市場空間將突破1000億元人民幣[1]。
智能網(wǎng)關(guān)SoC
汽車智能化使得系統(tǒng)日益復(fù)雜，車內(nèi)則以總線（連接不同部件的信息傳送公共通路）形式承載龐大的通信需求。車內(nèi)總線包括CAN、CAN-FD、LIN、藍牙、車載以太網(wǎng)等，不同區(qū)域使用總線類型不同。
以往，網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備）普遍集成在組合儀表或供電控制單元內(nèi)。近幾年，網(wǎng)關(guān)不僅要承擔(dān)車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通訊總線路由的工作，還開始承擔(dān)更多復(fù)雜功能數(shù)據(jù)的處理，使用獨立智能網(wǎng)關(guān)SoC作為網(wǎng)關(guān)的核心已經(jīng)成為市場主流。
這類SoC的性能不像智能座艙SoC和智能駕駛SoC那么高，但對實時性和安全性有很高的要求，因此普遍會在SoC內(nèi)集成Arm Cortex-R（主打?qū)崟r和安全的CPU）系列核心。
車規(guī)級MCU
相比自動駕駛SoC，MCU看似低調(diào)，其實非常重要，它是功能模塊的控制芯片，會分布在各個環(huán)節(jié)。沒有MCU的汽車如同失去了“肌肉控制”，無法順暢執(zhí)行主控芯片的命令。02
真正量產(chǎn)的高可靠芯片
縱觀國內(nèi)汽車芯片新晉玩家，一些會從車規(guī)級MCU做起，逐漸進入車規(guī)級SoC領(lǐng)域；另一些企業(yè)則選擇相對容易起步的智能座艙SoC或中低端車規(guī)級SoC做起。
筆者注意到，芯馳科技的產(chǎn)品覆蓋上述所有類型芯片。據(jù)芯馳科技副總裁徐超介紹，公司的研發(fā)團隊是整建制的，擁有10~20年量產(chǎn)經(jīng)驗，可以直接交付量產(chǎn)級產(chǎn)品，定位和賣點是安全可靠性極高。
2020年芯馳科技發(fā)布并量產(chǎn)了智能座艙SoC X9系列、智能駕駛SoC V9系列、智能網(wǎng)關(guān)SoC G9系列。
智能座艙X9系列上市時，對標量產(chǎn)座艙市場最高性能的100K DMIPS（主要用于測整數(shù)計算能力），同時實現(xiàn)了從低端到高端的Pin-to-Pin（引腳對引腳）兼容。
智能駕駛V9系列是基于機器視覺和人工智能的高級輔助駕駛和自動駕駛系列芯片，2023年將會推出面向L4/L5應(yīng)用的500~1000 TOPS（處理器運算能力單位）算力芯片。
智能網(wǎng)關(guān)G9系列利用多核異構(gòu)架構(gòu)，將不同屬性晶片組合封裝在一顆芯片上，實現(xiàn)3~4個處理器的功能，并采用跨域融合設(shè)計（座艙正從域控走向跨域融合）和自主數(shù)據(jù)包處理引擎IP。
徐超表示，汽車缺芯最多的并不是SoC而是MCU，因此2022年3月芯馳科技將會推出面向儀表、電子后視鏡、抬頭顯示的ASIL D級MCU，以及面向T-Box、車身控制、空調(diào)、燈光的ASIL B級MCU，整個MCU系列將主打高可靠性。
值得一提的是，芯馳科技作為芯片供應(yīng)商，還開發(fā)了一套超輕量的UniOS。該OS是目前制程節(jié)點上唯一可以支持幾乎所有自動駕駛消息框架的方案，無論是普通科技開發(fā)者、還是純粹做算法的公司還是習(xí)慣使用AUTOSAR的主機廠，均可在UniOS支撐下開發(fā)應(yīng)用。2022年Q4，芯馳科技將發(fā)布200TOPS算力的車規(guī)級處理器，以及配套的開放平臺和生態(tài)系統(tǒng)。
03
沒有“包袱”的新晉玩家
芯馳量產(chǎn)的X9、V9、G9三個系列SoC均采用16nm制程。徐超為此解釋，至今為止16nm依然是真正通過車規(guī)認證和規(guī)?；慨a(chǎn)驗證的最先進節(jié)點，納米數(shù)越小的確能夠獲得越好的性能，但7nm及以下的先進節(jié)點，無論是驅(qū)動能力，還是抗干擾性上，目前還未經(jīng)過充分的驗證。
“芯馳科技一直強調(diào)可靠性和安全性，不像消費芯片，車內(nèi)芯片不能接受崩潰和死機，涉及人身安全的自動駕駛尤其如此。”
筆者還注意到，在算力提升下智能座艙SoC和智能駕駛SoC的重合度越來越高，二者界限愈加模糊，同時X9、V9、G9三個系列SoC在異構(gòu)集成（將不同內(nèi)核封裝在一顆芯片上）上擁有一定的相似度。
徐超坦言，芯馳科技也已看到這種趨勢，主機廠也提出了艙控一體、艙駕一體的概念，芯片在組合過程中會出現(xiàn)融合的趨勢。芯馳科技考慮了平臺化設(shè)計的概念，當(dāng)前面世的三種SoC以及未來規(guī)劃的產(chǎn)品的軟件兼容性，系統(tǒng)設(shè)計的延續(xù)性和復(fù)用性非常大，可擴展平臺能夠加速芯片產(chǎn)品設(shè)計，降低系統(tǒng)研發(fā)成本和周期。
國外芯片廠商有自己的“包袱”，全球三大家MCU廠商各自投入了幾十、上百億美金研發(fā)自己的架構(gòu)，有些架構(gòu)已經(jīng)在市場應(yīng)用10~20年了，假如在這個時間點更新到最新制程上，不僅要考慮自身投入，還要考慮客戶工具鏈的投入。芯馳科技則沒有這種顧慮，不僅可以提供兼容性更好的架構(gòu)，還可以使用最先進制程來提供較好的頻率。04
不做簡單國產(chǎn)替代
芯馳科技的定點項目已經(jīng)覆蓋了全國超過70%的車廠，芯馳科技首席品牌官陳蜀杰表示，2018年6月成立至今完成了50多家的客戶定點項目，實現(xiàn)50萬片的Tier1單筆訂單，積累了100多項知識產(chǎn)權(quán)，并參與多項國際車規(guī)級芯片標準制定。“雖然眼下缺芯話題很火，但芯馳科技不是想去做一個簡單的國產(chǎn)替代。”
她解釋道，取得這種成功“天時”“地利”“人和”缺一不可?！疤鞎r”指的是汽車智能化節(jié)奏加快和芯片缺貨兩個機會，“地利”指的是芯馳科技利用成本優(yōu)化、軟硬件協(xié)同優(yōu)化、本土化的獨特服務(wù)模式、豐富的車規(guī)生態(tài)圈等優(yōu)勢快速完成量產(chǎn)，“人和”指的是研發(fā)團隊平均經(jīng)驗超過12年，可以規(guī)避從研發(fā)到量產(chǎn)每個環(huán)節(jié)的“坑”，穩(wěn)妥地把控生態(tài)和上游供應(yīng)鏈。
“其他企業(yè)的夢想都是放在L5（NHTSA和SAE劃分的自動駕駛等級，分為L0-L5六檔）的自動駕駛上，但芯馳科技走了最艱難的路，從L2開始與歐美大廠貼身肉搏?！毙抉Y科技自動駕駛負責(zé)人陶圣表示，這是因為公司希望能夠陪客戶一起完成自動駕駛從L2逐步走向L3/L4/L5的迅速量產(chǎn)。
“我們認為2023年將是自動駕駛芯片L3的量產(chǎn)年代，2025年將是自動駕駛芯片L4規(guī)模研發(fā)的時代?！碧帐娬{(diào)，自動駕駛發(fā)展速度總是比想象中快，芯馳科技的芯片和算法都在不停進步，未來始終會在可實現(xiàn)的前提下為客戶提供最有性價比的方案。
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