車載芯片有什么樣的機(jī)會(huì)，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(dòng)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(chǎng)份額由國(guó)際前十芯片企業(yè)占據(jù)，中國(guó)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(chǎng)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(jià)，本土企業(yè)迎來市場(chǎng)窗口期。
汽車芯片到底有多少種？設(shè)計(jì)和制造難在哪？國(guó)內(nèi)公司又有哪些機(jī)會(huì)？本文系 “1000家硬科技公司”欄目第4篇，關(guān)注車規(guī)級(jí)處理器公司芯馳科技。
01
智能汽車?yán)@不開的四種芯片
芯片“上車”并非易事，一款車規(guī)級(jí)芯片除了要保證性能、功耗、成本等基本指標(biāo)，更重要是關(guān)注安全性、可靠性、長(zhǎng)效性三個(gè)核心指標(biāo)。
目前，行業(yè)更多通過AEC-Q100和ISO26262兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)芯片各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)范：前者幾乎已經(jīng)是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，后者雖非強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)已成為汽車OEM供應(yīng)鏈的準(zhǔn)入門檻。ISO26262 標(biāo)準(zhǔn)將安全綜合等級(jí)分為ASIL A/B/C/D四個(gè)檔位，只有滿足相應(yīng)等級(jí)的所有要求才能稱之為“車規(guī)認(rèn)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(jí)芯片）、智能座艙SoC、中央網(wǎng)關(guān)SoC控制對(duì)應(yīng)三大區(qū)域，單片機(jī)芯片（MCU）控制細(xì)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(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）的“大腦”，負(fù)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(shí)別精度，車企正增加車身傳感器、攝像頭、激光雷達(dá)等感知器件的數(shù)量。這導(dǎo)致AI推理和圖像處理對(duì)算力需求增長(zhǎng)，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(zhǎng)期被國(guó)外巨頭把持，國(guó)內(nèi)處于量產(chǎn)初期。
智能座艙SoC
自動(dòng)駕駛使汽車從單一出行工具變?yōu)橐苿?dòng)第三空間，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(dòng)駕駛、AR等新技術(shù)，實(shí)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(yàn)。
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(guó)外巨頭占據(jù)主要市場(chǎng)，國(guó)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(guó)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(shí)，算力需求也在擴(kuò)張，國(guó)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(cè)，2021年全球智能座艙市場(chǎng)規(guī)模將超過400億美元（約合2537億元人民幣），中國(guó)智能座艙市場(chǎng)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(jì)學(xué)人預(yù)計(jì)，2025年我國(guó)智能座艙市場(chǎng)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(lán)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(dú)立智能網(wǎng)關(guān)SoC作為網(wǎng)關(guān)的核心已經(jīng)成為市場(chǎng)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(duì)實(shí)時(shí)性和安全性有很高的要求，因此普遍會(huì)在SoC內(nèi)集成Arm Cortex-R（主打?qū)崟r(shí)和安全的CPU）系列核心。
車規(guī)級(jí)MCU
相比自動(dòng)駕駛SoC，MCU看似低調(diào)，其實(shí)非常重要，它是功能模塊的控制芯片，會(huì)分布在各個(gè)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(guó)內(nèi)汽車芯片新晉玩家，一些會(huì)從車規(guī)級(jí)MCU做起，逐漸進(jìn)入車規(guī)級(jí)SoC領(lǐng)域；另一些企業(yè)則選擇相對(duì)容易起步的智能座艙SoC或中低端車規(guī)級(jí)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(tuán)隊(duì)是整建制的，擁有10~20年量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，可以直接交付量產(chǎn)級(jí)產(chǎn)品，定位和賣點(diǎn)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(shí)，對(duì)標(biāo)量產(chǎn)座艙市場(chǎng)最高性能的100K DMIPS（主要用于測(cè)整數(shù)計(jì)算能力），同時(shí)實(shí)現(xiàn)了從低端到高端的Pin-to-Pin（引腳對(duì)引腳）兼容。
智能駕駛V9系列是基于機(jī)器視覺和人工智能的高級(jí)輔助駕駛和自動(dòng)駕駛系列芯片，2023年將會(huì)推出面向L4/L5應(yīng)用的500~1000 TOPS（處理器運(yùn)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(shí)現(xiàn)3~4個(gè)處理器的功能，并采用跨域融合設(shè)計(jì)（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(huì)推出面向儀表、電子后視鏡、抬頭顯示的ASIL D級(jí)MCU，以及面向T-Box、車身控制、空調(diào)、燈光的ASIL B級(jí)MCU，整個(gè)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(diǎn)上唯一可以支持幾乎所有自動(dòng)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(jī)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(jí)處理器，以及配套的開放平臺(tái)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(gè)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(rèn)證和規(guī)?；慨a(chǎn)驗(yàn)證的最先進(jìn)節(jié)點(diǎn)，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(jìn)節(jié)點(diǎn)，無論是驅(qū)動(dòng)能力，還是抗干擾性上，目前還未經(jīng)過充分的驗(yàn)證。
“芯馳科技一直強(qiáng)調(diào)可靠性和安全性，不像消費(fèi)芯片，車內(nèi)芯片不能接受崩潰和死機(jī)，涉及人身安全的自動(dòng)駕駛尤其如此?！?/span>
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(shí)X9、V9、G9三個(gè)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(shì)，主機(jī)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(huì)出現(xiàn)融合的趨勢(shì)。芯馳科技考慮了平臺(tái)化設(shè)計(jì)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(jì)的延續(xù)性和復(fù)用性非常大，可擴(kuò)展平臺(tái)能夠加速芯片產(chǎn)品設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)研發(fā)成本和周期。
國(guó)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(chǎng)應(yīng)用10~20年了，假如在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)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(jìn)制程來提供較好的頻率。04
不做簡(jiǎn)單國(guó)產(chǎn)替代
芯馳科技的定點(diǎn)項(xiàng)目已經(jīng)覆蓋了全國(guó)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(diǎn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)50萬片的Tier1單筆訂單，積累了100多項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并參與多項(xiàng)國(guó)際車規(guī)級(jí)芯片標(biāo)準(zhǔn)制定?！半m然眼下缺芯話題很火，但芯馳科技不是想去做一個(gè)簡(jiǎn)單的國(guó)產(chǎn)替代。”
她解釋道，取得這種成功“天時(shí)”“地利”“人和”缺一不可?！疤鞎r(shí)”指的是汽車智能化節(jié)奏加快和芯片缺貨兩個(gè)機(jī)會(huì)，“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(dú)特服務(wù)模式、豐富的車規(guī)生態(tài)圈等優(yōu)勢(shì)快速完成量產(chǎn)，“人和”指的是研發(fā)團(tuán)隊(duì)平均經(jīng)驗(yàn)超過12年，可以規(guī)避從研發(fā)到量產(chǎn)每個(gè)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(mèng)想都是放在L5（NHTSA和SAE劃分的自動(dòng)駕駛等級(jí)，分為L(zhǎng)0-L5六檔）的自動(dòng)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。”芯馳科技自動(dòng)駕駛負(fù)責(zé)人陶圣表示，這是因?yàn)楣鞠Ｍ軌蚺憧蛻粢黄鹜瓿勺詣?dòng)駕駛從L2逐步走向L3/L4/L5的迅速量產(chǎn)。
“我們認(rèn)為2023年將是自動(dòng)駕駛芯片L3的量產(chǎn)年代，2025年將是自動(dòng)駕駛芯片L4規(guī)模研發(fā)的時(shí)代?！碧帐?qiáng)調(diào)，自動(dòng)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(jìn)步，未來始終會(huì)在可實(shí)現(xiàn)的前提下為客戶提供最有性價(jià)比的方案。
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