國產(chǎn)車規(guī)MCU，終于實現(xiàn)了性能全球領(lǐng)先

芯馳科技新推出的芯片，或?qū)⒅厮苤悄芷嚨陌鎴D。

國產(chǎn)芯片領(lǐng)域再次傳來好消息。
近日，車規(guī)芯片企業(yè)芯馳科技正式發(fā)布高端車規(guī)控制單元（MCU）E3 系列，該芯片是當(dāng)前全球性能最高的車控 MCU 產(chǎn)品。
這款芯片主頻最高可支持 800MHz，與當(dāng)前業(yè)界同級產(chǎn)品相比，性能一次提升了幾倍。芯馳科技首席架構(gòu)師孫鳴樂表示，「E3 控之心是芯馳為未來智能汽車精心打造的車規(guī) MCU，有四大優(yōu)勢：高可靠、高安全、高性能、廣覆蓋?！?/span>
E3 系列可應(yīng)用于線控底盤、制動控制、BMS、ADAS / 自動駕駛運動控制、液晶儀表、HUD、流媒體視覺系統(tǒng) CMS 等任務(wù)處理，今年第三季度實現(xiàn)量產(chǎn)。
業(yè)界最強車控 MCU
MCU 是汽車必不可少的核心器件，其將內(nèi)存、運算器、計時器、接口等整合在單一芯片上，實現(xiàn)存儲、計算和控制的完整功能，面向不同的應(yīng)用場景應(yīng)用不同的配置。
芯馳科技本次發(fā)布的車規(guī)高性能 MCU，是針對汽車安全相關(guān)應(yīng)用設(shè)計的新一代高性能產(chǎn)品，集成多達(dá) 6 個 ARM Cortex R5 CPU 核心，其中 4 個內(nèi)核可配置成雙核鎖步或獨立運行，對未來汽車智能化的應(yīng)用需求帶來了新的可能性。

當(dāng)前，一輛汽車通常要搭載 50-100 個電子控制單元 (ECU)，每個 ECU 又包含一塊或多塊 MCU。在新能源車上，芯片的數(shù)量還要翻倍。為了提高計算效率、協(xié)同執(zhí)行、降低成本等目的，跨域融合集中化的車載芯片方案是未來的方向。
在域控制器的趨勢下，車上任務(wù)的運算復(fù)雜度呈指數(shù)級增加，汽車芯片不僅需要具備強大的計算能力來處理來自多種傳感器的大量數(shù)據(jù)，還需要豐富的網(wǎng)絡(luò)接口支持高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)功能芯片已逐漸無法滿足域控制器的新需求，E3 芯片旨在解決這一挑戰(zhàn)。
E3 采用臺積電 22 納米車規(guī)工藝制程，全系列車控 MCU 主頻從 300MHz 起步，最高可支持 800MHz，相對目前大部分車載的 100-200MHz MCU，性能成倍提升。E3 MCU 不僅同時能處理更多的任務(wù)，處理每個任務(wù)的速度也會更快，同時也保證高可靠和高安全性。
E3 五種配置面向不同的應(yīng)用場景，包括面向電池管理、線控底盤、制動控制和輔助駕駛的高性能高可靠系列，面向液晶儀表、HUD 和流媒體視覺系統(tǒng) CMS 的顯示 MCU 系列，以及面向車身控制、T-Box 等應(yīng)用的低功耗系列。
這些芯片支持千兆以太網(wǎng)連接，SRAM 存儲最高覆蓋至 5MB，支持 eMMC、SD 等外部存儲，產(chǎn)品封裝覆蓋 BGA、LQFP 方式。
在近幾年汽車缺芯的背景下，各家車廠供貨壓力最大的產(chǎn)品就是 MCU。芯馳科技的 E3 因為性能更強，集成度更高，可以減少車上芯片總量。
例如，未來主機廠可以把 VCU（整車控制器）、BMS（電池管理）等單元，或 T-Box（車聯(lián)網(wǎng)智能終端）、BCM（車身控制模塊）集成在一起，實現(xiàn)更好的協(xié)同性能。
在新產(chǎn)品上，芯馳將提供從芯片到開發(fā)套件、設(shè)計方案等完整工具鏈支持，并致力于打造完整生態(tài)。
車規(guī)芯片：比消費級芯片更難造
近年隨著 AI 等技術(shù)的推動，國內(nèi)涌現(xiàn)出了一些高光芯片創(chuàng)業(yè)公司，但在車規(guī)芯片領(lǐng)域，還沒有能撼動國際巨頭的玩家出現(xiàn)。芯馳科技或許可以通過 E3 打破這一局面。
相對于消費級芯片，打造汽車半導(dǎo)體的風(fēng)險更大，投入也更高。因為對車規(guī)芯片來說，安全可靠是最重要的需求：半導(dǎo)體產(chǎn)生的故障可能引發(fā)交通事故，導(dǎo)致人員傷亡。為滿足要求，設(shè)計一款車規(guī)級芯片需要有需求管理、安全關(guān)鍵設(shè)計、功能故障仿真、審查和報告，以及第三方評估的安全認(rèn)證。

車規(guī)芯片適用的標(biāo)準(zhǔn)包括美國汽車電子協(xié)會制定的 AEC-Q100，用于衡量汽車級產(chǎn)品的可靠性等級；ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的范圍則包括車輛設(shè)計到系統(tǒng)、處理 / 控制芯片、嵌入式軟件、元器件開發(fā)及相關(guān)的生產(chǎn)、維護、報廢等車輛產(chǎn)品的全生命周期。
為了實現(xiàn)高良率，一般在生產(chǎn)車規(guī)芯片時，還需要對半導(dǎo)體工廠實行「產(chǎn)線認(rèn)定」，時間需要半年到一年。
芯馳科技 E3 系列滿足的車規(guī)可靠性標(biāo)準(zhǔn) AEC-Q100 達(dá)到 Grade 1 級別，這意味著該芯片可在高達(dá) 125℃ 的環(huán)境溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)長時間穩(wěn)定工作。同時，芯片功能安全等級達(dá)到 ASIL D?；诙嗪嗽O(shè)計，E3 的雙核鎖步 Cortex-R5 實現(xiàn)了高達(dá) 99% 的診斷覆蓋率，在所有 SRAM 上都配置了 ECC，在安全相關(guān)的外設(shè)上都配置了 E2E 保護。
雙核鎖步意味著 E3 芯片在處理任務(wù)時，兩個 CPU 核心每個時鐘周期都會相互驗證輸出內(nèi)容，這種自檢獨立于應(yīng)用軟件，不需要執(zhí)行專門的指令集自檢，提高了硬件可靠性。
芯馳表示，在現(xiàn)有的車規(guī) MCU 中，能夠同時滿足 AEC-Q100 Grade 1 和 ISO 26262 ASIL D 兩個標(biāo)準(zhǔn)的車規(guī) MCU 屈指可數(shù)。 

「在不同域之間，原來不同的模塊存在不同的功能安全等級，在整合后若有部分功能需要較高安全等級，整個 MCU 就要以最高級為準(zhǔn)，所以 E3 采用了較高的整體功能安全等級?！箤O鳴樂表示。
極高的安全標(biāo)準(zhǔn)，保證了用戶的駕駛安全，也為車企和供應(yīng)商消除了應(yīng)用高性能算力的顧慮。
據(jù)芯馳科技 CEO 仇雨菁介紹，芯馳在成立第一時間，就完成了 ISO26262 ASIL D 最高功能安全等級流程認(rèn)證，隨后很快獲得 AEC-Q100 可靠性認(rèn)證、ISO26262 功能安全產(chǎn)品認(rèn)證以及國密認(rèn)證，成為國內(nèi)首個「四證合一」的車規(guī)芯片企業(yè)。
汽車芯的最后一塊拼圖
E3 是芯馳科技產(chǎn)品線的最新一員。
2020 年，芯馳科技發(fā)布了智能座艙處理器 X9，中央網(wǎng)關(guān)處理器 G9，以及 ADAS / 自動駕駛處理器 V9 等高性能 SoC。2021 年，芯馳對全系產(chǎn)品進行了升級，同時發(fā)布了 UniDrive 全開放自動駕駛平臺。

在 X9 座艙芯片上，芯馳科技提供了高性能的 CPU、GPU，通過對芯片架構(gòu)的深度優(yōu)化，完整支持多系統(tǒng)虛擬化，一顆芯片同時驅(qū)動儀表、中控、后視鏡、后排娛樂等多達(dá) 10 個高清顯示，并支持多屏共享和互動，
G9 中央網(wǎng)關(guān)處理器強化了數(shù)據(jù)包的吞吐和轉(zhuǎn)發(fā)能力，在極低 CPU 占用率的情況下，可實現(xiàn)不同接口之間高流量，低延遲的數(shù)據(jù)交換。
面向自動駕駛的 V9 則集成了高性能 CPU、GPU、CV 引擎和 AI 引擎，支持 L2 級別 ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）和自動駕駛的主流應(yīng)用場景。
E3 的發(fā)布，意味著芯馳科技「四芯合一」的產(chǎn)品矩陣正式確立，其產(chǎn)品體系將為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展注入新的活力。
基于上述四大產(chǎn)品線，芯馳在 4 月 12 日還發(fā)布了面向未來的「芯馳中央計算架構(gòu) SCCA 1.0」，其既支持安全任務(wù)部署，又具有靈活的系統(tǒng)擴展能力。  

值得一提的是，芯馳科技四個系列產(chǎn)品采用通用的底層架構(gòu)。芯馳科技董事長張強表示，平臺化的貫通設(shè)計，不僅大大降低了研發(fā)成本和時間投入，更能迅速提升車廠的供應(yīng)鏈彈性，緩解「缺芯」風(fēng)險。
從全球市場看，目前國際廠商在車規(guī)級半導(dǎo)體領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位，英飛凌、恩智浦、瑞薩半導(dǎo)體等前十大廠商占據(jù)超過六成市場份額。隨著新能源的熱潮，汽車電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展趨勢愈發(fā)明顯，車規(guī)芯片市場出現(xiàn)了新的機遇。
近兩年，芯馳科技、地平線等國內(nèi)芯片公司相繼拿下主機廠量產(chǎn)定點，在車規(guī)級芯片市場形成了突破。芯馳科技在 2021 年 3 月實現(xiàn)了百萬芯片訂單量，全系列產(chǎn)品目前已覆蓋中國超過 70% 的車企。
據(jù)統(tǒng)計，芯馳科技已經(jīng)與超過 250 家合作伙伴在軟件、硬件、算法、協(xié)議棧、操作系統(tǒng)等方面進行了合作。
在最新產(chǎn)品的落地上，目前已有近 20 家主機廠、一級供應(yīng)商正在基于 E3 系列 MCU 芯片提前設(shè)計產(chǎn)品。隨著 E3 的正式發(fā)布，芯馳科技成為了國內(nèi)唯一一家提供汽車電子電氣架構(gòu)所有主要芯片的芯片企業(yè)。
據(jù)悉，2022 年下半年，芯馳科技還將推出單片算力達(dá) 200TOPS 的自動駕駛處理器，并且配套開放的平臺和生態(tài)系統(tǒng)，為 L3 級自動駕駛帶來升級空間。
「芯馳科技專注于車規(guī)芯片領(lǐng)域，我們希望自身產(chǎn)品能在性能和安全性不打任何折扣的情況下替代業(yè)內(nèi)領(lǐng)先產(chǎn)品，而不是成為低價替代。我們已經(jīng)證明了這條路是可以走通的?！箤O鳴樂說道。