智能網(wǎng)聯(lián)汽車大潮全面提速！ 比亞迪、長安汽車大佬如何看車規(guī)芯片發(fā)展趨勢

電子發(fā)燒友原創(chuàng) 章鷹

12 月 22 日，2022 年 APEC 中小企業(yè)工商論壇上，工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)一司一級巡視員苗長興表示，過去兩年，汽車產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展受到突發(fā)新冠肺炎疫情、汽車芯片供應短缺等不利因素影響，但汽車電動化、智能化、網(wǎng)絡化的發(fā)展趨勢不可阻擋。今年1月到11月，中國汽車產(chǎn)銷分別完成2462.8萬輛和2430.2萬輛，同比分別增長6.1%和3.3%。新能源汽車產(chǎn)銷分別達到625.3萬輛和605.7萬輛，同比增長一倍以上。智能網(wǎng)聯(lián)乘用車達到800萬輛，市場滲透率提升至33.6%。

中國旺盛的汽車制造和銷售，自然對汽車芯片需求也是大增。中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長許艷華對媒體表示，從市場前景看，單車芯片價格在500-600美元，中國汽車芯片市場規(guī)模達到150億美元，超過1000億元的產(chǎn)值。隨著電動汽車市場滲透率進一步提升，2025年芯片的產(chǎn)值估計達到200億美元，換算成人民幣在1400-1500億元的規(guī)模，市場前景可期。

軟件定義汽車的時代，在電子消費需求升級的驅動下和ICT技術上車的使能下，汽車不再僅僅是一種機械出行工具，而是正在演進為一個智能進化體。新汽車在感知、決策、執(zhí)行能力的技術近況，將帶動車規(guī)芯片的研發(fā)與應用從定制化、高可靠、高安全，向標準系列化、集中化、高性能、高可靠、高安全的方向發(fā)展。車規(guī)芯片將出現(xiàn)哪些新的發(fā)展趨勢？本文進行詳細解讀。

趨勢一：低功耗、低成本控制芯片將成為車載控制域標準化芯片主流

長安汽車股份有限公司首席專家韓三楚表示，新時代汽車的智能化、電動化需要高性能計算的異構通用芯片支撐的計算平臺，可靠性更高的工藝芯片等，因此車規(guī)芯片出現(xiàn)了新的趨勢，產(chǎn)生了新機會。 他認為，汽車的電子電器架構已經(jīng)由分布式向域控制器架構演進，并正在逐漸進化為中央集中式架構，芯片的數(shù)量、結構布置等也隨之發(fā)生了變化，為滿足個性化、差異化的汽車產(chǎn)品策略，實現(xiàn)系列化、產(chǎn)業(yè)化的智能汽車平臺目標，車載控制域標準系列化的低功耗、低成本的控制的芯片將逐步成為產(chǎn)業(yè)主流。

汽車應用是MCU芯片下游最大的應用市場。芯馳科技副總裁陳署杰表示，汽車正在向多域融合的方向發(fā)展，汽車如果想變成汽車人，像變形金剛一樣智能，既要具備自動駕駛功能，又要具備智能座艙功能，還需要感知能力，這就是中央網(wǎng)關芯片，還需要重要的高可靠、高安全性的控制芯片，芯馳科技是圍繞汽車全場景芯片布局的IC設計公司。 最新消息顯示，芯馳科技E3系列產(chǎn)品獲得國內(nèi)創(chuàng)新性汽車芯片獎，這款產(chǎn)品基于ARM Cortex-R5F，功能安全等級達到ASIL D，通過AEC-Q100 Grade 1可靠性測試，CPU主頻高達800MHz，具有高達6個CPU內(nèi)核，是現(xiàn)有量產(chǎn)車規(guī)MCU中性能最高的產(chǎn)品，填補國內(nèi)高端高安全級別車規(guī)MCU市場的空白。這個產(chǎn)品今年10月量產(chǎn)，現(xiàn)在采用E3進行產(chǎn)品設計的客戶超100多家。

趨勢二：智能座艙芯片趨向高算力集成化芯片，強調(diào)多場景融合能力

最新上市的理想L9取消傳統(tǒng)儀表屏，采用HUD+安全駕駛交互屏進行替代，這款SUV車型開創(chuàng)了“五屏三維空間交互”的全新時代。車內(nèi)擁有6顆麥克風和3DToF傳感器，配合理想汽車自研的以深度學習為基礎的多模態(tài)三維空間交互技術，在車內(nèi)將以人類最自然的方式進行交互。這款車采用兩顆高通驍龍8155芯片，24GB內(nèi)存+256G高速存儲，雙5G運營商切換，提供算力及網(wǎng)絡支持。 聯(lián)發(fā)科汽車電子事業(yè)處處長熊健認為，智能座艙芯片需要三大能力構筑。首先，需要先進制程支撐的高算力，支撐多場景能力要求芯片有非常強大的并行處理能力，芯片具有高算力，CPU、GPU、NPU都要算力越來越高，成本也要控制。二、多場景能力，集成支持高清顯示屏、高質量音效，還有多屏協(xié)同；三、系統(tǒng)安全能力，如何能夠保護用戶的個人隱私，包含重要的數(shù)據(jù)安全、未來支付的數(shù)字人民幣等，以及如何去保護支付安全。

作為全球首款量產(chǎn)的7nm制程車機芯片，高通8155一度被認為是目前量產(chǎn)車可以選用的性能最強的座艙SoC芯片。2021年，高通推出第四代智能座艙芯片8295，采用5納米制程工藝，用于AI學習的NPU算力更是達到30TOPS，接近8155的8倍。今年，聯(lián)發(fā)科MT8675采用7nm工藝制程，目前已經(jīng)成功量產(chǎn)，可以提供2000元以內(nèi)的7nm+5G T-BOX座艙解決方案。

趨勢三：駕艙融合趨勢加快，大算力芯片上車加速

長安汽車股份有限公司首席專家韓三楚表示，多模交互、中央計算等驅動汽車計算類芯片向具有深度學習的人工智能芯片發(fā)展，促使芯片結構向超級計算大腦進化，形成艙駕一體的中央計算單元，加速整車智能化水平提升。隨著點到點領航駕駛整車服務化，駕艙控融合、中央計算等技術的用戶場景連續(xù)體驗的提升，將推動更高性能算力的車規(guī)芯片在新汽車領域的應用。

公開數(shù)據(jù)顯示，L3級別是算力需求的分水嶺，需要的AI算力大致在100TOPS，L4需要的算力將達到500TOPS，L5算力要求則更為嚴苛，預計將超過1000TOPS，當然這取決于各方的算法的優(yōu)化程度。

地平線聯(lián)合創(chuàng)始人、CTO黃暢對記者表示，自動駕駛走向量產(chǎn)落地，算力的需求持續(xù)提升。現(xiàn)在主流車廠的就是L2＋到L4級別自動駕駛的演進路線。AI算法的進化極大推動了汽車智能化的發(fā)展，自動駕駛所覆蓋的應用場景已經(jīng)從最早的防撞、車道線保持，到現(xiàn)在的變道超車，甚至在各種復雜條件下完成更加復雜的功能。這些新功能對于數(shù)據(jù)處理和計算平臺算力需求不斷提升。新的趨勢是AI計算逐步取代邏輯計算，成為車載計算的核心，尤其走向L3以上更高級別的自動駕駛。

在車規(guī)級大算力芯片領域，除了英偉達、高通等老牌獨占市場局面被逐漸打破，以華為、地平線、黑芝麻為代表的品牌加入戰(zhàn)局，2022年或2023年將成為中國國產(chǎn)大算力芯片的量產(chǎn)年。

趨勢四：新能源汽車疊加自動駕駛需求，車載存儲芯片市場LPDDR5X和UFS3.1上車加速

美光科技汽車系統(tǒng)架構高級總監(jiān)Robert Bielby對電子發(fā)燒友記者表示，隨著自動駕駛汽車的不斷發(fā)展，更高級別的高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）正在推動汽車領域存儲需求的增長，首批應用包括記錄事故發(fā)生之前事件的黑匣子（汽車行駛記錄儀）等產(chǎn)品。這些應用正持續(xù)推動汽車內(nèi)通信數(shù)據(jù)量的增長。為支持黑匣子以及類似應用，未來的高端汽車存儲密度或將達到1 TB至4 TB。汽車存儲還有一部分需求來自智能座艙。智能座艙具有主要的信息娛樂單元、儀表盤和連接性，目前是主要的存儲用戶。

2022年，美光推出了業(yè)界首款唯一通過ISO 26262 標準ASIL D等級認證的LPDDR5X。ISO 26262是汽車行業(yè)的功能安全標準，能夠反映部署ADAS和車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）的關鍵能力。

從應用領域來看，美光車規(guī)級UFS產(chǎn)品組合被廣泛應用于ADAS和車載信息娛樂系統(tǒng)。由于UFS的整體性能高于上一代產(chǎn)品eMMC，UFS 3.1產(chǎn)品系列能夠提供關鍵的“即時啟動”性能，以滿足消費者對車載信息娛樂系統(tǒng)和ADAS應用的期望。而且，消費者十分期望汽車能成為數(shù)字生活方式的延展。

在這個領域，國內(nèi)存儲大廠江波龍也在快速跟進。在ELEXCON國際電子展，江波龍展示了FORESEE首款車規(guī)級UFS產(chǎn)品，從江波龍內(nèi)部的實測數(shù)據(jù)可以直觀地看到，在傳輸數(shù)據(jù)方面，F(xiàn)ORESEE 車規(guī)級UFS 2.1寫性能比eMMC高出1.5倍，讀性能高出2.5倍。再看UFS 3.1，讀性能相比eMMC提高了6倍以上，讀寫性能也高達4倍之多。

趨勢五：車用功率半導體市場，打破國際大廠壟斷，國內(nèi)廠商迅速崛起

車規(guī)級IGBT是新能源汽車電機控制器、車載空調(diào)、充電樁等設備的核心元器件。根據(jù)英飛凌年報顯示，新能源汽車中功率半導體器件的價值量約為傳統(tǒng)燃油車的5倍以上。

英飛凌汽車電子事業(yè)部車身與智能網(wǎng)聯(lián)業(yè)務單元負責人文君培表示，傳統(tǒng)汽車大廠加速向新能源汽車轉型。每兩臺新能源汽車中的逆變器，其中有一臺就是裝在英飛凌的功率半導體。主要是IGBT和碳化硅市場，根據(jù)海外調(diào)研機構數(shù)據(jù)，在車用碳化硅市場，英飛凌的市占率排名第二。2021年，英飛凌在奧地利的8吋和12吋晶圓廠全部投產(chǎn)，未來可以供應2500萬臺汽車使用。

中國已經(jīng)成為全球最大的IGBT市場，國內(nèi)已經(jīng)有比亞迪半導體、斯達半導、中車時代、士蘭微等國內(nèi)供應商崛起，在一定程度上已經(jīng)替代國外大廠的部分產(chǎn)品。車廠進入造功率半導體主要有兩種類型，一種是類似比亞迪半導體，依靠自有整車平臺進行生產(chǎn)，目前比亞迪半導體已經(jīng)實現(xiàn)了累計逾百萬輛的IGBT模塊裝車量。一種是上汽集團與英飛凌公司合資設立上汽英飛凌，上汽英飛凌已經(jīng)大批量生產(chǎn)車規(guī)級IGBT。

比亞迪最新推出了超級混動DM4.0 IGBT模塊，該模塊采用自研的高性能IGBT和超快速軟恢復二極管芯片技術，擁有極低損耗和優(yōu)異的過流能力，處于行業(yè)領先水平，其集成模塊同時擁有逆變和升壓部分，與驅動模塊成套配合，集成度高，節(jié)省空間。據(jù)悉，該系列模塊自2021年開始批量裝車，已全面應用于比亞迪DMI車型。
比亞迪集團執(zhí)行副總裁廉玉波表示，比亞迪已全面掌握電池、電機、電控和車規(guī)級芯片等全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術，成為一家提供新能源整體解決方案的企業(yè)，比亞迪打造了整車全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)制造的能力，涵蓋了零部件、關鍵系統(tǒng)，再到整車各層級的技術創(chuàng)新，產(chǎn)品覆蓋了乘用車、商用車、專用車三個領域，筆者認為，今年比亞迪的國際化戰(zhàn)略全面啟動，不僅進入東南亞、日本市場，還進軍歐洲市場，具備了與國際汽車巨頭同臺競技的資本。