車(chē)用芯片對制程工藝的跟進(jìn)力度往往落后于消費電子芯片。然而，恩智浦近日宣布，將在下一代高性能汽車(chē)平臺中采用臺積電的5納米制程。恩智浦將當前最先進(jìn)的量產(chǎn)制程用于汽車(chē)SoC開(kāi)發(fā)，折射出汽車(chē)產(chǎn)業(yè)對于半導體需求的變化。在智能化趨勢下，汽車(chē)行業(yè)成為半導體細分領(lǐng)域成長(cháng)最快的市場(chǎng)之一，也從性能、安全、整合性等多個(gè)層面，對半導體供應商提出了新的挑戰。

自動(dòng)駕駛對車(chē)用半導體提出新需求

在網(wǎng)絡(luò )化、電氣化、智能化趨勢推動(dòng)下，汽車(chē)已經(jīng)成為“輪子上的數據中心”，汽車(chē)半導體用量迅速提升。Gartner數據顯示，全球汽車(chē)半導體市場(chǎng)2019年銷(xiāo)售規模達410.13億美元，預計2022年有望達到651億美元，占全球半導體市場(chǎng)規模的比例有望達到12%，并成為半導體細分領(lǐng)域中增速最快的部分。

芯謀研究總監王笑龍向《中國電子報》記者表示，ADAS(先進(jìn)駕駛輔助系統)/AV(自動(dòng)駕駛汽車(chē))等新業(yè)態(tài)主要從三個(gè)方面提升了汽車(chē)半導體的搭載量。一是ADAS/AV追求更高的計算處理能力。由于A(yíng)DAS、AV數據產(chǎn)生量大，且需要根據數據進(jìn)行實(shí)時(shí)決策，需要更多數量、更大容量、更高傳輸速率的存儲器，也需要性能更高的計算控制類(lèi)芯片，以及傳輸速率和帶寬跟高的通信芯片。二是傳感器的數量大幅提升，功能也更加豐富，包括可視化的攝像頭以及非可視化的雷達等。三是新能源汽車(chē)對電機電控的需求，提升了功率半導體的用量。

自動(dòng)駕駛通常分為感知層、決策層、執行層三個(gè)層級，涉及對環(huán)境信息和車(chē)內信息的實(shí)時(shí)采集，對信號的傳輸、分析和處理，以及指令的生成和控制，對半導體元器件的規格和性能提出了新的要求。

集邦咨詢(xún)分析師徐韶甫向《中國電子報》記者指出，ADAS/AV為加速發(fā)展在感知層面所需的“傳感器融合”能力，推動(dòng)傳感器的數據處理走向邊緣運算，將延遲時(shí)間降至最低，也改變了對傳感器及計算、數據處理、控制相關(guān)IC的規格與種類(lèi)需求，如MCU的運算能力和規格不斷提升，以及采用ASIC及FPGA作為運算中心等。

安全性和可靠性是車(chē)規半導體的門(mén)檻，也是自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)的最大挑戰。賽迪顧問(wèn)集成電路中心副總經(jīng)理滕冉向《中國電子報》記者指出，自動(dòng)駕駛對汽車(chē)半導體安全性和可靠性提出了更高要求，以特斯拉汽車(chē)為例，其自動(dòng)駕駛控制系統配備了兩顆FSD(全自動(dòng)駕駛功能)芯片，互為備胎。徐韶甫也表示，自動(dòng)駕駛對部分車(chē)用半導體的整合性及合規性的要求提升，如ADAS系統會(huì )通過(guò)整合進(jìn)IVI(車(chē)載信息娛樂(lè )系統)系統來(lái)顯示信息，如果IVI系統沒(méi)有設計安全域，就會(huì )在與ADAS整合時(shí)無(wú)法通過(guò)安全認證，車(chē)用芯片設計必須將安全域納入考量。

自動(dòng)駕駛系統的復雜性，讓車(chē)用半導體不再是一家供應商的戰斗。滕冉表示，自動(dòng)駕駛對汽車(chē)半導體供應商的產(chǎn)品導入能力提出更高要求，需要汽車(chē)半導體供應商與汽車(chē)廠(chǎng)商在產(chǎn)品定義、開(kāi)發(fā)、中試、裝機等各個(gè)環(huán)節合作研發(fā)，加強產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同能力。

先進(jìn)制程向車(chē)用半導體滲透

在傳統車(chē)用半導體制備中，由于汽車(chē)本身空間較大，對集成度的需求沒(méi)有手機等消費電子緊迫。加上半導體元器件主要集中在發(fā)電機、底盤(pán)、安全、車(chē)燈控制等領(lǐng)域，對算力沒(méi)有太高的要求，車(chē)用半導體并未像消費電子一樣成為先進(jìn)制程的驅動(dòng)力。然而，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的電氣化、智能化需求，催生了英偉達、高通等一批高性能計算玩家進(jìn)入車(chē)用市場(chǎng)，推動(dòng)汽車(chē)算力平臺制程向7納米及以下延伸，恩智浦作為全球最大的車(chē)用半導體供應商，也將目光轉向了5納米制程。

據悉，恩智浦的5納米研發(fā)基于已構建的S32 ADAS架構，將運用5納米技術(shù)的運算能力和功耗效率，滿(mǎn)足先進(jìn)汽車(chē)架構對高度整合、電源管理和運算能力的需求，同時(shí)運用IP組合應對嚴格的功能安全與信息安全要求。臺積電業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)副總經(jīng)理張曉強表示，臺積電與恩智浦最新的合作具體展現了車(chē)用半導體從簡(jiǎn)單的微控制器演進(jìn)為精密的處理器，這已與要求最嚴格的高性能運算系統中所使用的芯片不相上下。

恩智浦跨入5納米，是綜合了技術(shù)能力與研發(fā)周期的考量。徐韶甫指出，為升級車(chē)用芯片的整合性與安全性，計算控制類(lèi)芯片需要具備更好的效能與功耗表現。但是，車(chē)用芯片認證成本高，且汽車(chē)作為耐用品使用周期較長(cháng)，如果像消費電子一樣追逐每一個(gè)先進(jìn)制程節點(diǎn)并進(jìn)行車(chē)規認證，會(huì )影響芯片價(jià)格，導致獲利效益不高。此外，還需要確保制程技術(shù)的穩定性與延續性，因此恩智浦選擇5納米制程作為新一代車(chē)用處理器的開(kāi)發(fā)，避免在相近的制程節點(diǎn)做重復性的高成本車(chē)規芯片認證，以兼顧技術(shù)競爭優(yōu)勢與芯片效能。

據Gartner和北京半導體行業(yè)協(xié)會(huì )統計，除了傳統車(chē)用半導體大廠(chǎng)和功率半導體巨頭，英偉達、英特爾、高通也已進(jìn)入全球汽車(chē)半導體營(yíng)收前20名行列。

今年5月，英偉達宣布將Ampere GPU架構用于自動(dòng)駕駛平臺NVIDIA DRIVE，能夠為L(cháng)5級別無(wú)人駕駛出租車(chē)提供高達2000 TOPS的性能。英特爾旗下自動(dòng)駕駛方案開(kāi)發(fā)商Mobileye曾公布，將在EyeQ5采用7nm FinFET工藝。據英特爾透露，EyeQ芯片能夠動(dòng)態(tài)滿(mǎn)足L1-L5的擴展計算平臺加上采用先進(jìn)制程的處理器，已經(jīng)成為高性能計算企業(yè)在車(chē)用半導體斬獲市場(chǎng)份額的利器。

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節催生新玩家

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)面臨的新業(yè)態(tài)，也在我國催生了地平線(xiàn)、黑芝麻等一批車(chē)用半導體產(chǎn)業(yè)的新玩家。今年3月，長(cháng)安汽車(chē)發(fā)布新品車(chē)型UNI-T，內置中國首款車(chē)規級AI芯片“地平線(xiàn)征程二代”。地平線(xiàn)創(chuàng )始人兼CEO余凱表示，2030年L3級以上自動(dòng)駕駛會(huì )成為標配，幾乎每輛汽車(chē)都會(huì )搭載AI芯片。

“傳統車(chē)用半導體利益格局相對固定，網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)以及汽車(chē)電子化，特別是智能化的趨勢，在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節催生了新的玩家，也為我國企業(yè)創(chuàng )造了‘變中求機’的發(fā)展態(tài)勢?！蓖跣堈f(shuō)。

滕冉表示，汽車(chē)對半導體需求的持續上升，將為相關(guān)企業(yè)提供良好的發(fā)展機遇。一是汽車(chē)半導體前景廣闊，政策驅動(dòng)疊加消費者需求，將推動(dòng)汽車(chē)半導體市場(chǎng)快速發(fā)展;二是5G技術(shù)的普及將加速智能駕駛的商用化，進(jìn)一步推動(dòng)底層汽車(chē)半導體產(chǎn)品的需求;三是汽車(chē)電動(dòng)化趨勢不可逆，推動(dòng)汽車(chē)半導體市場(chǎng)快速增加。

“中國部分優(yōu)質(zhì)汽車(chē)半導體企業(yè)具備技術(shù)能力強、人才儲備豐富、市場(chǎng)洞察能力強等特點(diǎn)?？苿?chuàng )板塊掛牌的企業(yè)將主要以尚未進(jìn)入成熟期但具有成長(cháng)潛力，且滿(mǎn)足有關(guān)規范性及科技型、創(chuàng )新型特征的中小企業(yè)為主。中國眾多汽車(chē)半導體研發(fā)和制造企業(yè)應把握這一機遇，在汽車(chē)半導體細分領(lǐng)域占據一席之地?！彪秸f(shuō)。

徐韶甫也指出，汽車(chē)電子化與智能化創(chuàng )造了許多新的機會(huì )，讓非傳統車(chē)用半導體的芯片設計也加入布局，并憑借既有的芯片優(yōu)勢跨入車(chē)用芯片市場(chǎng)，帶動(dòng)技術(shù)與產(chǎn)品的提升。

“中國具有廣闊的車(chē)用市場(chǎng)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)與自駕車(chē)場(chǎng)域測試的經(jīng)驗豐富，并即將進(jìn)入實(shí)用性階段測試，但是在高規格的車(chē)用運算芯片領(lǐng)域，仍與外國廠(chǎng)商有一定的差距，仍需持續拓展車(chē)用芯片與系統產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)?！?徐韶甫表示。

來(lái)源：中國電子報