汽車芯片廠商向先進(jìn)工藝邁進(jìn),國(guó)內(nèi)廠商機(jī)會(huì)來臨

如今，智能汽車時(shí)代的來臨，使得包括ST、NXP、英飛凌和瑞薩在內(nèi)的眾多車載MCU廠商，開始發(fā)力自動(dòng)駕駛之類的方案。近日，恩智浦半導(dǎo)體和臺(tái)積電宣布合作協(xié)議，恩智浦將在下一代高性能汽車平臺(tái)中采用臺(tái)積電的5nm制程。AI芯片的本地化研發(fā)創(chuàng)新、汽車制造商對(duì)芯片的重視、市場(chǎng)需求的多元化等諸多因素，使得汽車這個(gè)賽道各路群雄相會(huì)，有英特爾、英偉達(dá)和高通這樣的跨界新進(jìn)巨頭，也有黑芝麻、芯馳科技、地平線等表現(xiàn)不俗的初創(chuàng)企業(yè)，整車企業(yè)如北汽和大眾也來湊熱鬧，所有這些動(dòng)作讓傳統(tǒng)汽車芯片巨頭多少有些“吃力”。無疑，汽車芯片領(lǐng)域正在開辟一個(gè)多樣化的、充滿挑戰(zhàn)的新戰(zhàn)場(chǎng)！

汽車芯片格局被打破

幾十年來，汽車芯片市場(chǎng)一直被恩智浦、德州儀器、瑞薩半導(dǎo)體等汽車芯片巨頭所壟斷，外來者鮮有機(jī)會(huì)可以入局。但隨著汽車行業(yè)加速進(jìn)入智能化時(shí)代，塵封數(shù)十年的汽車芯片市場(chǎng)格局正在被打破。尤其是特斯拉FSD芯片的推出，一場(chǎng)圍繞高級(jí)別自動(dòng)駕駛的商業(yè)大戰(zhàn)已經(jīng)打響。英特爾、英偉達(dá)、高通等新進(jìn)入者率先搶占新周期先機(jī)。

英特爾于2017年收購(gòu)了以色列公司Mobileye，如今，憑借Mobileye的EyeQ自動(dòng)駕駛芯片，英特爾已經(jīng)賺得盆滿缽滿。今年4月，英特爾透露，EyeQ自動(dòng)駕駛芯片已經(jīng)賣出5400萬枚，被搭載在全球超過5000萬輛汽車上。2019年，自動(dòng)駕駛芯片成為英特爾最大增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)板塊，營(yíng)收同比增長(zhǎng)26%至近10億美元，并讓英特爾收獲了全球70%的輔助駕駛（ADAS）市場(chǎng)份額。

Mobileye在L2+級(jí)自動(dòng)駕駛（輔助駕駛）領(lǐng)域長(zhǎng)期稱霸。如今，Mobileye的EyeQ技術(shù)路線圖已到了第五代。

從2016年的Drive PX2 Auto Chauffer，到2017年的Drive PX Pegasus，再到如今的Drive AGX Orin，英偉達(dá)已經(jīng)連續(xù)3次喊出了“支持L5級(jí)別自動(dòng)駕駛”的口號(hào)。今年GTC 2020大會(huì)上，英偉達(dá)發(fā)布了第八代核彈級(jí)Ampere（安培）架構(gòu)，基于7nm制程的GPU，將AI訓(xùn)練和推理性能提高20倍。隨著NVIDIA Ampere架構(gòu)的推出，NVIDIA DRIVE平臺(tái)也徹底實(shí)現(xiàn)了從入門級(jí)ADAS解決方案到L5級(jí)自動(dòng)駕駛出租車（Robotaxi）系統(tǒng)的全方位性能提升。

在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，高通也不能落下，近幾年，眼看智能手機(jī)市場(chǎng)“觸頂”信號(hào)越發(fā)明顯，高通看中了自動(dòng)駕駛的廣闊市場(chǎng)。我們都知道那筆芯片史上最大的并購(gòu)案，2016年，高通擬以440億美元天價(jià)收購(gòu)半導(dǎo)體公司恩智浦（NXP），最終因反壟斷未成功，但并未阻止高通進(jìn)駐自動(dòng)駕駛的決心。在今年CES 上，高通帶來了驍龍Ride平臺(tái)，安全標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到最高ASIL-D級(jí)，可實(shí)現(xiàn)L1-L4級(jí)別自動(dòng)駕駛，直接切入ADAS市場(chǎng)，未來通過增加算力，高通也能切入全自動(dòng)駕駛。

這樣看來，巨頭們紛紛入局自動(dòng)駕駛，汽車芯片領(lǐng)域必將風(fēng)起云涌。英特爾攜得力干將Mobileye一路高歌猛進(jìn)，英偉達(dá)有GPU為其自動(dòng)駕駛保駕護(hù)航，高通在基帶上的優(yōu)勢(shì)使其擁有更強(qiáng)的垂直整合能力。當(dāng)然巨頭入局將有利于自動(dòng)駕駛汽車更快更好地落地，而且能夠推動(dòng)技術(shù)更快地向前推進(jìn)。

汽車芯片廠商向先進(jìn)工藝邁進(jìn)，國(guó)內(nèi)廠商機(jī)會(huì)來臨

在工藝上，傳統(tǒng)汽車芯片與消費(fèi)類電子相比要落后幾代，瑞薩最新的汽車微控制器系列RH850采用瑞薩40nm工藝制造；ST最新的高性能32位汽車微控制器系列Stellar采用的是ST 28nm FD-SOI技術(shù)。過往這些傳統(tǒng)芯片廠商都采用自家的工藝，但隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，AI/ML的計(jì)算需求往往需要10/7/5nm的芯片制程支持，因此主流的汽車芯片廠商開始向7nm及以下工藝挺進(jìn)，所以開始擁抱臺(tái)積電。

NXP此次與臺(tái)積電合作，一舉跨越到5nm對(duì)整個(gè)汽車芯片行業(yè)來說都是一個(gè)質(zhì)的飛躍。而且時(shí)間節(jié)點(diǎn)相對(duì)靠前，NXP預(yù)計(jì)2021年推出基于5nm工藝的下一代汽車級(jí)芯片。對(duì)NXP來說，這將是一次重新站到汽車芯片行業(yè)“制高點(diǎn)”的絕佳機(jī)會(huì)。

NXP汽車加工執(zhí)行副總裁兼總經(jīng)理Henri Ardevol表示，隨著“大規(guī)模并行創(chuàng)新”在汽車工業(yè)中發(fā)生，汽車OEM廠商必須應(yīng)對(duì)其汽車架構(gòu)中“爆炸式的軟件、極其昂貴的材料和改進(jìn)的安全性”。汽車廠商需要簡(jiǎn)化各控制單元間高級(jí)功能的協(xié)調(diào)，靈活、無縫地定位并轉(zhuǎn)換應(yīng)用，以及在關(guān)鍵安全環(huán)境中執(zhí)行。

借助臺(tái)積電5 nm技術(shù)的增強(qiáng)版N5P的新汽車處理平臺(tái)，恩智浦希望將OEM的“逐個(gè)討論”的話題轉(zhuǎn)移到“整車”的討論中。恩智浦希望這將使OEM擁有有意義的路線圖，使他們能夠簡(jiǎn)化軟件開發(fā)和安全設(shè)計(jì)。與前一代7nm制程相較，N5P制程其速度提升約20%，功耗降低約40%，同時(shí)擁有業(yè)界全面的設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)的支持。

Tirias Research首席分析師Kevin Krewell認(rèn)為，恩智浦“絕對(duì)需要增強(qiáng)其架構(gòu)產(chǎn)品，才能與Mobileye，高通，Nvidia，瑞薩等競(jìng)爭(zhēng)?！?/p>

拿Mobileye來說，目前其正在研發(fā)的第五代SoC EyeQ5，作為視覺中央計(jì)算機(jī)執(zhí)行傳感器融合的完全自主駕駛車輛（要求leve5），將在2020年上路。為了滿足功耗和性能目標(biāo)，EyeQ SoCs采用最先進(jìn)的VLSI工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)——在第5代采用的是7nm FinFET制程。

英特爾計(jì)劃將EyeQ5與Atom處理器結(jié)合起來，開發(fā)用于自動(dòng)駕駛的人工智能計(jì)算平臺(tái)。EyeQ5還可以進(jìn)行傳感器融合，處理來自各種傳感器的數(shù)據(jù)。Mobileye認(rèn)為，兩個(gè)EyeQ5 soc和一個(gè)英特爾Atom處理器就足以實(shí)現(xiàn)5級(jí)自動(dòng)駕駛。

其次是英偉達(dá)發(fā)布的下一代自動(dòng)駕駛汽車平臺(tái)DRIVE AGX Orin，這是一個(gè)用于自動(dòng)駕駛車輛和機(jī)器人的高度先進(jìn)的軟件定義平臺(tái)。它提供200個(gè)TOPS的性能，是前一代Xavier的7倍。Orin旨在處理自動(dòng)駕駛車輛和機(jī)器人中同時(shí)運(yùn)行的大量應(yīng)用程序和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)達(dá)到系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)，例如ISO 26262 ASIL-D。DRIVE AGX Orin預(yù)計(jì)將于2022年在三星的8nm LPP工藝上開始大規(guī)模生產(chǎn)。

隨著傳統(tǒng)汽車芯片巨頭開始擁抱代工廠商，工藝逐漸趨于統(tǒng)一化，再加上國(guó)外廠商如Imagination和索喜（Socionext）等公司為中國(guó)公司提供支持和幫助，也在加速國(guó)產(chǎn)車規(guī)級(jí)芯片的落地。國(guó)內(nèi)的芯馳科技在近日發(fā)布的智能座艙芯片X9中便采用了Imagination的PowerVR Series9XM圖形處理器（GPU），目前該芯片已完成流片并成功啟動(dòng)。

除了初創(chuàng)芯片企業(yè)，整車企業(yè)對(duì)造芯的熱情也很高，此前，大眾CEO宣布了一項(xiàng)雄心勃勃的策略，表示將把旗下每輛汽車的電子控制單元（ECU）從現(xiàn)在一輛車約70個(gè)的數(shù)量減少到只有3個(gè)，而且要自己開發(fā)幾乎所有所需的軟件。如果此舉成功，那么必將使得其汽車供應(yīng)鏈中許多環(huán)節(jié)變得多余。負(fù)責(zé)該車廠數(shù)字技術(shù)開發(fā)之大眾集團(tuán)管理委員會(huì)成員Christian Senger在今年夏天舉辦的一場(chǎng)活動(dòng)中，對(duì)旗下供貨商表示：“我其實(shí)只需要你們之中的一半?！?/p>

今年5月，北汽攜手Imagination成立北京核芯達(dá)科技有限公司，將專注于面向自動(dòng)駕駛的應(yīng)用處理器和面向智能座艙的語音交互芯片研發(fā)，為以北汽集團(tuán)為代表的國(guó)內(nèi)車企在汽車芯片領(lǐng)域提供先進(jìn)解決方案。這也有可能開拓整車企業(yè)與國(guó)際芯片巨頭跨界合作的新范式，有望打造車規(guī)級(jí)芯片高地，加速車載芯片進(jìn)步。

在GPU領(lǐng)域，自2006年以來，Imagination一直是先進(jìn)汽車產(chǎn)品的關(guān)鍵推動(dòng)者。Imagination在5月20日宣布，公司成功通過HORIBA MIRA對(duì)其功能安全管理系統(tǒng)進(jìn)行的審查之后，已獲得ISO 26262流程一致性認(rèn)證。據(jù)了解，其圖形處理器（GPU）已經(jīng)授權(quán)給多家領(lǐng)先的汽車應(yīng)用處理器供應(yīng)商，包括電裝（DENSO）、瑞薩（Renesas）、索喜（Socionext）、德州儀器（TI）等。截至目前，這些公司已經(jīng)出貨數(shù)千萬顆芯片，使Imagination在汽車應(yīng)用處理器領(lǐng)域的市場(chǎng)份額超過了50％。

索喜（自富士通時(shí)代起）在汽車電子設(shè)計(jì)方面擁有長(zhǎng)達(dá)十五年的經(jīng)驗(yàn)積累，可為市場(chǎng)提供車規(guī)級(jí)芯片設(shè)計(jì)、測(cè)試、量產(chǎn)及可靠性提升把控等服務(wù)。在車載定制SoC領(lǐng)域，Socionext擁有豐富的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)，并廣泛應(yīng)用于前置攝像機(jī)、ADAS傳感器、環(huán)視監(jiān)控器、HUD抬頭顯示器、后座娛樂和停車輔助等。

國(guó)內(nèi)廠商今年在車規(guī)級(jí)芯片上小有成就

自動(dòng)駕駛車輛所收集的海量數(shù)據(jù)，需要有一個(gè)“大腦”去處理運(yùn)算，車規(guī)級(jí)芯片在此起了關(guān)鍵作用。然而長(zhǎng)久以來，車規(guī)級(jí)芯片市場(chǎng)一直被國(guó)外巨頭壟斷。但人工智能時(shí)代，不管是芯片巨頭還是初創(chuàng)公司，幾乎站在同一條起跑線上。在當(dāng)前的大背景下，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)了一批優(yōu)秀車載芯片廠商，包括地平線、芯馳科技、黑芝麻、裕太車通等等。更振奮人心的是，一個(gè)又一個(gè)的國(guó)產(chǎn)車規(guī)級(jí)芯片在今年陸續(xù)落地，不斷地秀出國(guó)產(chǎn)實(shí)力。

在今年的CES上，地平線正式發(fā)布了其Matrix2自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)。隨著 Matrix 2上市，地平線在自動(dòng)駕駛方向的商業(yè)化規(guī)模有望獲得進(jìn)一步增長(zhǎng)。2019年8月，地平線發(fā)布了中國(guó)首款車規(guī)級(jí)AI芯片——征程二代Journey 2，采用臺(tái)積電 28nm 制程工藝，每TOPS算力可達(dá)同等算力GPU的10倍以上，視覺感知可以實(shí)現(xiàn)識(shí)別精度》99%，延遲《100 毫秒。征程二代主要面向ADAS市場(chǎng)感知方案，這是一款已經(jīng)步入商業(yè)化階段的成熟芯片。

基于自研計(jì)算平臺(tái)與產(chǎn)品矩陣，目前地平線已支持 L2、L3、L4 等不同級(jí)別自動(dòng)駕駛的解決方案。在智能駕駛領(lǐng)域，地平線同全球四大汽車市場(chǎng)（美國(guó)、德國(guó)、日本和中國(guó)）的業(yè)務(wù)聯(lián)系不斷加深，目前已賦能合作伙伴包括奧迪、博世、長(zhǎng)安、比亞迪、上汽 、廣汽等國(guó)內(nèi)外的頂級(jí) Tier1s，OEMs廠商。

5月28日，芯馳科技對(duì)外發(fā)布三款車規(guī)級(jí)芯片——X9、V9、G9，提供針對(duì)汽車的協(xié)同一體化解決方案，包括智能座艙、智能駕駛、中央網(wǎng)關(guān)三大應(yīng)用。芯馳科技稱，他們已經(jīng)與多家OEM和Tier1進(jìn)行戰(zhàn)略合作，今年下半年實(shí)現(xiàn)小批量測(cè)試，明年產(chǎn)品可以正式上車。

據(jù)了解，芯馳科技已經(jīng)完成ISO9000的相關(guān)認(rèn)證，是中國(guó)為數(shù)不多通過ISO 26262 功能安全管理體系認(rèn)證的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)企業(yè)，也是中國(guó)第一家獲得TüV萊茵頒發(fā)的ISO 26262:2018版功能安全管理體系證書的企業(yè)。

2020年6月15日晚，時(shí)隔不到一年，繼黑芝麻科技華山一號(hào)發(fā)布以后，黑芝麻又發(fā)布了兩款華山二號(hào)產(chǎn)品，分別是華山二號(hào)A1000和華山二號(hào)A1000L。兩顆芯片都采用臺(tái)積電16nm制程制造，支持車規(guī)級(jí)AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)和支持多項(xiàng)傳感器。

華山二號(hào)A1000對(duì)標(biāo)特斯拉，具有8個(gè)CPU核，單顆可提供40 TOPS的算力，能效比大于5 TOPS/W，黑芝麻智能科技創(chuàng)始人兼CEO單記章表示，這是全球頂尖的包含功能安全的高性能車規(guī)級(jí)SOC芯片，是中國(guó)第一顆也是到今天唯一的能夠量產(chǎn)的，滿足自動(dòng)駕駛L3/L4級(jí)別要求車規(guī)級(jí)芯片。目前L3級(jí)別以上的自動(dòng)駕駛芯片能夠真正量產(chǎn)的只有Tesla（特斯拉），華山二號(hào)A1000真正實(shí)現(xiàn)了在L3級(jí)別上對(duì)標(biāo)Tesla。不僅如此，其功耗僅有Tesla全自駕芯片的四分之一，面積只有三分之一，成本也只有四分之一，是一款高性價(jià)比落地產(chǎn)品。

聯(lián)合創(chuàng)始人兼 COO 劉衛(wèi)紅在發(fā)布會(huì)上提到，到2021年底，搭載黑芝麻華山二號(hào)芯片的車型或?qū)⒄搅慨a(chǎn)。

除了自動(dòng)駕駛車規(guī)級(jí)芯片，今年4月份，華為投資的裕太車通YT8010A以太網(wǎng)物理層芯片通過AEC-Q100 Grade 1車規(guī)認(rèn)證。YT8010A 車規(guī)級(jí)百兆以太網(wǎng)PHY芯片，是符合IEEE100BaseT1標(biāo)準(zhǔn)的車載以太網(wǎng)物理層芯片， 此次成功通過AEC-Q100 Grade 1 車規(guī)認(rèn)證，是國(guó)內(nèi)當(dāng)前最高水平的車載芯片之一。

另外，去年的華為全連接大會(huì)上，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，華為輪值CEO徐直軍談到，為了滿足自動(dòng)駕駛車規(guī)級(jí)需求，華為今年會(huì)發(fā)布MDC 610，后續(xù)還會(huì)有620、630。

對(duì)于國(guó)內(nèi)一眾車規(guī)級(jí)芯片來說，量產(chǎn)上市，將是最后一道關(guān)。
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