中科億海微：汽車“新四化”時代背景下國產(chǎn)FPGA助力汽車智能化升級

以智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化為代表的汽車“新四化”正在加速推進汽車電子技術和架構的快速演進。其中，被譽為“萬能芯片”的FPGA也越來越受人關注，由于其具有高度靈活、可擴展的特點，可以以較低成本實現(xiàn)算法的迭代，能夠較好地幫助汽車實現(xiàn)在新場景的運算、控制和升級功能。因此，很多車廠都在加速引入相關FPGA平臺，這對國產(chǎn)FPGA企業(yè)而言又有哪些利好呢？在3月23日舉辦的「OFweek 2023工程師系列在線大會——汽車電子技術在線會議」上，中科億海微電子科技（蘇州）有限公司高級工程師／銷售總監(jiān)夏金軍帶來了面向汽車電子產(chǎn)業(yè)的《國產(chǎn)全正向強自主FPGA芯片與可重構系統(tǒng)》主題演講，為大家分享了汽車“新四化”時代背景下國產(chǎn)FPGA企業(yè)該如何助力汽車智能化升級。

深耕FPGA領域，堅持全正向設計技術路線

據(jù)夏金軍介紹，中科億海微是中國科學院“可編程芯片與系統(tǒng)”研究領域的科研與產(chǎn)業(yè)化團隊，按照國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)起成立的以“可編程邏輯芯片與可重構系統(tǒng)”為技術特色的高新技術企業(yè)，從2004年在中科院啟動可編程芯片項目科研開始，中科億海微研發(fā)團隊在FPGA芯片自主可控的技術道路上探索了近20年。團隊堅持全正向設計技術路線，自主研制具有高可靠性的嵌入式可編程電路IP核、可編程邏輯芯片、EDA軟件與可重構系統(tǒng)，提供具有高性能和自適應計算的行業(yè)解決方案和集成電路設計服務。產(chǎn)品先后獲得了“國產(chǎn)最具潛力IP設計獎”、“最佳FPGA芯片獎”、“最佳EDA產(chǎn)品獎”，并獲得車規(guī)認證和特種領域專業(yè)等級鑒定檢驗報告，已被收錄在“車規(guī)級計算類芯片優(yōu)質供應商”名錄。產(chǎn)品已得到大量應用，產(chǎn)品可靠性極強；能夠在極端惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定工作，滿足發(fā)動機健康管理、地質導向、隨鉆測量等特殊高溫應用場景需要，已成功在石油鉆井中應用，填補了國內(nèi)國產(chǎn)自主特種FPGA芯片在超高溫場景中應用的空白；采用國產(chǎn)工藝、國內(nèi)設計、國內(nèi)流片、國內(nèi)封裝、國內(nèi)測試，國內(nèi)完成全鏈路制造過程，安全可靠、供貨穩(wěn)定。

中科億海微三大核心產(chǎn)品

目前，公司現(xiàn)有億海神盾系列、億海神針系列FPGA芯片。其貨架產(chǎn)品包括成片、裸片、IP核，基本上從大規(guī)模到中規(guī)模到小規(guī)模都一應俱全。在夏金軍重點介紹完EQ6HL130、EQ6HL45、EQ6HL45 A2、EQ6HL25、EQ6HL16、EQ6GL9等產(chǎn)品后，不難發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)品品類繁多且全方位覆蓋，能滿足比較廣泛的溫度范圍，封裝形式多樣化，尺寸從大到小，完全可以滿足車規(guī)級半導體的應用需求。

在產(chǎn)品優(yōu)勢方面，中科億海微可編程邏輯芯片從產(chǎn)品上看，具有軟硬件一體正向設計，高性能、高性價比、小尺寸、低功耗，以及產(chǎn)品型譜化、多種封裝、形式多樣，成片＋裸Die的特點；從安全上看，產(chǎn)品均是在國內(nèi)完成設計、流片、封裝、測試，自主程度高，供貨穩(wěn)定，用戶具有備選方案，降低器件選型風險；從支持方面看，公司具有成熟的FAE隊伍，能夠高效快速響應用戶需求，還能提供現(xiàn)場、遠程，線上、線下等多種形式的專業(yè)技術支持；最后是在應用方面，由于產(chǎn)品能提供多種溫度范圍供用戶選擇，靈活性強，面對完善的國產(chǎn)生態(tài)環(huán)境擁有強大的適配能力，已得到廣泛應用。

在可編程電路IP核方面，中科億海微是是國產(chǎn)嵌入式FPGA IP核技術的領跑者，并已經(jīng)成功提供SoC用戶實現(xiàn)應用的團隊。夏金軍表示，公司產(chǎn)品采用自主架構，自主控制，在保障穩(wěn)定供貨的同時，能滿足系統(tǒng)級開發(fā)的最新需求。目前已完成多次硅技術驗證，功能、性能指標和穩(wěn)定性均已達到了預期效果。同時，借助基于嵌入式可編程電路IP核編譯技術，還完成了中科億海微可編程邏輯芯片的設計，目前產(chǎn)品已獲得市場認可，為用戶提供IP授權，成功集成在SoC芯片中得到實際應用，獲得用戶好評。

此外，夏金軍還為觀眾展示了億靈思可編程邏輯芯片開發(fā)軟件，這款軟件擁有國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權，可以支持千萬門級以上可編程邏輯芯片的設計開發(fā)。據(jù)悉，億靈思軟件不僅可以支持工業(yè)界標準的可編程邏輯芯片開發(fā)流程，即從RTL綜合到配置碼流生成下載的全流程操作，而且可以提供面向嵌入式可編程電路IP核定制開發(fā)的評估流程，幫助SoC用戶定制嵌入式可編程電路IP核資源的規(guī)模和排布，并生成相應的芯片數(shù)據(jù)庫，為終端用戶提供EDA全流程服務。

在介紹完相應的技術和產(chǎn)品路線后，夏金軍還重點分享了FPGA在智能汽車上的主要應用案例。

從汽車功能模塊來看，ADAS／AD系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、智能座艙系統(tǒng)、智能聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)中都會用到FPGA芯片。從具體應用場景來看，F(xiàn)PGA芯片可以實現(xiàn)交換功能，可以實現(xiàn)GPIO的擴展，可以用在車身預控制單元，還可以用在激光投影、激光器、車燈控制、激光雷達等應用中。

在當前智能汽車盛行背景下，激光雷達成為了FPGA芯片應用不可忽視的一大應用。據(jù)悉，激光雷達回波信號的數(shù)據(jù)采集是激光雷達系統(tǒng)中重要的組成部分，基于FPGA的激光雷達數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實現(xiàn)機械旋轉系統(tǒng)的驅動，激光器驅動，并使用TDC記錄回波脈沖的到達時間戳，通過計算得到TOF時間，并與上位機通信。

“當前新能源汽車更新?lián)Q代的速度很快，同時每一代汽車上也有對應的配件邏輯，但IP芯片受制于價格成本問題，有的用戶希望能解決這個問題。這個時候我們作為一個芯片設計企業(yè)就會幫助用戶做產(chǎn)品升級，比如對于芯片邏輯的一個評估，哪些部分是變化的，哪些部分是不變的過程。在這個過程之間我們都可以協(xié)助用戶升級調(diào)優(yōu)，待到量產(chǎn)穩(wěn)定后，功能可靠，集成電路將固化形成專用芯片，大幅降低成本?！毕慕疖姳硎?，中科億海微將全程深度參與，協(xié)助車企穩(wěn)步升級，助力車企在市場中具有競爭優(yōu)勢。

可以看到，在過去幾年里中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度極快，特別是在智能汽車這個賽道上，而FPGA作為里面的關鍵器件，也遇上了發(fā)展的黃金窗口期?？v觀目前國內(nèi)FPGA賽道，無論是軟件生態(tài)還是硬件生態(tài)，都跟國外巨頭存在一定差距，還有很長的路要追趕。

在夏金軍看來，國產(chǎn)化替代必然是未來行業(yè)發(fā)展的大趨勢之一，盡管存在差距，但國內(nèi)廠商眾多，所能開發(fā)的汽車應用場景也很多，在國內(nèi)全力支持推進芯片自主可控的浪潮下，相信也能幫助我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)發(fā)展的“彎道超車”，逐步走向世界舞臺的中心，成為產(chǎn)業(yè)轉型的領跑者。