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(yīng)短缺等不利因素影響，但汽車電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)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(dá)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(dá)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(jià)格在500-600美元，中國汽車芯片市場規(guī)模達(dá)到150億美元，超過1000億元的產(chǎn)值。隨著電動(dòng)汽車市場滲透率進(jìn)一步提升，2025年芯片的產(chǎn)值估計(jì)達(dá)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(shí)代，在電子消費(fèi)需求升級的驅(qū)動(dòng)下和ICT技術(shù)上車的使能下，汽車不再僅僅是一種機(jī)械出行工具，而是正在演進(jìn)為一個(gè)智能進(jìn)化體。新汽車在感知、決策、執(zhí)行能力的技術(shù)近況，將帶動(dòng)車規(guī)芯片的研發(fā)與應(yīng)用從定制化、高可靠、高安全，向標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行詳細(xì)解讀。
趨勢一：低功耗、低成本控制芯片將成為車載控制域標(biāo)準(zhǔn)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(shí)代汽車的智能化、電動(dòng)化需要高性能計(jì)算的異構(gòu)通用芯片支撐的計(jì)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(jī)會(huì)。
他認(rèn)為，汽車的電子電器架構(gòu)已經(jīng)由分布式向域控制器架構(gòu)演進(jìn)，并正在逐漸進(jìn)化為中央集中式架構(gòu)，芯片的數(shù)量、結(jié)構(gòu)布置等也隨之發(fā)生了變化，為滿足個(gè)性化、差異化的汽車產(chǎn)品策略，實(shí)現(xiàn)系列化、產(chǎn)業(yè)化的智能汽車平臺目標(biāo)，車載控制域標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用是MCU芯片下游最大的應(yīng)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(dòng)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(guān)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(shè)計(jì)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(jiǎng)，這款產(chǎn)品基于ARM Cortex-R5F，功能安全等級達(dá)到ASIL D，通過AEC-Q100 Grade 1可靠性測試，CPU主頻高達(dá)800MHz，具有高達(dá)6個(gè)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(bǔ)國內(nèi)高端高安全級別車規(guī)MCU市場的空白。這個(gè)產(chǎn)品今年10月量產(chǎn)，現(xiàn)在采用E3進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jìn)行替代，這款SUV車型開創(chuàng)了“五屏三維空間交互”的全新時(shí)代。車內(nèi)擁有6顆麥克風(fēng)和3DToF傳感器，配合理想汽車自研的以深度學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的多模態(tài)三維空間交互技術(shù)，在車內(nèi)將以人類最自然的方式進(jìn)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(yùn)營商切換，提供算力及網(wǎng)絡(luò)支持。
聯(lián)發(fā)科汽車電子事業(yè)處處長熊健認(rèn)為，智能座艙芯片需要三大能力構(gòu)筑。首先，需要先進(jìn)制程支撐的高算力，支撐多場景能力要求芯片有非常強(qiáng)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(zhì)量音效，還有多屏協(xié)同；三、系統(tǒng)安全能力，如何能夠保護(hù)用戶的個(gè)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(hù)支付安全。
作為全球首款量產(chǎn)的7nm制程車機(jī)芯片，高通8155一度被認(rèn)為是目前量產(chǎn)車可以選用的性能最強(qiáng)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(xué)習(xí)的NPU算力更是達(dá)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(jì)算等驅(qū)動(dòng)汽車計(jì)算類芯片向具有深度學(xué)習(xí)的人工智能芯片發(fā)展，促使芯片結(jié)構(gòu)向超級計(jì)算大腦進(jìn)化，形成艙駕一體的中央計(jì)算單元，加速整車智能化水平提升。隨著點(diǎn)到點(diǎn)領(lǐng)航駕駛整車服務(wù)化，駕艙控融合、中央計(jì)算等技術(shù)的用戶場景連續(xù)體驗(yàn)的提升，將推動(dòng)更高性能算力的車規(guī)芯片在新汽車領(lǐng)域的應(yīng)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(dá)到500TOPS，L5算力要求則更為嚴(yán)苛，預(yù)計(jì)將超過1000TOPS，當(dāng)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(dòng)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(dòng)駕駛的演進(jìn)路線。AI算法的進(jìn)化極大推動(dòng)了汽車智能化的發(fā)展，自動(dòng)駕駛所覆蓋的應(yīng)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(fù)雜條件下完成更加復(fù)雜的功能。這些新功能對于數(shù)據(jù)處理和計(jì)算平臺算力需求不斷提升。新的趨勢是AI計(jì)算逐步取代邏輯計(jì)算，成為車載計(jì)算的核心，尤其走向L3以上更高級別的自動(dòng)駕駛。
在車規(guī)級大算力芯片領(lǐng)域，除了英偉達(dá)、高通等老牌獨(dú)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(dòng)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(gòu)高級總監(jiān)Robert Bielby對電子發(fā)燒友記者表示，隨著自動(dòng)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(dòng)汽車領(lǐng)域存儲需求的增長，首批應(yīng)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(yīng)用正持續(xù)推動(dòng)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(yīng)用，未來的高端汽車存儲密度或?qū)⑦_(dá)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(biāo)準(zhǔn)ASIL D等級認(rèn)證的LPDDR5X。ISO 26262是汽車行業(yè)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，能夠反映部署ADAS和車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）的關(guān)鍵能力。
從應(yīng)用領(lǐng)域來看，美光車規(guī)級UFS產(chǎn)品組合被廣泛應(yīng)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(guān)鍵的“即時(shí)啟動(dòng)”性能，以滿足消費(fèi)者對車載信息娛樂系統(tǒng)和ADAS應(yīng)用的期望。而且，消費(fèi)者十分期望汽車能成為數(shù)字生活方式的延展。
在這個(gè)領(lǐng)域，國內(nèi)存儲大廠江波龍也在快速跟進(jìn)。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(shí)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(dá)4倍之多。
趨勢五：車用功率半導(dǎo)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(jī)控制器、車載空調(diào)、充電樁等設(shè)備的核心元器件。根據(jù)英飛凌年報(bào)顯示，新能源汽車中功率半導(dǎo)體器件的價(jià)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(wù)單元負(fù)責(zé)人文君培表示，傳統(tǒng)汽車大廠加速向新能源汽車轉(zhuǎn)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(dǎo)體。主要是IGBT和碳化硅市場，根據(jù)海外調(diào)研機(jī)構(gòu)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(yīng)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(dǎo)體、斯達(dá)半導(dǎo)、中車時(shí)代、士蘭微等國內(nèi)供應(yīng)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(jìn)入造功率半導(dǎo)體主要有兩種類型，一種是類似比亞迪半導(dǎo)體，依靠自有整車平臺進(jìn)行生產(chǎn)，目前比亞迪半導(dǎo)體已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了累計(jì)逾百萬輛的IGBT模塊裝車量。一種是上汽集團(tuán)與英飛凌公司合資設(shè)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(dòng)DM4.0 IGBT模塊，該模塊采用自研的高性能IGBT和超快速軟恢復(fù)二極管芯片技術(shù)，擁有極低損耗和優(yōu)異的過流能力，處于行業(yè)領(lǐng)先水平，其集成模塊同時(shí)擁有逆變和升壓部分，與驅(qū)動(dòng)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(yīng)用于比亞迪DMI車型。
比亞迪集團(tuán)執(zhí)行副總裁廉玉波表示，比亞迪已全面掌握電池、電機(jī)、電控和車規(guī)級芯片等全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)，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(guān)鍵系統(tǒng)，再到整車各層級的技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)品覆蓋了乘用車、商用車、專用車三個(gè)領(lǐng)域，筆者認(rèn)為，今年比亞迪的國際化戰(zhàn)略全面啟動(dòng)，不僅進(jìn)入東南亞、日本市場，還進(jìn)軍歐洲市場，具備了與國際汽車巨頭同臺競技的資本。
