車用芯片對(duì)制程工藝的跟進(jìn)力度往往落後(hòu)于消費電子芯片。然而，恩智浦近日宣布，將(jiāng)在下一代高性能(néng)汽車平台中采用台積電的5納米制程。恩智浦將(jiāng)當前最先進(jìn)的量産制程用于汽車SoC開(kāi)發(fā)，折射出汽車産業對(duì)于半導體需求的變化。在智能(néng)化趨勢下，汽車行業成(chéng)爲半導體細分領域成(chéng)長(cháng)最快的市場之一，也從性能(néng)、安全、整合性等多個層面(miàn)，對(duì)半導體供應商提出了新的挑戰。
自動駕駛對(duì)車用半導體提出新需求
在網絡化、電氣化、智能(néng)化趨勢推動下，汽車已經(jīng)成(chéng)爲“輪子上的數據中心”，汽車半導體用量迅速提升。有數據顯示，全球汽車半導體市場2019年銷售規模達410.13億美元，預計2022年有望達到651億美元，占全球半導體市場規模的比例有望達到12%，并成(chéng)爲半導體細分領域中增速最快的部分。
業内人士王笑龍向(xiàng)《中國(guó)電子報》記者表示，ADAS(先進(jìn)駕駛輔助系統)/AV(自動駕駛汽車)等新業态主要從三個方面(miàn)提升了汽車半導體的搭載量。一是ADAS/AV追求更高的計算處理能(néng)力。由于ADAS、AV數據産生量大，且需要根據數據進(jìn)行實時決策，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(néng)更高的計算控制類芯片，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(néng)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(néng)源汽車對(duì)電機電控的需求，提升了功率半導體的用量。
自動駕駛通常分爲感知層、決策層、執行層三個層級，涉及對(duì)環境信息和車内信息的實時采集，對(duì)信号的傳輸、分析和處理，以及指令的生成(chéng)和控制，對(duì)半導體元器件的規格和性能(néng)提出了新的要求。
集邦咨詢分析師徐韶甫向(xiàng)《中國(guó)電子報》記者指出，ADAS/AV爲加速發(fā)展在感知層面(miàn)所需的“傳感器融合”能(néng)力，推動傳感器的數據處理走向(xiàng)邊緣運算，將(jiāng)延遲時間降至最低，也改變了對(duì)傳感器及計算、數據處理、控制相關IC的規格與種(zhǒng)類需求，如MCU的運算能(néng)力和規格不斷提升，以及采用ASIC及FPGA作爲運算中心等。
安全性和可靠性是車規半導體的門檻，也是自動駕駛開(kāi)發(fā)的最大挑戰。業内人士滕冉向(xiàng)《中國(guó)電子報》記者指出，自動駕駛對(duì)汽車半導體安全性和可靠性提出了更高要求，以特斯拉汽車爲例，其自動駕駛控制系統配備了兩(liǎng)顆FSD(全自動駕駛功能(néng))芯片，互爲備胎。徐韶甫也表示，自動駕駛對(duì)部分車用半導體的整合性及合規性的要求提升，如ADAS系統會通過(guò)整合進(jìn)IVI(車載信息娛樂系統)系統來顯示信息，如果IVI系統沒(méi)有設計安全域，就會在與ADAS整合時無法通過(guò)安全認證，車用芯片設計必須將(jiāng)安全域納入考量。
自動駕駛系統的複雜性，讓車用半導體不再是一家供應商的戰鬥。滕冉表示，自動駕駛對(duì)汽車半導體供應商的産品導入能(néng)力提出更高要求，需要汽車半導體供應商與汽車廠商在産品定義、開(kāi)發(fā)、中試、裝機等各個環節合作研發(fā)，加強産業鏈協同能(néng)力。
先進(jìn)制程向(xiàng)車用半導體滲透
在傳統車用半導體制備中，由于汽車本身空間較大，對(duì)集成(chéng)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、安全、車燈控制等領域，對(duì)算力沒(méi)有太高的要求，車用半導體并未像消費電子一樣成(chéng)爲先進(jìn)制程的驅動力。然而，汽車産業的電氣化、智能(néng)化需求，催生了英偉達、高通等一批高性能(néng)計算玩家進(jìn)入車用市場，推動汽車算力平台制程向(xiàng)7納米及以下延伸，恩智浦作爲全球最大的車用半導體供應商，也將(jiāng)目光轉向(xiàng)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(jiāng)運用5納米技術的運算能(néng)力和功耗效率，滿足先進(jìn)汽車架構對(duì)高度整合、電源管理和運算能(néng)力的需求，同時運用IP組合應對(duì)嚴格的功能(néng)安全與信息安全要求。台積電業務開(kāi)發(fā)副總經(jīng)理張曉強表示，台積電與恩智浦最新的合作具體展現了車用半導體從簡單的微控制器演進(jìn)爲精密的處理器，這(zhè)已與要求最嚴格的高性能(néng)運算系統中所使用的芯片不相上下。
恩智浦跨入5納米，是綜合了技術能(néng)力與研發(fā)周期的考量。徐韶甫指出，爲升級車用芯片的整合性與安全性，計算控制類芯片需要具備更好(hǎo)的效能(néng)與功耗表現。但是，車用芯片認證成(chéng)本高，且汽車作爲耐用品使用周期較長(cháng)，如果像消費電子一樣追逐每一個先進(jìn)制程節點并進(jìn)行車規認證，會影響芯片價格，導緻獲利效益不高。此外，還(hái)需要确保制程技術的穩定性與延續性，因此恩智浦選擇5納米制程作爲新一代車用處理器的開(kāi)發(fā)，避免在相近的制程節點做重複性的高成(chéng)本車規芯片認證，以兼顧技術競争優勢與芯片效能(néng)。
據G統計，除了傳統車用半導體大廠和功率半導體巨頭，英偉達、英特爾、高通也已進(jìn)入全球汽車半導體營收前20名行列。
今年5月，英偉達宣布將(jiāng)Ampere GPU架構用于自動駕駛平台NVIDIA DRIVE，能(néng)夠爲L5級别無人駕駛出租車提供高達2000 TOPS的性能(néng)。英特爾旗下自動駕駛方案開(kāi)發(fā)商Mobileye曾公布，將(jiāng)在EyeQ5采用7nm FinFET工藝。據英特爾透露，EyeQ芯片能(néng)夠動态滿足L1-L5的擴展計算平台加上采用先進(jìn)制程的處理器，已經(jīng)成(chéng)爲高性能(néng)計算企業在車用半導體斬獲市場份額的利器。
汽車産業鏈各個環節催生新玩家
汽車産業面(miàn)臨的新業态，也在我國(guó)催生了地平線、黑芝麻等一批車用半導體産業的新玩家。今年3月，長(cháng)安汽車發(fā)布新品車型UNI-T，内置中國(guó)首款車規級AI芯片“地平線征程二代”。地平線創始人兼CEO餘凱表示，2030年L3級以上自動駕駛會成(chéng)爲标配，幾乎每輛汽車都(dōu)會搭載AI芯片。
“傳統車用半導體利益格局相對(duì)固定，網聯汽車以及汽車電子化，特别是智能(néng)化的趨勢，在汽車産業鏈各個環節催生了新的玩家，也爲我國(guó)企業創造了‘變中求機’的發(fā)展态勢。”王笑龍說。
滕冉表示，汽車對(duì)半導體需求的持續上升，將(jiāng)爲相關企業提供良好(hǎo)的發(fā)展機遇。一是汽車半導體前景廣闊，政策驅動疊加消費者需求，將(jiāng)推動汽車半導體市場快速發(fā)展;二是5G技術的普及將(jiāng)加速智能(néng)駕駛的商用化，進(jìn)一步推動底層汽車半導體産品的需求;三是汽車電動化趨勢不可逆，推動汽車半導體市場快速增加。
“中國(guó)部分優質汽車半導體企業具備技術能(néng)力強、人才儲備豐富、市場洞察能(néng)力強等特點。科創闆塊挂牌的企業將(jiāng)主要以尚未進(jìn)入成(chéng)熟期但具有成(chéng)長(cháng)潛力，且滿足有關規範性及科技型、創新型特征的中小企業爲主。中國(guó)衆多汽車半導體研發(fā)和制造企業應把握這(zhè)一機遇，在汽車半導體細分領域占據一席之地。”滕冉說。
徐韶甫也指出，汽車電子化與智能(néng)化創造了許多新的機會，讓非傳統車用半導體的芯片設計也加入布局，并憑借既有的芯片優勢跨入車用芯片市場，帶動技術與産品的提升。
“中國(guó)具有廣闊的車用市場，車聯網與自駕車場域測試的經(jīng)驗豐富，并即將(jiāng)進(jìn)入實用性階段測試，但是在高規格的車用運算芯片領域，仍與外國(guó)廠商有一定的差距，仍需持續拓展車用芯片與系統産品的開(kāi)發(fā)。” 徐韶甫表示。
