智能网联汽车大潮全面提速！ 比亚迪、长安汽车大佬如何看车规芯片发展趋势

电子发烧友原创 章鹰
 
12 月 22 日，2022 年 APEC 中小企业工商论坛上，工业和信息化部装备工业一司一级巡视员苗长兴表示，过去两年，汽车产业整体发展受到突发新冠肺炎疫情、汽车芯片供应短缺等不利因素影响，但汽车电动化、智能化、网络化的发展趋势不可阻挡。今年1月到11月，中国汽车产销分别完成2462.8万辆和2430.2万辆，同比分别增长6.1%和3.3%。新能源汽车产销分别达到625.3万辆和605.7万辆，同比增长一倍以上。智能网联乘用车达到800万辆，市场渗透率提升至33.6%。
 
中国旺盛的汽车制造和销售，自然对汽车芯片需求也是大增。中国汽车芯片产业创新联盟副秘书长许艳华对媒体表示，从市场前景看，单车芯片价格在500-600美元，中国汽车芯片市场规模达到150亿美元，超过1000亿元的产值。随着电动汽车市场渗透率进一步提升，2025年芯片的产值估计达到200亿美元，换算成人民币在1400-1500亿元的规模，市场前景可期。
 
软件定义汽车的时代，在电子消费需求升级的驱动下和ICT技术上车的使能下，汽车不再仅仅是一种机械出行工具，而是正在演进为一个智能进化体。新汽车在感知、决策、执行能力的技术近况，将带动车规芯片的研发与应用从定制化、高可靠、高安全，向标准系列化、集中化、高性能、高可靠、高安全的方向发展。车规芯片将出现哪些新的发展趋势？本文进行详细解读。
 
趋势一：低功耗、低成本控制芯片将成为车载控制域标准化芯片主流
 
长安汽车股份有限公司首席专家韩三楚表示，新时代汽车的智能化、电动化需要高性能计算的异构通用芯片支撑的计算平台，可靠性更高的工艺芯片等，因此车规芯片出现了新的趋势，产生了新机会。

 
图：长安汽车展示 电子发烧友拍摄

他认为，汽车的电子电器架构已经由分布式向域控制器架构演进，并正在逐渐进化为中央集中式架构，芯片的数量、结构布置等也随之发生了变化，为满足个性化、差异化的汽车产品策略，实现系列化、产业化的智能汽车平台目标，车载控制域标准系列化的低功耗、低成本的控制的芯片将逐步成为产业主流。
 
汽车应用是MCU芯片下游最大的应用市场。芯驰科技副总裁陈署杰表示，汽车正在向多域融合的方向发展，汽车如果想变成汽车人，像变形金刚一样智能，既要具备自动驾驶功能，又要具备智能座舱功能，还需要感知能力，这就是中央网关芯片，还需要重要的高可靠、高安全性的控制芯片，芯驰科技是围绕汽车全场景芯片布局的IC设计公司。

 
图：芯驰科技E3芯片 来自官方微信

最新消息显示，芯驰科技E3系列产品获得国内创新性汽车芯片奖，这款产品基于ARM Cortex-R5F，功能安全等级达到ASIL D，通过AEC-Q100 Grade 1可靠性测试，CPU主频高达800MHz，具有高达6个CPU内核，是现有量产车规MCU中性能最高的产品，填补国内高端高安全级别车规MCU市场的空白。这个产品今年10月量产，现在采用E3进行产品设计的客户超100多家。
 
趋势二：智能座舱芯片趋向高算力集成化芯片，强调多场景融合能力
 
最新上市的理想L9取消传统仪表屏，采用HUD+安全驾驶交互屏进行替代，这款SUV车型开创了“五屏三维空间交互”的全新时代。车内拥有6颗麦克风和3DToF传感器，配合理想汽车自研的以深度学习为基础的多模态三维空间交互技术，在车内将以人类最自然的方式进行交互。这款车采用两颗高通骁龙8155芯片，24GB内存+256G高速存储，双5G运营商切换，提供算力及网络支持。

联发科汽车电子事业处处长熊健认为，智能座舱芯片需要三大能力构筑。首先，需要先进制程支撑的高算力，支撑多场景能力要求芯片有非常强大的并行处理能力，芯片具有高算力，CPU、GPU、NPU都要算力越来越高，成本也要控制。二、多场景能力，集成支持高清显示屏、高质量音效，还有多屏协同；三、系统安全能力，如何能够保护用户的个人隐私，包含重要的数据安全、未来支付的数字人民币等，以及如何去保护支付安全。
 
作为全球首款量产的7nm制程车机芯片，高通8155一度被认为是目前量产车可以选用的性能最强的座舱SoC芯片。2021年，高通推出第四代智能座舱芯片8295，采用5纳米制程工艺，用于AI学习的NPU算力更是达到30TOPS，接近8155的8倍。今年，联发科MT8675采用7nm工艺制程，目前已经成功量产，可以提供2000元以内的7nm+5G T-BOX座舱解决方案。
 
趋势三：驾舱融合趋势加快，大算力芯片上车加速
 
长安汽车股份有限公司首席专家韩三楚表示，多模交互、中央计算等驱动汽车计算类芯片向具有深度学习的人工智能芯片发展，促使芯片结构向超级计算大脑进化，形成舱驾一体的中央计算单元，加速整车智能化水平提升。随着点到点领航驾驶整车服务化，驾舱控融合、中央计算等技术的用户场景连续体验的提升，将推动更高性能算力的车规芯片在新汽车领域的应用。
 
公开数据显示，L3级别是算力需求的分水岭，需要的AI算力大致在100TOPS，L4需要的算力将达到500TOPS，L5算力要求则更为严苛，预计将超过1000TOPS，当然这取决于各方的算法的优化程度。
 
地平线联合创始人、CTO黄畅对记者表示，自动驾驶走向量产落地，算力的需求持续提升。现在主流车厂的就是L2＋到L4级别自动驾驶的演进路线。AI算法的进化极大推动了汽车智能化的发展，自动驾驶所覆盖的应用场景已经从最早的防撞、车道线保持，到现在的变道超车，甚至在各种复杂条件下完成更加复杂的功能。这些新功能对于数据处理和计算平台算力需求不断提升。新的趋势是AI计算逐步取代逻辑计算，成为车载计算的核心，尤其走向L3以上更高级别的自动驾驶。
 
在车规级大算力芯片领域，除了英伟达、高通等老牌独占市场局面被逐渐打破，以华为、地平线、黑芝麻为代表的品牌加入战局，2022年或2023年将成为中国国产大算力芯片的量产年。
 
趋势四：新能源汽车叠加自动驾驶需求，车载存储芯片市场LPDDR5X和UFS3.1上车加速
 
美光科技汽车系统架构高级总监Robert Bielby对电子发烧友记者表示，随着自动驾驶汽车的不断发展，更高级别的高级驾驶辅助系统（ADAS）正在推动汽车领域存储需求的增长，首批应用包括记录事故发生之前事件的黑匣子（汽车行驶记录仪）等产品。这些应用正持续推动汽车内通信数据量的增长。为支持黑匣子以及类似应用，未来的高端汽车存储密度或将达到1 TB至4 TB。汽车存储还有一部分需求来自智能座舱。智能座舱具有主要的信息娱乐单元、仪表盘和连接性，目前是主要的存储用户。
 
2022年，美光推出了业界首款唯一通过ISO 26262 标准ASIL D等级认证的LPDDR5X。ISO 26262是汽车行业的功能安全标准，能够反映部署ADAS和车载信息娱乐系统（IVI）的关键能力。
 
从应用领域来看，美光车规级UFS产品组合被广泛应用于ADAS和车载信息娱乐系统。由于UFS的整体性能高于上一代产品eMMC，UFS 3.1产品系列能够提供关键的“即时启动”性能，以满足消费者对车载信息娱乐系统和ADAS应用的期望。而且，消费者十分期望汽车能成为数字生活方式的延展。
 
在这个领域，国内存储大厂江波龙也在快速跟进。在ELEXCON国际电子展，江波龙展示了FORESEE首款车规级UFS产品，从江波龙内部的实测数据可以直观地看到，在传输数据方面，FORESEE 车规级UFS 2.1写性能比eMMC高出1.5倍，读性能高出2.5倍。再看UFS 3.1，读性能相比eMMC提高了6倍以上，读写性能也高达4倍之多。
 
趋势五：车用功率半导体市场，打破国际大厂垄断，国内厂商迅速崛起
 
车规级IGBT是新能源汽车电机控制器、车载空调、充电桩等设备的核心元器件。根据英飞凌年报显示，新能源汽车中功率半导体器件的价值量约为传统燃油车的5倍以上。
 
英飞凌汽车电子事业部车身与智能网联业务单元负责人文君培表示，传统汽车大厂加速向新能源汽车转型。每两台新能源汽车中的逆变器，其中有一台就是装在英飞凌的功率半导体。主要是IGBT和碳化硅市场，根据海外调研机构数据，在车用碳化硅市场，英飞凌的市占率排名第二。2021年，英飞凌在奥地利的8吋和12吋晶圆厂全部投产，未来可以供应2500万台汽车使用。
 
中国已经成为全球最大的IGBT市场，国内已经有比亚迪半导体、斯达半导、中车时代、士兰微等国内供应商崛起，在一定程度上已经替代国外大厂的部分产品。车厂进入造功率半导体主要有两种类型，一种是类似比亚迪半导体，依靠自有整车平台进行生产，目前比亚迪半导体已经实现了累计逾百万辆的IGBT模块装车量。一种是上汽集团与英飞凌公司合资设立上汽英飞凌，上汽英飞凌已经大批量生产车规级IGBT。
 
比亚迪最新推出了超级混动DM4.0 IGBT模块，该模块采用自研的高性能IGBT和超快速软恢复二极管芯片技术，拥有极低损耗和优异的过流能力，处于行业领先水平，其集成模块同时拥有逆变和升压部分，与驱动模块成套配合，集成度高，节省空间。据悉，该系列模块自2021年开始批量装车，已全面应用于比亚迪DMI车型。

 
图：比亚迪新能源汽车产业链 电子发烧友拍摄

 
比亚迪集团执行副总裁廉玉波表示，比亚迪已全面掌握电池、电机、电控和车规级芯片等全产业链核心技术，成为一家提供新能源整体解决方案的企业，比亚迪打造了整车全产业链研发制造的能力，涵盖了零部件、关键系统，再到整车各层级的技术创新，产品覆盖了乘用车、商用车、专用车三个领域，笔者认为，今年比亚迪的国际化战略全面启动，不仅进入东南亚、日本市场，还进军欧洲市场，具备了与国际汽车巨头同台竞技的资本。