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車用芯片對制程工藝的跟進力度往往落后于消費電子芯片。然而，恩智浦近日宣布，將在下一代高性能汽車平臺中采用臺積電的5納米制程。恩智浦將當前最先進的量產(chǎn)制程用于汽車SoC開發(fā)，折射出汽車產(chǎn)業(yè)對于半導體需求的變化。在智能化趨勢下，汽車行業(yè)成為半導體細分領域成長最快的市場之一，也從性能、安全、整合性等多個層面，對半導體供應商提出了新的挑戰(zhàn)。

自動駕駛對車用半導體提出新需求

在網(wǎng)絡化、電氣化、智能化趨勢推動下，汽車已經(jīng)成為“輪子上的數(shù)據(jù)中心”，汽車半導體用量迅速提升。Gartner數(shù)據(jù)顯示，全球汽車半導體市場2019年銷售規(guī)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(guī)模的比例有望達到12%，并成為半導體細分領域中增速最快的部分。

芯謀研究總監(jiān)王笑龍向《中國電子報》記者表示，ADAS(先進駕駛輔助系統(tǒng))/AV(自動駕駛汽車)等新業(yè)態(tài)主要從三個方面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力。由于ADAS、AV數(shù)據(jù)產(chǎn)生量大，且需要根據(jù)數(shù)據(jù)進行實時決策，需要更多數(shù)量、更大容量、更高傳輸速率的存儲器，也需要性能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(shù)量大幅提升，功能也更加豐富，包括可視化的攝像頭以及非可視化的雷達等。三是新能源汽車對電機電控的需求，提升了功率半導體的用量。

自動駕駛通常分為感知層、決策層、執(zhí)行層三個層級，涉及對環(huán)境信息和車內(nèi)信息的實時采集，對信號的傳輸、分析和處理，以及指令的生成和控制，對半導體元器件的規(guī)格和性能提出了新的要求。

集邦咨詢分析師徐韶甫向《中國電子報》記者指出，ADAS/AV為加速發(fā)展在感知層面所需的“傳感器融合”能力，推動傳感器的數(shù)據(jù)處理走向邊緣運算，將延遲時間降至最低，也改變了對傳感器及計算、數(shù)據(jù)處理、控制相關IC的規(guī)格與種類需求，如MCU的運算能力和規(guī)格不斷提升，以及采用ASIC及FPGA作為運算中心等。

安全性和可靠性是車規(guī)半導體的門檻，也是自動駕駛開發(fā)的最大挑戰(zhàn)。賽迪顧問集成電路中心副總經(jīng)理滕冉向《中國電子報》記者指出，自動駕駛對汽車半導體安全性和可靠性提出了更高要求，以特斯拉汽車為例，其自動駕駛控制系統(tǒng)配備了兩顆FSD(全自動駕駛功能)芯片，互為備胎。徐韶甫也表示，自動駕駛對部分車用半導體的整合性及合規(guī)性的要求提升，如ADAS系統(tǒng)會通過整合進IVI(車載信息娛樂系統(tǒng))系統(tǒng)來顯示信息，如果IVI系統(tǒng)沒有設計安全域，就會在與ADAS整合時無法通過安全認證，車用芯片設計必須將安全域納入考量。

自動駕駛系統(tǒng)的復雜性，讓車用半導體不再是一家供應商的戰(zhàn)斗。滕冉表示，自動駕駛對汽車半導體供應商的產(chǎn)品導入能力提出更高要求，需要汽車半導體供應商與汽車廠商在產(chǎn)品定義、開發(fā)、中試、裝機等各個環(huán)節(jié)合作研發(fā)，加強產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同能力。

先進制程向車用半導體滲透

在傳統(tǒng)車用半導體制備中，由于汽車本身空間較大，對集成度的需求沒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，對算力沒有太高的要求，車用半導體并未像消費電子一樣成為先進制程的驅(qū)動力。然而，汽車產(chǎn)業(yè)的電氣化、智能化需求，催生了英偉達、高通等一批高性能計算玩家進入車用市場，推動汽車算力平臺制程向7納米及以下延伸，恩智浦作為全球最大的車用半導體供應商，也將目光轉(zhuǎn)向了5納米制程。

據(jù)悉，恩智浦的5納米研發(fā)基于已構建的S32 ADAS架構，將運用5納米技術的運算能力和功耗效率，滿足先進汽車架構對高度整合、電源管理和運算能力的需求，同時運用IP組合應對嚴格的功能安全與信息安全要求。臺積電業(yè)務開發(fā)副總經(jīng)理張曉強表示，臺積電與恩智浦最新的合作具體展現(xiàn)了車用半導體從簡單的微控制器演進為精密的處理器，這已與要求最嚴格的高性能運算系統(tǒng)中所使用的芯片不相上下。

恩智浦跨入5納米，是綜合了技術能力與研發(fā)周期的考量。徐韶甫指出，為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的效能與功耗表現(xiàn)。但是，車用芯片認證成本高，且汽車作為耐用品使用周期較長，如果像消費電子一樣追逐每一個先進制程節(jié)點并進行車規(guī)認證，會影響芯片價格，導致獲利效益不高。此外，還需要確保制程技術的穩(wěn)定性與延續(xù)性，因此恩智浦選擇5納米制程作為新一代車用處理器的開發(fā)，避免在相近的制程節(jié)點做重復性的高成本車規(guī)芯片認證，以兼顧技術競爭優(yōu)勢與芯片效能。

據(jù)Gartner和北京半導體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，除了傳統(tǒng)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Ampere GPU架構用于自動駕駛平臺NVIDIA DRIVE，能夠為L5級別無人駕駛出租車提供高達2000 TOPS的性能。英特爾旗下自動駕駛方案開發(fā)商Mobileye曾公布，將在EyeQ5采用7nm FinFET工藝。據(jù)英特爾透露，EyeQ芯片能夠動態(tài)滿足L1-L5的擴展計算平臺加上采用先進制程的處理器，已經(jīng)成為高性能計算企業(yè)在車用半導體斬獲市場份額的利器。

汽車產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)催生新玩家

汽車產(chǎn)業(yè)面臨的新業(yè)態(tài)，也在我國催生了地平線、黑芝麻等一批車用半導體產(chǎn)業(yè)的新玩家。今年3月，長安汽車發(fā)布新品車型UNI-T，內(nèi)置中國首款車規(guī)級AI芯片“地平線征程二代”。地平線創(chuàng)始人兼CEO余凱表示，2030年L3級以上自動駕駛會成為標配，幾乎每輛汽車都會搭載AI芯片。

“傳統(tǒng)車用半導體利益格局相對固定，網(wǎng)聯(lián)汽車以及汽車電子化，特別是智能化的趨勢，在汽車產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)催生了新的玩家，也為我國企業(yè)創(chuàng)造了‘變中求機’的發(fā)展態(tài)勢。”王笑龍說。

滕冉表示，汽車對半導體需求的持續(xù)上升，將為相關企業(yè)提供良好的發(fā)展機遇。一是汽車半導體前景廣闊，政策驅(qū)動疊加消費者需求，將推動汽車半導體市場快速發(fā)展;二是5G技術的普及將加速智能駕駛的商用化，進一步推動底層汽車半導體產(chǎn)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。

“中國部分優(yōu)質(zhì)汽車半導體企業(yè)具備技術能力強、人才儲備豐富、市場洞察能力強等特點。科創(chuàng)板塊掛牌的企業(yè)將主要以尚未進入成熟期但具有成長潛力，且滿足有關規(guī)范性及科技型、創(chuàng)新型特征的中小企業(yè)為主。中國眾多汽車半導體研發(fā)和制造企業(yè)應把握這一機遇，在汽車半導體細分領域占據(jù)一席之地。”滕冉說。

徐韶甫也指出，汽車電子化與智能化創(chuàng)造了許多新的機會，讓非傳統(tǒng)車用半導體的芯片設計也加入布局，并憑借既有的芯片優(yōu)勢跨入車用芯片市場，帶動技術與產(chǎn)品的提升。

“中國具有廣闊的車用市場，車聯(lián)網(wǎng)與自駕車場域測試的經(jīng)驗豐富，并即將進入實用性階段測試，但是在高規(guī)格的車用運算芯片領域，仍與外國廠商有一定的差距，仍需持續(xù)拓展車用芯片與系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)。” 徐韶甫表示。

來源：中國電子報