這幾年，隨著國(guó)產(chǎn)汽車的爆火，國(guó)產(chǎn)芯片廠商也在行動(dòng)，大家進(jìn)軍汽車芯片市場(chǎng)，從幾大戰(zhàn)場(chǎng)入手，比如大算力芯片戰(zhàn)場(chǎng)，用于自動(dòng)駕駛技術(shù)，與英偉達(dá)等國(guó)外廠商競(jìng)爭(zhēng)。

一塊是智能座艙芯片入手，用于車內(nèi)的娛樂等，與高通等競(jìng)爭(zhēng)。還有從低算力芯片入手，與國(guó)外廠商TI等競(jìng)爭(zhēng)。

而在上海車展上，我們發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)芯片廠商地平線、黑芝麻、芯馳等，將展臺(tái)從零部件館搬到了整車場(chǎng)館。同時(shí)也拿下了多個(gè)合作車型或品牌，包括比亞迪漢、星途星紀(jì)元ES、東風(fēng)乘用車eπ、領(lǐng)克08、哪吒GT、合創(chuàng)V09等。

機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，到目前為止國(guó)產(chǎn)智駕芯片的出貨量超過(guò)了300萬(wàn)片，且正在拿下更多車型定點(diǎn)，而一些國(guó)外芯片的市場(chǎng)，慢慢的已經(jīng)被國(guó)產(chǎn)芯片廠商搶走了，比如在上海車展上，基本很少看到Mobileye EyeQ的量產(chǎn)搭載新車了，被國(guó)產(chǎn)廠商“卷死”了？

競(jìng)爭(zhēng)加劇的車規(guī)級(jí)MCU賽道

與此同時(shí)，在“軟件定義汽車”浪潮下，軟硬協(xié)同能力成為核心，“自主可控的架構(gòu)+芯片+軟件算法+開發(fā)工具鏈”成為中國(guó)大陸主流芯片產(chǎn)品方案；車規(guī)級(jí)芯片廣泛應(yīng)用于汽車各個(gè)領(lǐng)域，并且當(dāng)前正從功能安全需求弱的低端場(chǎng)景向功能安全需求強(qiáng)的高端場(chǎng)景邁進(jìn)。

隨著新能源汽車滲透率不斷提升，如何保障相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈的安全性穩(wěn)定性被上升到一個(gè)新的高度?；仡?020年以來(lái)，車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體的供應(yīng)持續(xù)短缺，成為一眾產(chǎn)業(yè)鏈中橫亙?cè)谛履茉窗l(fā)展道路上的一大難題；2021年，甚至包括大眾、豐田、日產(chǎn)等面對(duì)芯片短缺一度被迫減產(chǎn)甚至停產(chǎn)。直至今日，本土車規(guī)芯片短缺問題仍未根本解決。

根據(jù)國(guó)際機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)以及供需現(xiàn)狀，不可否認(rèn)車規(guī)級(jí)MCU大部分的中國(guó)大陸市場(chǎng)仍然被恩智浦、瑞薩、英飛凌、意法半導(dǎo)體、Microchip（美芯）等盤踞，同時(shí)中國(guó)大陸汽車市場(chǎng)需求端占據(jù)全球份額30%，甚至未來(lái)更高，汽車芯片的巨量市場(chǎng)是有著扎實(shí)的需求支撐。

車企們?nèi)蛘摇靶尽敝H，芯片國(guó)產(chǎn)化成為了芯片短缺難題的破解之道，同時(shí)也成為行業(yè)企業(yè)不得不探索的道路。近期芯片廠與主機(jī)廠的合作模式越來(lái)越開放透明，產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)正由傳統(tǒng)鏈條式結(jié)構(gòu)向更加扁平的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)演進(jìn)。


7nm將成為汽車芯片分水嶺

很多網(wǎng)友認(rèn)為，汽車芯片相較消費(fèi)級(jí)芯片在安全性、穩(wěn)定性方面要求更高，因此不適應(yīng)7nm以下的先進(jìn)制程。但事實(shí)上，隨著芯片制程的不斷迭代，技術(shù)也更加成熟，7nm工藝已經(jīng)能夠提供足夠的安全性和穩(wěn)定性，當(dāng)然價(jià)格也更貴。

臺(tái)積電是全球領(lǐng)先的芯片代工企業(yè)，早在2018年4月就實(shí)現(xiàn)7nm芯片的量產(chǎn)，2019年實(shí)現(xiàn)7nm EUV工藝，如今更是實(shí)現(xiàn)了3nm工藝的量產(chǎn)。市場(chǎng)占有率方面，臺(tái)積電更是當(dāng)仁不讓，60%的市占率讓對(duì)手瑟瑟發(fā)抖，排在第二的三星電子市場(chǎng)占有率為13%，中芯國(guó)際僅為5%。

此外，臺(tái)積電的制造水平更勝一籌，相同面積的晶圓上晶體管數(shù)量最多，良品率更高、漏電率更低。

根據(jù)最新數(shù)據(jù)，目前14款先進(jìn)工藝的汽車芯片中，有11款已采用或計(jì)劃采用臺(tái)積電代工，僅有3款選擇三星電子代工，而聯(lián)電、格芯、中芯國(guó)際連湯都喝不上。

2020年，臺(tái)積電推出了基于7nm汽車設(shè)計(jì)支持平臺(tái)（ADEP）。該平臺(tái)包攬了汽車芯片設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用、生態(tài)等全流程、多體系。全球首款7nm車機(jī)芯片高通8155，就采用了臺(tái)積電7nm工藝，整體性能相當(dāng)于驍龍855+。8155是高通第三代驍龍座艙旗艦芯片，包含CPU、GPU、DSP、ISP以及AI引擎。運(yùn)行內(nèi)存高達(dá)16GB，平均運(yùn)算速度高達(dá)360萬(wàn)次/秒，AI算力達(dá)到8TOPS。

8155一發(fā)布，就受到了廣大車企的搶購(gòu)，成為了高端汽車的標(biāo)配。長(zhǎng)城、吉利、廣汽、上汽、小鵬、蔚來(lái)、理想等車企紛紛采購(gòu)。

今年5月26日，高通公司在汽車技術(shù)與合作峰會(huì)上公布了旗下第四代座艙芯片驍龍 8295（SA8295）。相對(duì)于之前的驍龍 8155，驍龍 8295 進(jìn)行了多方面升級(jí)。驍龍8295采用臺(tái)積電5nm工藝，AI 算力達(dá)到30TOPS、GPU性能提升2倍、3D渲染能力提升 3 倍，增加了集成電子后視鏡、機(jī)器學(xué)習(xí)視覺、乘客監(jiān)測(cè)以及信息安全等功能，一顆芯片可帶 11 塊屏。前排輔助駕駛、后排盡享娛樂，駕駛樂趣將成倍提升。

8295將搭載在奇瑞、小米、博泰、零跑、集度等品牌的汽車上。除了8295外，高通驍龍自動(dòng)駕駛平臺(tái)的核心SoC、安霸最新AI域控制器芯片CV3系列。恩智浦新一代 S32 系列車用處理器，也將采用臺(tái)積電5nm工藝。

這些都顯示著先進(jìn)制程汽車芯片開始快速迭代，并進(jìn)入量產(chǎn)加速期。

此外，臺(tái)積電還計(jì)劃在2024年業(yè)界第一款基于3nm的汽車芯片平臺(tái)——“N3AE”。N3AE是在消費(fèi)級(jí)的N3E基礎(chǔ)上，進(jìn)行了改造和升級(jí)，計(jì)劃在2025年量產(chǎn)3nm汽車芯片。而作為第一個(gè)吃螃蟹的高通，仍然是第一批客戶，預(yù)計(jì)驍龍8755將是全球第一款3nm汽車芯片。

可以看出，“臺(tái)積電+高通”模式，將在汽車芯片領(lǐng)域刮起一陣風(fēng)，想要成功、想要盈利就只能站在風(fēng)口上。


中國(guó)車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與未來(lái)展望

根據(jù)車規(guī)級(jí)芯片的生命周期劃分創(chuàng)新維度，歸納總結(jié)出三個(gè)主要?jiǎng)?chuàng)新方向：芯片技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品及應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新、企業(yè)發(fā)展創(chuàng)新。

芯片技術(shù)創(chuàng)新包含芯片材料創(chuàng)新、芯片設(shè)計(jì)創(chuàng)新及制造工藝創(chuàng)新三個(gè)維度；產(chǎn)品及應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新包含產(chǎn)品方案創(chuàng)新、應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新兩個(gè)維度；企業(yè)發(fā)展創(chuàng)新包含合作模式創(chuàng)新、生態(tài)建設(shè)創(chuàng)新兩個(gè)維度。

材料創(chuàng)新：SiC耐高壓、耐高頻、耐高溫，成為電驅(qū)系統(tǒng)更優(yōu)選擇。

相較傳統(tǒng)的Si（硅）而言，第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）因其特性更適用于高壓、高頻環(huán)境。其中，SiC功率器件在新能源汽車領(lǐng)域中具有巨大潛力，主要應(yīng)用于主驅(qū)逆變器、車載充電系統(tǒng)OBC、車載電源轉(zhuǎn)換器DC/DC及非車載充電樁。

隨未來(lái)800V高壓平臺(tái)成為主流方案，相比當(dāng)前主流的Si-IGBT，耐高壓性、耐高溫性更強(qiáng)，開關(guān)頻率、功率密度更高且損耗更低的SiC-MOSFET在高壓領(lǐng)域中更具優(yōu)勢(shì)。尤其在主驅(qū)逆變器中，SiC-MOSFET方案能夠顯著減少導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗、節(jié)約芯片面積、節(jié)省成本。

中國(guó)SiC發(fā)展起步雖有落后，但當(dāng)前已有明顯成果。如比亞迪半導(dǎo)體不斷迭代IGBT技術(shù)的同時(shí)還大力布局SiC功率器件，率先實(shí)現(xiàn)SiC功率模塊量產(chǎn)落地，在邁入以SiC-MOSFET替代Si-IGBT階段之后，進(jìn)一步專為SiC定制功率模塊以發(fā)揮SiC材料的顯著優(yōu)勢(shì)。

材料創(chuàng)新：硅光芯片信號(hào)傳輸快、集成度高，助力FMCW激光雷達(dá)發(fā)展。

硅光技術(shù)是以光子和電子為信息載體的硅基光電子大規(guī)模集成技術(shù)，能夠大幅提升集成芯片性能。硅光芯片是光子技術(shù)與微電子技術(shù)融合的結(jié)晶，取兩家之長(zhǎng)，既擁有光的高帶寬、高速率、高抗干擾性，又具備微電子高集成、低能耗、低成本等優(yōu)勢(shì)。

激光雷達(dá)是硅光芯片重要應(yīng)用領(lǐng)域?；谡{(diào)頻連續(xù)波相干探測(cè)（FMCW）路線的激光雷達(dá)興起與硅光技術(shù)發(fā)展密不可分。早期FMCW激光雷達(dá)由各種分立器件堆疊起來(lái)，組件調(diào)試和器件成本都非常高，難以規(guī)模化商業(yè)落地。而硅光芯片能夠集成光波導(dǎo)通路傳輸信號(hào)，且集成光路具備體積小、

成本低特征，準(zhǔn)確切入FMCW激光雷達(dá)研發(fā)落地痛點(diǎn)，并讓芯片級(jí)FMCW激光雷達(dá)方案成為可能。

目前中國(guó)已有數(shù)家企業(yè)基于硅光芯片研發(fā)FMCW激光雷達(dá)方案，其中洛微科技自研車規(guī)級(jí)硅光芯片并在其基礎(chǔ)之上研發(fā)芯片級(jí)FMCW激光雷達(dá)。

設(shè)計(jì)創(chuàng)新：高性能與高安全目標(biāo)驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)演進(jìn)，多核鎖步應(yīng)運(yùn)而生。

芯片設(shè)計(jì)以性能與安全為核心目標(biāo)和驅(qū)動(dòng)力。面對(duì)越發(fā)龐大復(fù)雜的汽車數(shù)據(jù)，提升芯片計(jì)算性能迫在眉睫，諸多芯片廠通過(guò)多個(gè)集成高主頻內(nèi)核來(lái)

提升芯片整體計(jì)算效率。100MHz已不足為奇，更有芯片其主頻已高達(dá)800MHz，高主頻高性能芯片成為設(shè)計(jì)主流。

在智能網(wǎng)聯(lián)趨勢(shì)之下，網(wǎng)絡(luò)信息安全日益重要，主機(jī)廠已普遍采用“安全芯片（SE）+硬件安全模塊（HSM）”方案構(gòu)建信息安全防護(hù)體系，芯片防護(hù)能力和信息安全設(shè)計(jì)成為新焦點(diǎn)，當(dāng)前中國(guó)已有企業(yè)憑借多年安全芯片技術(shù)布局汽車電子，深入車規(guī)級(jí)芯片信息安全設(shè)計(jì)。

在功能安全設(shè)計(jì)方面，目前多核MCU主要采用鎖步架構(gòu)設(shè)計(jì)提升安全性；集成更多模塊的SoC通常安全等級(jí)較低，需要外掛高安全MCU實(shí)現(xiàn)功能。

安全等級(jí)提升，同時(shí)還有芯片廠進(jìn)一步提升SoC集成化程度，內(nèi)置高安全MCU作為安全島從而增強(qiáng)整個(gè)SoC的功能安全性。

設(shè)計(jì)創(chuàng)新：計(jì)算效率需求推動(dòng)架構(gòu)創(chuàng)新，存算一體開辟嶄新技術(shù)路線。

提升計(jì)算芯片性能主要有兩種方式：工藝提升和架構(gòu)優(yōu)化，在國(guó)內(nèi)芯片不斷向先進(jìn)制程進(jìn)軍之時(shí)，后摩智能率先推出存算一體創(chuàng)新芯片架構(gòu)，為芯片計(jì)算效率提升開辟嶄新技術(shù)路徑。存算一體創(chuàng)新架構(gòu)將存儲(chǔ)與計(jì)算完全融合，能夠減少數(shù)據(jù)搬運(yùn)降低能耗，實(shí)現(xiàn)計(jì)算能效巨幅提升。存算一體架構(gòu)芯片較傳統(tǒng)架構(gòu)芯片具備低功耗、低延時(shí)、高算力三大優(yōu)勢(shì)，非常貼合智能駕駛場(chǎng)景需求。


工藝創(chuàng)新：為降本增效，芯片不斷追求先進(jìn)制程，探索摩爾定律極限

如今智能汽車搭載功能豐富多樣，信息數(shù)據(jù)體量規(guī)模與日俱增，智能化升級(jí)對(duì)車載計(jì)算控制芯片的計(jì)算性能提出更高要求。同時(shí)，汽車銷量逐日攀升、單車用芯量不斷增長(zhǎng)，加之規(guī)?；慨a(chǎn)對(duì)降本增效需求持續(xù)增強(qiáng)，種種情況促使芯片廠不斷追求更低制程以實(shí)現(xiàn)性能提升與成本降低。

不同計(jì)算控制芯片對(duì)制程工藝的需求所有不同：MCU對(duì)制程工藝的需求并不高，主要是依靠成熟制程（28nm以上）；而智能座艙、自動(dòng)駕駛等場(chǎng)景所需要的主控SoC則持續(xù)追求先進(jìn)制程（28nm以下）。中國(guó)車規(guī)級(jí)MCU集中采用40nm成熟制程，少數(shù)企業(yè)如芯馳科技采用先進(jìn)制程，而海外芯片則早早邁入先進(jìn)制程。在這方面中國(guó)與海外差距較大，但介于MCU低制程需求特性仍有緩沖余地。在SoC芯片方面，中國(guó)與海外芯片仍有差距，本土SoC已進(jìn)展至7nm，地平線、黑芝麻智能、芯擎科技都發(fā)布了相關(guān)產(chǎn)品，而海外芯片廠更快一步，如英偉達(dá)Altan則已率先邁進(jìn)至5nm。

技術(shù)展望：后摩爾時(shí)代架構(gòu)創(chuàng)新正當(dāng)時(shí)，高通用性芯片前景廣闊。

芯片迭代路徑總是一代架構(gòu)優(yōu)化，一代工藝提升，彼此交替進(jìn)行。如今制程工藝已近物理極限，后摩爾時(shí)代到來(lái)，架構(gòu)創(chuàng)新恰逢其時(shí)。

基于ASIC設(shè)計(jì)的AI芯片專用性更強(qiáng)，且更具規(guī)?；杀緝?yōu)勢(shì)，但研發(fā)周期長(zhǎng)、投入成本高；基于FPGA設(shè)計(jì)的AI芯片專用性相對(duì)較弱而通用性更強(qiáng)，可硬件編程性令其能更加靈活地匹配不同算法；基于存算一體架構(gòu)設(shè)計(jì)的AI芯片依然具備高計(jì)算性能，且架構(gòu)通用性強(qiáng)，算法配合非常靈活。

隨AI大模型逐漸應(yīng)用到自動(dòng)駕駛領(lǐng)域中，自動(dòng)駕駛算法模型更新迭代將更加迅速。且目前算法模型尚未收斂至終局，未來(lái)定有更優(yōu)越的算法模型，在越發(fā)變幻莫測(cè)的環(huán)境中，行業(yè)將更加需要能夠靈活移植、快捷匹配算法、落地上市速度更快的芯片，這一需求將為FPGA、存算一體芯片等具備高通用性架構(gòu)設(shè)計(jì)的芯片帶來(lái)廣闊的應(yīng)用前景。

產(chǎn)品展望：區(qū)域控制器將是近5年競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，中央計(jì)算芯片將加速落地。

近年主機(jī)廠紛紛發(fā)布最新一代E/E架構(gòu)規(guī)劃，Zonal架構(gòu)成為布局熱點(diǎn)。在未來(lái)5-10年中，中國(guó)汽車將實(shí)現(xiàn)從跨域融合架構(gòu)到Zonal架構(gòu)的演變，并基于Zonal架構(gòu)專注研發(fā)更高性能的區(qū)域控制器和區(qū)域處理器。而在2030年之后，Zonal架構(gòu)將逐步向更集中式的One Brain車云計(jì)算架構(gòu)發(fā)展，中央計(jì)算平臺(tái)將成為唯一車載計(jì)算決策單元，區(qū)域控制器僅發(fā)揮網(wǎng)關(guān)作用，此時(shí)中央計(jì)算芯片將成為核心競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。

未來(lái)近五年里，區(qū)域控制器和區(qū)域處理器將是AI計(jì)算芯片領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)，各大芯片廠將根據(jù)Zonal架構(gòu)推出架構(gòu)級(jí)芯片解決方案。

同時(shí)，中央計(jì)算芯片將成為芯片廠核心研發(fā)任務(wù)，芯片廠將與軟件算法商深度合作，致力于推出基于大算力中央計(jì)算芯片且高度軟硬協(xié)同的中央計(jì)算方案，為未來(lái)的One Brain車云計(jì)算架構(gòu)做好技術(shù)儲(chǔ)備。

生態(tài)展望：芯片創(chuàng)新牽一發(fā)而動(dòng)全身，產(chǎn)業(yè)協(xié)同將是發(fā)展主旋律。

車規(guī)級(jí)芯片創(chuàng)新并非單點(diǎn)突破式創(chuàng)新，而是需要整條產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)充分溝通、相互配合，共同實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

在COT（Customer Oriented Technology）模式下，主機(jī)廠作為供應(yīng)鏈下游末端客戶提出功能需求，芯片廠作為上游供應(yīng)商解讀需求提供方案。

未來(lái)雙方將逐步構(gòu)建長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作關(guān)系，深度溝通協(xié)調(diào)功能需求與具體實(shí)現(xiàn)。

在車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)業(yè)鏈中，芯片廠將逐漸向上游IP庫(kù)與EDA設(shè)計(jì)工具布局，掌握核心IP，實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)自主可控，同時(shí)與下游晶圓制造、芯片封測(cè)等環(huán)節(jié)溝通工藝節(jié)點(diǎn)，削弱短板效應(yīng)，通力協(xié)作滿足主機(jī)廠需求。而在具體芯片產(chǎn)品中，軟硬協(xié)同將持續(xù)成為芯片產(chǎn)品方案核心點(diǎn)，芯片協(xié)同范圍將拓展至主機(jī)廠應(yīng)用層軟件，打造更加貫通的軟硬協(xié)同生態(tài)；在同一系統(tǒng)和場(chǎng)景中，不同芯片產(chǎn)品也將相互配合以更好地實(shí)現(xiàn)功能。

國(guó)產(chǎn)化展望：由易至難循序漸進(jìn)，國(guó)家聚力扶持研究，頭部企業(yè)負(fù)重前行。

智能電動(dòng)汽車作為熱門賽道，參與者越來(lái)越多，而芯片產(chǎn)業(yè)重技術(shù)積累、重量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的特性直接導(dǎo)致極高的技術(shù)壁壘。車規(guī)級(jí)芯片國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程無(wú)法一蹴而就，突破技術(shù)壁壘并非易事。中國(guó)車規(guī)級(jí)芯片企業(yè)將順應(yīng)從易到難趨勢(shì)，逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，最后實(shí)現(xiàn)完全自主。

在AI技術(shù)深度應(yīng)用的智駕、座艙SoC領(lǐng)域，中國(guó)市場(chǎng)目前總體是百家爭(zhēng)鳴狀態(tài)，越發(fā)激烈的競(jìng)爭(zhēng)將逐漸催生出更具實(shí)力和競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)；在MCU和功率器件領(lǐng)域，中國(guó)已有具有較強(qiáng)能力的大型企業(yè)，此類企業(yè)將繼續(xù)發(fā)揮其在行業(yè)中的標(biāo)桿作用和影響力，在率先打入國(guó)際市場(chǎng)的同時(shí)帶領(lǐng)本土其他芯片企業(yè)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)“先強(qiáng)帶動(dòng)后強(qiáng)”。

未來(lái)，中國(guó)車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)業(yè)將在國(guó)家的扶持下，以先進(jìn)頭部企業(yè)為標(biāo)桿集中式發(fā)展。