車用芯片對製程工藝的跟進力度往往落後於消費電子芯片。然而，恩智浦近日宣佈，將在下一代高性能汽車平臺中採用臺積電的5納米制程。恩智浦將當前最先進的量產製程用於汽車SoC開發，折射出汽車產業對於半導體需求的變化。
在智能化趨勢下，汽車行業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。
自動駕駛對車用半導體提出新需求
在網絡化、電氣化、智能化趨勢推動下，汽車已經成為“輪子上的數據中心”，汽車半導體用量迅速提升。Gartner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，佔全球半導體市場規模的比例有望達到12%，併成為半導體細分領域中增速最快的部分。
行業人士王笑龍向《中國電子報》記者表示，ADAS(先進駕駛輔助系統)/AV(自動駕駛汽車)等新業態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。由於ADAS、AV數據產生量大，且需要根據數據進行實時決策，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、執行層三個層級，涉及對環境信息和車內信息的實時採集，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格和性能提出了新的要求。
集邦諮詢分析師徐韶甫向《中國電子報》記者指出，ADAS/AV為加速發展在感知層面所需的“傳感器融合”能力，推動傳感器的數據處理走向邊緣運算，將延遲時間降至最低，也改變了對傳感器及計算、數據處理、控制相關IC的規格與種類需求，如MCU的運算能力和規格不斷提升，以及採用ASIC及FPGA作為運算中心等。
安全性和可靠性是車規半導體的門檻，也是自動駕駛開發的最大挑戰。行業人士滕冉向《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性的要求提升，如ADAS系統會通過整合進IVI(車載信息娛樂系統)系統來顯示信息，如果IVI系統沒有設計安全域，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，自動駕駛對汽車半導體供應商的產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品定義、開發、中試、裝機等各個環節合作研發，加強產業鏈協同能力。
先進製程向車用半導體滲透
在傳統車用半導體制備中，由於汽車本身空間較大，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，車用半導體並未像消費電子一樣成為先進製程的驅動力。然而，汽車產業的電氣化、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，推動汽車算力平臺製程向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，也將目光轉向了5納米制程。
據悉，恩智浦的5納米研發基於已構建的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。臺積電業務開發副總經理張曉強表示，臺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為精密的處理器，這已與要求最嚴格的高性能運算系統中所使用的芯片不相上下。
恩智浦跨入5納米，是綜合了技術能力與研發週期的考量。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。但是，車用芯片認證成本高，且汽車作為耐用品使用週期較長，如果像消費電子一樣追逐每一個先進製程節點並進行車規認證，會影響芯片價格，導致獲利效益不高。此外，還需要確保製程技術的穩定性與延續性，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，避免在相近的製程節點做重複性的高成本車規芯片認證，以兼顧技術競爭優勢與芯片效能。
據Gartner和北京半導體行業協會統計，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、高通也已進入全球汽車半導體營收前20名行列。
今年5月，英偉達宣佈將Ampere GPU架構用於自動駕駛平臺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商Mobileye曾公佈，將在EyeQ5採用7nm FinFET工藝。據英特爾透露，EyeQ芯片能夠動態滿足L1-L5的擴展計算平臺加上採用先進製程的處理器，已經成為高性能計算企業在車用半導體斬獲市場份額的利器。
汽車產業鏈各個環節催生新玩家
汽車產業面臨的新業態，也在我國催生了地平線、黑芝麻等一批車用半導體產業的新玩家。今年3月，長安汽車發佈新品車型UNI-T，內置中國首款車規級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為標配，幾乎每輛汽車都會搭載AI芯片。
“傳統車用半導體利益格局相對固定，網聯汽車以及汽車電子化，特別是智能化的趨勢，在汽車產業鏈各個環節催生了新的玩家，也為我國企業創造了‘變中求機’的發展態勢。”王笑龍說。
滕冉表示，汽車對半導體需求的持續上升，將為相關企業提供良好的發展機遇。一是汽車半導體前景廣闊，政策驅動疊加消費者需求，將推動汽車半導體市場快速發展;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。
“中國部分優質汽車半導體企業具備技術能力強、人才儲備豐富、市場洞察能力強等特點。科創板塊掛牌的企業將主要以尚未進入成熟期但具有成長潛力，且滿足有關規範性及科技型、創新型特徵的中小企業為主。中國眾多汽車半導體研發和製造企業應把握這一機遇，在汽車半導體細分領域佔據一席之地。”滕冉說。
徐韶甫也指出，汽車電子化與智能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佈局，並憑藉既有的芯片優勢跨入車用芯片市場，帶動技術與產品的提升。
“中國具有廣闊的車用市場，車聯網與自駕車場域測試的經驗豐富，並即將進入實用性階段測試，但是在高規格的車用運算芯片領域，仍與外國廠商有一定的差距，仍需持續拓展車用芯片與系統產品的開發。” 徐韶甫表示。
文稿來源：中國電子報，張心怡
圖片來源：拍信網
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