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內(nèi)憂外患，急需創(chuàng)新破局

近年來，智能電動汽車銷量一路迅速攀升，智能化深度發(fā)展致單車芯片搭載量持續(xù)增長，智能電動汽車領域?qū)囈?guī)級芯片的需求越發(fā)旺盛。而在如此旺盛的需求之下，中國車規(guī)級芯片發(fā)展卻并非一帆風順。

2021年開始，汽車行業(yè)面臨整體缺芯，在這一特殊時期，國產(chǎn)車規(guī)級芯片加速上車，完成對國外產(chǎn)品的替代，取得了可喜的進步。但由于車規(guī)級芯片生產(chǎn)難度大、產(chǎn)品化周期長、需求增長快、供需不平衡、上游企業(yè)產(chǎn)能不足、疫情影響、車企囤貨情況嚴重等原因，我國車規(guī)級芯片仍舊“內(nèi)憂”重重。

同時我國車規(guī)級芯片自主率水平仍然很低，尤其是高端化進程遠不及海外大廠，我國的核心技術研發(fā)與資源全面落后于發(fā)達國家，正遭遇被諸多“外患”包圍的困境。

如此內(nèi)憂外患的緊迫局面，中國車規(guī)級芯片急需找到屬于自己的創(chuàng)新之路。

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中國車規(guī)級芯片創(chuàng)新實力

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芯片技術創(chuàng)新

在芯片技術創(chuàng)新方面，國內(nèi)車規(guī)級芯片聚焦材料創(chuàng)新、設計創(chuàng)新以及制造工藝創(chuàng)新三個維度。

材料創(chuàng)新

耐高壓、耐高頻、耐高溫的SiC和傳輸快、集成度高的硅光信號芯片成為材料創(chuàng)新的兩大重要陣地。

中國SiC發(fā)展起步雖有落后，但當前已有明顯成果。如國內(nèi)已有廠商通過不斷迭代IGBT技術的同時還大力布局SiC功率器件，率先實現(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，進一步專為SiC定制功率模塊以發(fā)揮SiC材料的顯著優(yōu)勢

硅光芯片是光子技術與微電子技術融合的結晶，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。目前中國已有數(shù)家企業(yè)基于硅光芯片研發(fā)FMCW激光雷達方案。

設計創(chuàng)新

車規(guī)級芯片設計以性能與安全為核心目標和驅(qū)動力。

在提升芯片計算性能方面，芯片廠商大多采用多核集成的方式，通過多個集成高主頻內(nèi)核來提升芯片整體計算效率。100MHz已不足為奇，更有芯片其主頻已高達800MHz，高主頻高性能芯片成為設計主流。

也有一些行業(yè)先行者開辟嶄新的技術路線，進軍“存算一體”架構。存算一體架構芯片較傳統(tǒng)架構芯片具備低功耗、低延時、高算力三大優(yōu)勢，可以完美貼合智能駕駛場景需求。

存算一體、GPU、CPU架構對比，圖片來源：億歐智庫

在信息安全方面，主機廠普遍采用“安全芯片（SE）+硬件安全模塊（HSM）”方案構建信息安全防護體系，目前國內(nèi)已有多家企業(yè)憑借多年安全芯片技術布局車規(guī)級芯片；功能安全方面，多核MCU通過雙核鎖步設計提升功能安全水平，安全等級更低的SoC則通過外掛或內(nèi)置高安全MCU形成安全島來提升整體功能安全水平。

工藝創(chuàng)新

不同計算控制芯片對制程工藝的需求所有不同，但為降本增效，國內(nèi)芯片不斷追求先進制程，探索摩爾定律極限。

相較于對先進制程（28nm以下）的持續(xù)追求，MCU在制程工藝方面的需求相對較低。中國車規(guī)級MCU大多采用40nm成熟制程，僅有少數(shù)企業(yè)如芯馳科技采用更先進的制程技術。相比之下，海外芯片廠商早已邁入了先進制程的領域。盡管在這一方面中國與海外存在較大的差距，但考慮到MCU對制程的較低需求，我們?nèi)杂幸欢ǖ木彌_空間。

隨汽車智能化發(fā)展，智能汽車對AI芯片的算力與性能需求不斷增強，促使智能座艙、自動駕駛等場景所需要的SoC持續(xù)追求先進制程，以實現(xiàn)計算性能和成本的突破。在SoC芯片方面，中國與海外芯片同樣存在一定的差距。不過，值得驕傲的是，本土SoC芯片已經(jīng)發(fā)展至7nm，地平線、黑芝麻智能、芯擎科技等公司都發(fā)布了相關產(chǎn)品。然而，海外芯片廠商如英偉達Altan則已經(jīng)率先進入了更為先進的5nm制程階段。

SoC角逐先進制程，數(shù)據(jù)來源：億歐智庫

這表明我們在技術追趕的道路上仍需努力，但同時也展現(xiàn)了中國芯片產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展態(tài)勢。

02 產(chǎn)品及應用場景創(chuàng)新

在終端產(chǎn)品的驅(qū)動下，車規(guī)級芯片從跨域融合到Zonal架構，隨EEA集中式演進呈三層分布。如國內(nèi)目前已有部分企業(yè)開啟大膽嘗試，將Zonal架構作為芯片產(chǎn)品定義的向?qū)Ш涂蚣?，以感知、計算?a href="http://www.delux-kingway.cn/v/tag/1301/" target="_blank">通信為基點，全方位布局汽車智能化芯片。

歐冶半導體分析認為未來5-10年里，汽車電子電氣架構都會以Zonal架構為導向設計，所有汽車芯片都會落在Zonal架構 下的智能端側芯片、區(qū)域處理器和中央計算平臺這三個區(qū)間里。中央計算芯片首先會走向行泊一體，再走向艙駕一體，最終形態(tài)是全業(yè)務、全場景的處理器。

此外，“軟件定義汽車”也正加速落地，國內(nèi)芯片企業(yè)逐漸形成“芯片+算法+工具鏈”產(chǎn)品方案，用軟件算法與芯片之間的高度適配而進一步提升芯片計算效率。同時與上層軟件適配需求推動部分芯片企業(yè)更進一步，開始向操作系統(tǒng)、中間件等基礎軟件層布局，進一步拓寬軟硬協(xié)同邊界。

億歐智庫研究分析稱，中央計算芯片將成為芯片廠核心研發(fā)任務，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算芯片且高度軟硬協(xié)同的中央計算方案，為未來的One Brain車云計算架構做好技術儲備。

受國際局勢及政策指引，車規(guī)級芯片領域的低端場景國產(chǎn)替代成為大勢，同時隨技術進步與成熟，中國芯片正逐漸向座艙域控、智駕域控場景應用發(fā)展。同時企業(yè)紛紛抬頭看向安全需求更高的汽車電子應用場景，舉力研發(fā)面向BMS、動力、安全領域的高端芯片。

03 企業(yè)發(fā)展創(chuàng)新

為實現(xiàn)更加透明、靈活、深度的合作與協(xié)同，芯片廠與主機廠的合作模式逐漸從黑盒模式走向IP授權，芯片廠越來越聚焦核心IP研發(fā)和參考設計，主機廠亦可對芯片供應提出更加多樣、定制化的需求，為智能汽車創(chuàng)新迭代奠定堅實硬件基礎。

車規(guī)級芯片供應鏈變動，圖片來源：億歐智庫

傳統(tǒng)車規(guī)級芯片供應鏈的壁壘也在逐漸被打破，區(qū)域更加扁平的網(wǎng)狀結構。主機廠與芯片廠的聯(lián)系逐漸密切，芯片廠可同步觸達主機廠和Tier1，從而拓寬合作渠道，構建更復雜的生態(tài)網(wǎng)絡。

智能汽車的“心臟”——車規(guī)級芯片，正引領著汽車產(chǎn)業(yè)的變革。在這場變革中，中國車載芯片行業(yè)正展現(xiàn)出強大的生命力和發(fā)展?jié)摿?。隨著技術的不斷突破和市場的持續(xù)擴大，我們有理由相信，中國車規(guī)級芯片會在不久的將來，成為全球智能汽車產(chǎn)業(yè)的重要力量。

審核編輯：黃飛