據(jù)共同社報(bào)道，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省3月29日宣布，將撥款10億日元（約合人民幣4771萬(wàn)元）用于支援豐田汽車等民間企業(yè)的車用尖端半導(dǎo)體開發(fā)。此舉旨在推動(dòng)開發(fā)自動(dòng)駕駛所需的高性能半導(dǎo)體，提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

根據(jù)報(bào)道，支援對(duì)象為開展高性能數(shù)字半導(dǎo)體（SoC）研發(fā)的“車用尖端SoC技術(shù)研究組織”（ASRA）。ASRA理事長(zhǎng)山本圭司向外強(qiáng)調(diào)，在車商期望的時(shí)機(jī)獲得SoC的難度正不斷加大。

資料顯示，ASRA全名為Advanced SoC Research for Automotive，該組織成立于2023年，由汽車、汽車零部件和半導(dǎo)體相關(guān)企業(yè)設(shè)立，目前包括Honda、Mazda、Nissan、Subaru、Toyota等汽車制造商，Denso、Panasonic等車電企業(yè)，以及Cadence、Mirise、Renesas、Socionext等共14家半導(dǎo)體廠商。

此外，據(jù)悉，Socionext公司于去年宣布，公司已著手研發(fā)采用臺(tái)積電TSMC最新3nm車載制程“N3A”的SoC，預(yù)計(jì)在2026年開始進(jìn)行量產(chǎn)，并委托臺(tái)積電生產(chǎn)。

據(jù)了解，ASRA組織旨在研發(fā)用于汽車的高性能半導(dǎo)體系統(tǒng)芯片（System on Chip、SoC）。據(jù)稱力爭(zhēng)到2028年車用芯片技術(shù)，2030年將應(yīng)用于量產(chǎn)車輛。


車載SoC芯片現(xiàn)狀

SoC的全稱叫做：System-on-a-Chip，中文的的意思就是“把系統(tǒng)都做在一個(gè)芯片上”。這個(gè)概念最先是從智能手機(jī)發(fā)展起來(lái)的，通過(guò)將CPU、GPU、內(nèi)存、Modem，ISP，DSP，Codec等系統(tǒng)部件打包集成在一顆芯片內(nèi)，手機(jī)廠商就不需要分別單獨(dú)采購(gòu)這些功能芯片，從而帶來(lái)節(jié)省主板空間、成本和功耗的收益，這對(duì)追求輕薄、長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航的手機(jī)來(lái)說(shuō)非常具有吸引力。

SoC在汽車上的首次應(yīng)用，首先是在智能座艙領(lǐng)域。隨著智能座艙的發(fā)展，不僅需要強(qiáng)大的CPU算力來(lái)提高任務(wù)處理能力，強(qiáng)悍的GPU算力來(lái)處理視頻、圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，高效的AI 算力來(lái)滿足智能座艙的智能化交互體驗(yàn)要求，高速的DSP算力實(shí)現(xiàn)大帶寬實(shí)時(shí)通訊，還需要能操作系統(tǒng)兼容手機(jī)生態(tài)，從而快速提升娛樂(lè)體驗(yàn)。總之，智能座艙在4G通信、車載WFI、駕駛艙手勢(shì)識(shí)別、高品質(zhì)音視頻處理、編解碼、圖像拼接等典型應(yīng)用場(chǎng)景的需求跟智能手機(jī)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景高度契合，所以憑借在消費(fèi)電子、通信領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和品牌優(yōu)勢(shì)高通在2014年基于驍龍600平臺(tái)打造了驍龍620A車規(guī)級(jí)SoC芯片，取得了巨大的成功，截至目前高通的智能座艙SoC芯片已經(jīng)演化到第四代SA8295。

在智能駕駛領(lǐng)域，海量幀圖像處理極其考驗(yàn)芯片的并行計(jì)算能力，顯然擅長(zhǎng)邏輯和數(shù)字運(yùn)算能力的CPU無(wú)法滿足大量并行的簡(jiǎn)單運(yùn)算任務(wù)，因此，在自動(dòng)駕駛上通常使用了集成CPU 和XPU（GPU/NPU/TPU） 的SoC 芯片。隨著智駕水平的發(fā)展，智駕SoC的算力也在不斷提升，目前已經(jīng)量產(chǎn)AI算力最高的智駕SoC是英偉達(dá)Orin。

由于智艙與智駕的場(chǎng)景并不相同，帶來(lái)的算力側(cè)重點(diǎn)也不相同，所以智艙SoC和智駕SoC很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)平行發(fā)展。高通和英偉達(dá)幾乎先后腳發(fā)布了自己的汽車超算芯片Thor（英偉達(dá)）和Snapdragon Ride Flex（高通），這兩款芯片都可以同時(shí)支持智艙和智駕功能。業(yè)內(nèi)不禁驚呼，是不是艙駕一體芯片的時(shí)代就要到來(lái)了。對(duì)此，筆者認(rèn)為真正實(shí)現(xiàn)艙駕一體還需要有很長(zhǎng)的路要走。

首先，是智艙和智駕的功能安全等級(jí)不同，如何打造一款同時(shí)兼顧不同功能安全等級(jí)的OS是一個(gè)挑戰(zhàn)。

其次，真正艙駕一體要滿足算力靈活分配，而Thor目前通過(guò)靜態(tài)配置，一旦分配好了算力以后就無(wú)法根據(jù)場(chǎng)景進(jìn)行切換。

第三，許多車企的組織機(jī)構(gòu)里智艙與智駕分屬不同部門，在一顆芯片里如何分工協(xié)作也是一場(chǎng)挑戰(zhàn)，目前還沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可遵循。

因此，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，智艙和智駕分屬兩個(gè)SoC還會(huì)是主流方案。

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

（1）智能座艙芯片

芯片結(jié)構(gòu)：以“CPU+功能模塊”的 SoC 異構(gòu)融合方案為主。以高通智能座艙主控計(jì)算芯片 820A 系列為例：高通 820A 芯片采用 14 納米工藝，從整體性能上來(lái)看，可以實(shí)現(xiàn) hypervisor 和 QNX 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間小于 3 秒，Android 系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間小于 18 秒，倒車影像啟動(dòng)小于 3 秒。進(jìn)一步拆解后可分為四大模塊：（1）CPU，采用主頻高達(dá) 2.1GHz 的 64 位四核處理器（Qualcomm? Kryo? CPU），用于對(duì)所有硬件資源的調(diào)度與管理；（2）GPU，采用高通 Adreno530GPU，可支持多個(gè) 4K 超高清觸屏顯示，實(shí)現(xiàn)一芯多屏；（3）DSP，采用Qualcomm? Hexagon? 680 DSP，能夠在不增加 CPU 負(fù)載的情況下，支持 8 個(gè)攝像頭傳感器同時(shí)輸入；（4）LTE 調(diào)制解調(diào)器模塊，確保車輛在行駛過(guò)程中獲得持續(xù)的移動(dòng)連接性。除此之外，該芯片可搭載高通深度學(xué)習(xí)軟件開發(fā)包(SDK)——Qualcomm 驍龍神經(jīng)處理引擎(NPE)，從而可集成基于機(jī)器學(xué)習(xí)的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)。

競(jìng)爭(zhēng)格局：瑞薩、英偉達(dá)、高通、英特爾、三星等廠商憑借優(yōu)越的芯片性能和供應(yīng)鏈在中高端座艙芯片領(lǐng)域脫穎而出。其中，高通、三星、英偉達(dá)由于其在手機(jī)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域龐大的出貨量及技術(shù)儲(chǔ)備而大幅攤薄新一代架構(gòu)的研發(fā)成本（7nm、5nm 制程的研發(fā)費(fèi)用高昂），因而可率先卡位智能座艙芯片賽道。目前，高通在國(guó)內(nèi)新興旗艦車型上近乎實(shí)現(xiàn)壟斷，其座艙產(chǎn)品迭代速度幾乎與手機(jī)產(chǎn)品同時(shí)更新（三星、聯(lián)發(fā)科座艙芯片至少落后手機(jī)一代）。根據(jù)高通數(shù)據(jù)顯示，其 2021 年汽車芯片在手訂單逾 80 億美元，主控芯片月出貨量高達(dá)數(shù)百萬(wàn)顆。國(guó)產(chǎn)廠商方面，華為和地平線分別憑借麒麟 990A 和征程 2 快速出圈，華為與高通類似，擁有強(qiáng)大的研發(fā)、萬(wàn)物互聯(lián)的鴻蒙生態(tài)以及不遜于高通的迭代能力，極狐阿爾法 S 是首款搭載麒麟 990A 的車型，單顆芯片可同時(shí)驅(qū)動(dòng)12.3 英寸液晶儀表、20.3 春 4K 觸控屏以及 8 寸的 HUD，整體算力達(dá)到3.5TOPS（高通最新座艙芯片 SA8155P 為 3TOPS）。而地平線也因其開放的開發(fā)平臺(tái)和完備的工具鏈?zhǔn)艿街鳈C(jī)廠青睞，其征程 2 座艙芯片已獲得長(zhǎng)安 UNI-T車型定點(diǎn)。


（2）自動(dòng)駕駛芯片

芯片結(jié)構(gòu)：以“CPU+GPU+NPU”的 SoC 異構(gòu)方案為主。以英偉達(dá)自動(dòng)駕駛主控計(jì)算芯片 Xavier 系列為例，該 SoC 芯片主要包含控制單元、計(jì)算單元、AI 加速單元三大模塊：（1）控制單元（CPU）：基于 ARM 架構(gòu)的 8 核 Carmel CPU；（2）計(jì)算單元（GPU）：基于 NVIDIA Volta 架構(gòu)，在 20W 功率下單精度浮點(diǎn)性能可達(dá)到 1.3TFLOPS，Tensor 核心性能為 20TOPS，當(dāng)功率提升到 30W時(shí)，算力可達(dá)到 30TOPS，性能強(qiáng)勁且具有可編程性；（3）ASIC（AI 加速單元）：包含深度學(xué)習(xí)加速器（DLA，Deep Learning Accelerator）和可編程視覺加速器（PVA，Programmable Vision Accelerator）兩個(gè) ASIC 芯片，旨在提高CPU 性能（perf/watt）。

競(jìng)爭(zhēng)格局：按照供應(yīng)方式可以分為軟硬一體式解決方案和開放式解決方案兩大陣營(yíng)。其中，英特爾（Mobileye）和華為是國(guó)內(nèi)外自動(dòng)駕駛軟硬一體式解決方案提供商的代表，即將傳感器、芯片、算法綁定銷售的全家桶式方案。該方案優(yōu)勢(shì)是能夠幫助自研能力不足的主機(jī)廠快速上車量產(chǎn)，其中 Mobileye 系列芯片截至 2019 年底出貨 5400 萬(wàn)，全球 ADAS 市場(chǎng)占有率約為 70%（2019 年），特斯拉早期便在 Autopilot HW1.0 中采用 Mobileye EyeQ3 作為自動(dòng)駕駛主控芯片。

此外，華為也宣布提供全棧式解決方案，華為 MDC 計(jì)算平臺(tái)采用“統(tǒng)一硬件架構(gòu)，一套軟件平臺(tái)，系列化產(chǎn)品”，將在極狐阿爾法 S 上率先落地量產(chǎn)。英偉達(dá)和地平線是國(guó)內(nèi)外自動(dòng)駕駛開放式解決方案供應(yīng)商的代表，二者均擁有完全開放的生態(tài)和完備易用的工具鏈，OEM 廠商可以在芯片、算法中的任意層次購(gòu)買服務(wù)。目前，英偉達(dá)自動(dòng)駕駛解決方案已被眾多新勢(shì)力廠商及自主品牌所采用，包括小鵬、理想、蔚來(lái)等新勢(shì)力品牌，以及上汽智己等自主品牌；地平線在自動(dòng)駕駛落地方面也在持續(xù)推進(jìn)當(dāng)中，目前已宣布在理想 ONE 中取代Mobileye 成為新的自動(dòng)駕駛主控芯片供應(yīng)商，將搭載兩顆征程 3 自動(dòng)駕駛芯片。我們認(rèn)為在智能汽車行業(yè)發(fā)展初期，部分 OEM 廠商會(huì)綜合考慮成本、開發(fā)周期、系統(tǒng)穩(wěn)定性等因素而選擇軟硬件一體式解決方案；當(dāng)行業(yè)邁向成熟階段，頭部 OEM 廠商已具備相當(dāng)程度算法開發(fā)能力，將會(huì)傾向于選擇更為開放的計(jì)算平臺(tái)，在完善的開發(fā)工具鏈之上結(jié)合場(chǎng)景自研算法，以滿足差異化需求。

（3）車身控制芯片

芯片結(jié)構(gòu)：車身控制芯片對(duì)算力要求較低，通常以 8 位或 32 位的 MCU 芯片為主。車身控制域的本質(zhì)是在傳統(tǒng)車身控制器（BCM）的基礎(chǔ)上，集成了無(wú)鑰匙啟動(dòng)系統(tǒng)（PEPS）、紋波防夾、空調(diào)控制系統(tǒng)等功能。因而其中的主要芯片仍以車規(guī)級(jí) MCU 為主。根據(jù)芯片數(shù)據(jù)吞吐量的不同，車規(guī)級(jí) MCU 主要可分為 8 位、16 位以及 32 位三種。其中，8 位工作頻率在 16-50MHz 之間，具有簡(jiǎn)單耐用、低價(jià)的優(yōu)勢(shì)，主要應(yīng)用于車窗、車門、雨刮等車身控制領(lǐng)域；32 位MCU 工作頻率最高，處理能力、執(zhí)行效能更好，應(yīng)用也更廣泛，主要應(yīng)用于動(dòng)力域、座艙域等。

同時(shí)，由于 8 位的 MCU 的效能持續(xù)提升，目前已滿足為低階的 16 位 MCU 的應(yīng)用需求，疊加 32 位 MCU 成本的逐漸降低，雙重因素作用下 16 位 MCU 的市場(chǎng)份額正逐步萎縮。根據(jù) HIS 數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，2025 年全球車規(guī)級(jí) MCU 市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 73.5 億美元，其中 32 位 MCU 占比將達(dá)到 76.6%。

競(jìng)爭(zhēng)格局：外資廠商高度壟斷，行業(yè)“缺芯”事件背景下國(guó)內(nèi)廠商正加速崛起。根據(jù) HIS 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，外資廠商憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)已高度壟斷全球車規(guī)級(jí) MCU 市場(chǎng)，具體包括恩智浦（14%）、英飛凌（11%）、瑞薩電子（10%）等。而在 2020 年末以來(lái)，汽車行業(yè)“缺芯”事件加劇，進(jìn)口 MCU 存貨緊俏且價(jià)格高企。在此背景下，國(guó)內(nèi)車規(guī)級(jí) MCU 市場(chǎng)正加速進(jìn)口替代。目前，國(guó)內(nèi)成熟的車規(guī)級(jí)MCU 供應(yīng)商包括比亞迪電子、杰發(fā)科技、芯旺微等。