汽车芯片厂商的新变局

  点击数:333  发布时间:2020-06-24 10:50
如今,智能汽车时代的来临,使得包括ST、NXP、英飞凌和瑞萨在内的众多车载MCU厂商,开始发力自动驾驶之类的方案。近日,恩智浦半导体和台积电宣布合作协议,恩智浦将在下一代高性能汽车平台中采用台积电的5nm制程。AI芯片的本地化研发创新、汽车制造商对芯片的重视、市场需求的多元化等诸多因素,使得汽车这个赛道各路群雄相会,有英特尔、英伟达和高通这样的跨界新进巨头,也有黑芝麻、芯驰科技、地平线等表现不俗的初创企业,整车企业如北汽和大众也来凑热闹,所有这些动作让传统汽车芯片巨头多少有些“吃力”。无疑,汽车芯片领域正在开辟一个多样化的、充满挑战的新战场!
关键词:汽车芯片 ,自动驾驶 ,智能汽车

如今,智能汽车时代的来临,使得包括ST、NXP、英飞凌和瑞萨在内的众多车载MCU厂商,开始发力自动驾驶之类的方案。近日,恩智浦半导体和台积电宣布合作协议,恩智浦将在下一代高性能汽车平台中采用台积电的5nm制程。AI芯片的本地化研发创新、汽车制造商对芯片的重视、市场需求的多元化等诸多因素,使得汽车这个赛道各路群雄相会,有英特尔、英伟达和高通这样的跨界新进巨头,也有黑芝麻、芯驰科技、地平线等表现不俗的初创企业,整车企业如北汽和大众也来凑热闹,所有这些动作让传统汽车芯片巨头多少有些“吃力”。无疑,汽车芯片领域正在开辟一个多样化的、充满挑战的新战场!

汽车芯片格局被打破

几十年来,汽车芯片市场一直被恩智浦、德州仪器、瑞萨半导体等汽车芯片巨头所垄断,外来者鲜有机会可以入局。但随着汽车行业加速进入智能化时代,尘封数十年的汽车芯片市场格局正在被打破。尤其是特斯拉FSD芯片的推出,一场围绕高级别自动驾驶的商业大战已经打响。英特尔、英伟达、高通等新进入者率先抢占新周期先机。

英特尔于2017年收购了以色列公司Mobileye,如今,凭借Mobileye的EyeQ自动驾驶芯片,英特尔已经赚得盆满钵满。今年4月,英特尔透露,EyeQ自动驾驶芯片已经卖出5400万枚,被搭载在全球超过5000万辆汽车上。2019年,自动驾驶芯片成为英特尔最大增长的业务板块,营收同比增长26%至近10亿美元,并让英特尔收获了全球70%的辅助驾驶(ADAS)市场份额。

Mobileye在L2+级自动驾驶(辅助驾驶)领域长期称霸。如今,Mobileye的EyeQ技术路线图已到了第五代。

从2016年的Drive PX2 Auto Chauffer,到2017年的Drive PX Pegasus,再到如今的Drive AGX Orin,英伟达已经连续3次喊出了“支持L5级别自动驾驶”的口号。今年GTC 2020大会上,英伟达发布了第八代核弹级Ampere(安培)架构,基于7nm制程的GPU,将AI训练和推理性能提高20倍。随着NVIDIA Ampere架构的推出,NVIDIA DRIVE平台也彻底实现了从入门级ADAS解决方案到L5级自动驾驶出租车(Robotaxi)系统的全方位性能提升。

在自动驾驶领域,高通也不能落下,近几年,眼看智能手机市场“触顶”信号越发明显,高通看中了自动驾驶的广阔市场。我们都知道那笔芯片史上最大的并购案,2016年,高通拟以440亿美元天价收购半导体公司恩智浦(NXP),最终因反垄断未成功,但并未阻止高通进驻自动驾驶的决心。在今年CES 上,高通带来了骁龙Ride平台,安全标准达到最高ASIL-D级,可实现L1-L4级别自动驾驶,直接切入ADAS市场,未来通过增加算力,高通也能切入全自动驾驶。

这样看来,巨头们纷纷入局自动驾驶,汽车芯片领域必将风起云涌。英特尔携得力干将Mobileye一路高歌猛进,英伟达有GPU为其自动驾驶保驾护航,高通在基带上的优势使其拥有更强的垂直整合能力。当然巨头入局将有利于自动驾驶汽车更快更好地落地,而且能够推动技术更快地向前推进。

汽车芯片厂商向先进工艺迈进,国内厂商机会来临

在工艺上,传统汽车芯片与消费类电子相比要落后几代,瑞萨最新的汽车微控制器系列RH850采用瑞萨40nm工艺制造;ST最新的高性能32位汽车微控制器系列Stellar采用的是ST 28nm FD-SOI技术。过往这些传统芯片厂商都采用自家的工艺,但随着半导体制造技术的进步,AI/ML的计算需求往往需要10/7/5nm的芯片制程支持,因此主流的汽车芯片厂商开始向7nm及以下工艺挺进,所以开始拥抱台积电。

NXP此次与台积电合作,一举跨越到5nm对整个汽车芯片行业来说都是一个质的飞跃。而且时间节点相对靠前,NXP预计2021年推出基于5nm工艺的下一代汽车级芯片。对NXP来说,这将是一次重新站到汽车芯片行业“制高点”的绝佳机会。

NXP汽车加工执行副总裁兼总经理Henri Ardevol表示,随着“大规模并行创新”在汽车工业中发生,汽车OEM厂商必须应对其汽车架构中“爆炸式的软件、极其昂贵的材料和改进的安全性”。汽车厂商需要简化各控制单元间高级功能的协调,灵活、无缝地定位并转换应用,以及在关键安全环境中执行。

借助台积电5 nm技术的增强版N5P的新汽车处理平台,恩智浦希望将OEM的“逐个讨论”的话题转移到“整车”的讨论中。恩智浦希望这将使OEM拥有有意义的路线图,使他们能够简化软件开发和安全设计。与前一代7nm制程相较,N5P制程其速度提升约20%,功耗降低约40%,同时拥有业界全面的设计生态系统的支持。

Tirias Research首席分析师Kevin Krewell认为,恩智浦“绝对需要增强其架构产品,才能与Mobileye,高通,Nvidia,瑞萨等竞争。”

拿Mobileye来说,目前其正在研发的第五代SoC EyeQ5,作为视觉中央计算机执行传感器融合的完全自主驾驶车辆(要求leve5),将在2020年上路。为了满足功耗和性能目标,EyeQ SoCs采用最先进的VLSI工艺技术节点设计——在第5代采用的是7nm FinFET制程。

英特尔计划将EyeQ5与Atom处理器结合起来,开发用于自动驾驶的人工智能计算平台。EyeQ5还可以进行传感器融合,处理来自各种传感器的数据。Mobileye认为,两个EyeQ5 soc和一个英特尔Atom处理器就足以实现5级自动驾驶。

其次是英伟达发布的下一代自动驾驶汽车平台DRIVE AGX Orin,这是一个用于自动驾驶车辆和机器人的高度先进的软件定义平台。它提供200个TOPS的性能,是前一代Xavier的7倍。Orin旨在处理自动驾驶车辆和机器人中同时运行的大量应用程序和深度神经网络,同时达到系统安全标准,例如ISO 26262 ASIL-D。DRIVE AGX Orin预计将于2022年在三星的8nm LPP工艺上开始大规模生产。

随着传统汽车芯片巨头开始拥抱代工厂商,工艺逐渐趋于统一化,再加上国外厂商如Imagination和索喜(Socionext)等公司为中国公司提供支持和帮助,也在加速国产车规级芯片的落地。国内的芯驰科技在近日发布的智能座舱芯片X9中便采用了Imagination的PowerVR Series9XM图形处理器(GPU),目前该芯片已完成流片并成功启动。

除了初创芯片企业,整车企业对造芯的热情也很高,此前,大众CEO宣布了一项雄心勃勃的策略,表示将把旗下每辆汽车的电子控制单元(ECU)从现在一辆车约70个的数量减少到只有3个,而且要自己开发几乎所有所需的软件。如果此举成功,那么必将使得其汽车供应链中许多环节变得多余。负责该车厂数字技术开发之大众集团管理委员会成员Christian Senger在今年夏天举办的一场活动中,对旗下供货商表示:“我其实只需要你们之中的一半。”

今年5月,北汽携手Imagination成立北京核芯达科技有限公司,将专注于面向自动驾驶的应用处理器和面向智能座舱的语音交互芯片研发,为以北汽集团为代表的国内车企在汽车芯片领域提供先进解决方案。这也有可能开拓整车企业与国际芯片巨头跨界合作的新范式,有望打造车规级芯片高地,加速车载芯片进步。

在GPU领域,自2006年以来,Imagination一直是先进汽车产品的关键推动者。Imagination在5月20日宣布,公司成功通过HORIBA MIRA对其功能安全管理系统进行的审查之后,已获得ISO 26262流程一致性认证。据了解,其图形处理器(GPU)已经授权给多家领先的汽车应用处理器供应商,包括电装(DENSO)、瑞萨(Renesas)、索喜(Socionext)、德州仪器(TI)等。截至目前,这些公司已经出货数千万颗芯片,使Imagination在汽车应用处理器领域的市场份额超过了50%。

索喜(自富士通时代起)在汽车电子设计方面拥有长达十五年的经验积累,可为市场提供车规级芯片设计、测试、量产及可靠性提升把控等服务。在车载定制SoC领域,Socionext拥有丰富的产品经验,并广泛应用于前置摄像机、ADAS传感器、环视监控器、HUD抬头显示器、后座娱乐和停车辅助等。

国内厂商今年在车规级芯片上小有成就

自动驾驶车辆所收集的海量数据,需要有一个“大脑”去处理运算,车规级芯片在此起了关键作用。然而长久以来,车规级芯片市场一直被国外巨头垄断。但人工智能时代,不管是芯片巨头还是初创公司,几乎站在同一条起跑线上。在当前的大背景下,国内涌现了一批优秀车载芯片厂商,包括地平线、芯驰科技、黑芝麻、裕太车通等等。更振奋人心的是,一个又一个的国产车规级芯片在今年陆续落地,不断地秀出国产实力。

在今年的CES上,地平线正式发布了其Matrix2自动驾驶计算平台。随着 Matrix 2上市,地平线在自动驾驶方向的商业化规模有望获得进一步增长。2019年8月,地平线发布了中国首款车规级AI芯片——征程二代Journey 2,采用台积电 28nm 制程工艺,每TOPS算力可达同等算力GPU的10倍以上,视觉感知可以实现识别精度>99%,延迟<100 毫秒。征程二代主要面向ADAS市场感知方案,这是一款已经步入商业化阶段的成熟芯片。

基于自研计算平台与产品矩阵,目前地平线已支持 L2、L3、L4 等不同级别自动驾驶的解决方案。在智能驾驶领域,地平线同全球四大汽车市场(美国、德国、日本和中国)的业务联系不断加深,目前已赋能合作伙伴包括奥迪、博世、长安、比亚迪、上汽 、广汽等国内外的顶级 Tier1s,OEMs厂商。

5月28日,芯驰科技对外发布三款车规级芯片——X9、V9、G9,提供针对汽车的协同一体化解决方案,包括智能座舱、智能驾驶、中央网关三大应用。芯驰科技称,他们已经与多家OEM和Tier1进行战略合作,今年下半年实现小批量测试,明年产品可以正式上车。

据了解,芯驰科技已经完成ISO9000的相关认证,是中国为数不多通过ISO 26262 功能安全管理体系认证的半导体设计企业,也是中国第一家获得TüV莱茵颁发的ISO 26262:2018版功能安全管理体系证书的企业。

2020年6月15日晚,时隔不到一年,继黑芝麻科技华山一号发布以后,黑芝麻又发布了两款华山二号产品,分别是华山二号A1000和华山二号A1000L。两颗芯片都采用台积电16nm制程制造,支持车规级AEC-Q100标准和支持多项传感器。

华山二号A1000对标特斯拉,具有8个CPU核,单颗可提供40 TOPS的算力,能效比大于5 TOPS/W,黑芝麻智能科技创始人兼CEO单记章表示,这是全球顶尖的包含功能安全的高性能车规级SOC芯片,是中国第一颗也是到今天唯一的能够量产的,满足自动驾驶L3/L4级别要求车规级芯片。目前L3级别以上的自动驾驶芯片能够真正量产的只有Tesla(特斯拉),华山二号A1000真正实现了在L3级别上对标Tesla。不仅如此,其功耗仅有Tesla全自驾芯片的四分之一,面积只有三分之一,成本也只有四分之一,是一款高性价比落地产品。

联合创始人兼 COO 刘卫红在发布会上提到,到2021年底,搭载黑芝麻华山二号芯片的车型或将正式量产。

除了自动驾驶车规级芯片,今年4月份,华为投资的裕太车通YT8010A以太网物理层芯片通过AEC-Q100 Grade 1车规认证。YT8010A 车规级百兆以太网PHY芯片,是符合IEEE100BaseT1标准的车载以太网物理层芯片, 此次成功通过AEC-Q100 Grade 1 车规认证,是国内当前最高水平的车载芯片之一。

另外,去年的华为全连接大会上,在自动驾驶领域,华为轮值CEO徐直军谈到,为了满足自动驾驶车规级需求,华为今年会发布MDC 610,后续还会有620、630。

对于国内一众车规级芯片来说,量产上市,将是最后一道关。

来源:半导体行业观察

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