车载芯片有什么样的机会，值得与欧美大厂贴身肉搏？
自动驾驶的发展离不开汽车芯片，但目前，全球近70%的汽车芯片市场份额由国际前十芯片企业占据，中国本土能生产的汽车芯片较多是中低端产品，在全球整体市场份额占了不到3%。在经历超过一年的汽车芯片缺货和涨价，本土企业迎来市场窗口期。
汽车芯片到底有多少种？设计和制造难在哪？国内公司又有哪些机会？本文系 “1000家硬科技公司”栏目第4篇，关注车规级处理器公司芯驰科技。
付斌丨作者
李拓丨编辑
果壳硬科技团队丨策划
智能汽车绕不开的四种芯片
芯片“上车”并非易事，一款车规级芯片除了要保证性能、功耗、成本等基本指标，更重要是关注安全性、可靠性、长效性三个核心指标。
目前，行业更多通过AEC-Q100和ISO26262两个标准对芯片各项指标进行了规范：前者几乎已经是强制性标准，后者虽非强制执行，但随着汽车智能化功能日趋丰富，系统越来越复杂，该标准已成为汽车OEM供应链的准入门槛。ISO26262 标准将安全综合等级分为ASIL A/B/C/D四个档位，只有满足相应等级的所有要求才能称之为“车规认证”，若满足部分则只是“车规预备”。
随着汽车快速智能化，当前整车功能模块数量急速增加，导致控制需求增多，汽车开始采用域控制架构（按照功能划分不同控制区域的方法）：智能驾驶SoC（系统级芯片）、智能座舱SoC、中央网关SoC控制对应三大区域，单片机芯片（MCU）控制细分模块。这种架构像乐高一样，把整车散落的功能拼接成协调的整体。
智能驾驶SoC
智能驾驶SoC是汽车ADAS（高级驾驶辅助系统）的“大脑”，负责调度管理ADAS的所有硬件资源。
由于ADAS与人身安全挂钩，为提高识别精度，车企正增加车身传感器、摄像头、激光雷达等感知器件的数量。这导致AI推理和图像处理对算力需求增长，因此智能驾驶SoC成为制程和规格最高的车内芯片类型，一些智能驾驶SoC正在从16nm向7nm和5nm过渡。
智能驾驶SoC长期被国外巨头把持，国内处于量产初期。
主流玩家计算芯片解决方案对比
图源丨各公司官网、开源证券研究所
智能座舱SoC
自动驾驶使汽车从单一出行工具变为移动第三空间，传统座舱的转型关键词是“智能”。智能座舱将融合人工智能、自动驾驶、AR等新技术，实现中控、液晶仪表、抬头显示（HUD）、后座娱乐等多屏融合交互体验。
2015年以前，座舱主要以MCU或低算力SoC为控制的主力。随着功能逐渐丰富，高算力智能座舱SoC成为主流。
智能座舱基础架构
图源丨IHS Markit、湘财证券研究所
智能座舱SoC领域，国外巨头占据主要市场，国产芯片从2019年开始陆续量产。与传统模拟芯片、电源管理芯片、MCU的国产替代思路不同，车载系统在打造流畅交互操作的同时，算力需求也在扩张，国内新晋企业普遍采用新技术和工艺，以取得最佳的性能。
根据IHS预测，2021年全球智能座舱市场规模将超过400亿美元（约合2537亿元人民币），中国智能座舱市场规模约500亿~600亿元人民币，未来10年将保持12%左右的平均增速。根据前瞻经济学人预计，2025年我国智能座舱市场空间将突破1000亿元人民币[1]。
目前与未来常见座舱 SoC 算力统计表
图源丨佐思汽研
主流智能座舱芯片统计表
制表丨果壳硬科技
智能网关SoC
汽车智能化使得系统日益复杂，车内则以总线（连接不同部件的信息传送公共通路）形式承载庞大的通信需求。车内总线包括CAN、CAN-FD、LIN、蓝牙、车载以太网等，不同区域使用总线类型不同。
以往，网关（网络互连设备）普遍集成在组合仪表或供电控制单元内。近几年，网关不仅要承担车内网络通讯总线路由的工作，还开始承担更多复杂功能数据的处理，使用独立智能网关SoC作为网关的核心已经成为市场主流。
这类SoC的性能不像智能座舱SoC和智能驾驶SoC那么高，但对实时性和安全性有很高的要求，因此普遍会在SoC内集成Arm Cortex-R（主打实时和安全的CPU）系列核心。
总线性能全对比：车载以太网将成新一代车辆主干网络
图源丨搜狐汽车研究室、中国市场学会（汽车）营销专家委员会研究部、开源证券研究所
车规级MCU
相比自动驾驶SoC，MCU看似低调，其实非常重要，它是功能模块的控制芯片，会分布在各个环节。没有MCU的汽车如同失去了“肌肉控制”，无法顺畅执行主控芯片的命令。
关于MCU的细节，果壳硬科技曾在文章《这种全球疯抢的芯片，国产替代有何机会和难题》中详细解析。
真正量产的高可靠芯片
纵观国内汽车芯片新晋玩家，一些会从车规级MCU做起，逐渐进入车规级SoC领域；另一些企业则选择相对容易起步的智能座舱SoC或中低端车规级SoC做起。
笔者注意到，芯驰科技的产品覆盖上述所有类型芯片。据芯驰科技副总裁徐超介绍，公司的研发团队是整建制的，拥有10~20年量产经验，可以直接交付量产级产品，定位和卖点是安全可靠性极高。
2020年芯驰科技发布并量产了智能座舱SoC X9系列、智能驾驶SoC V9系列、智能网关SoC G9系列。
智能座舱X9系列上市时，对标量产座舱市场最高性能的100K DMIPS（主要用于测整数计算能力），同时实现了从低端到高端的Pin-to-Pin（引脚对引脚）兼容。
智能驾驶V9系列是基于机器视觉和人工智能的高级辅助驾驶和自动驾驶系列芯片，2023年将会推出面向L4/L5应用的500~1000 TOPS（处理器运算能力单位）算力芯片。
智能网关G9系列利用多核异构架构，将不同属性晶片组合封装在一颗芯片上，实现3~4个处理器的功能，并采用跨域融合设计（座舱正从域控走向跨域融合）和自主数据包处理引擎IP。
芯驰科技车载SoC产品图
制图丨果壳硬科技
资料来源丨芯驰科技官方网站[2]
徐超表示，汽车缺芯最多的并不是SoC而是MCU，因此2022年3月芯驰科技将会推出面向仪表、电子后视镜、抬头显示的ASIL D级MCU，以及面向T-Box、车身控制、空调、灯光的ASIL B级MCU，整个MCU系列将主打高可靠性。
值得一提的是，芯驰科技作为芯片供应商，还开发了一套超轻量的UniOS。该OS是目前制程节点上唯一可以支持几乎所有自动驾驶消息框架的方案，无论是普通科技开发者、还是纯粹做算法的公司还是习惯使用AUTOSAR的主机厂，均可在UniOS支撑下开发应用。2022年Q4，芯驰科技将发布200TOPS算力的车规级处理器，以及配套的开放平台和生态系统。
芯驰科技产品发布路线图
制图丨果壳硬科技
没有“包袱”的新晋玩家
芯驰量产的X9、V9、G9三个系列SoC均采用16nm制程。徐超为此解释，至今为止16nm依然是真正通过车规认证和规模化量产验证的最先进节点，纳米数越小的确能够获得越好的性能，但7nm及以下的先进节点，无论是驱动能力，还是抗干扰性上，目前还未经过充分的验证。
“芯驰科技一直强调可靠性和安全性，不像消费芯片，车内芯片不能接受崩溃和死机，涉及人身安全的自动驾驶尤其如此。”
笔者还注意到，在算力提升下智能座舱SoC和智能驾驶SoC的重合度越来越高，二者界限愈加模糊，同时X9、V9、G9三个系列SoC在异构集成（将不同内核封装在一颗芯片上）上拥有一定的相似度。
徐超坦言，芯驰科技也已看到这种趋势，主机厂也提出了舱控一体、舱驾一体的概念，芯片在组合过程中会出现融合的趋势。芯驰科技考虑了平台化设计的概念，当前面世的三种SoC以及未来规划的产品的软件兼容性，系统设计的延续性和复用性非常大，可扩展平台能够加速芯片产品设计，降低系统研发成本和周期。
国外芯片厂商有自己的“包袱”，全球三大家MCU厂商各自投入了几十、上百亿美金研发自己的架构，有些架构已经在市场应用10~20年了，假如在这个时间点更新到最新制程上，不仅要考虑自身投入，还要考虑客户工具链的投入。芯驰科技则没有这种顾虑，不仅可以提供兼容性更好的架构，还可以使用最先进制程来提供较好的频率。
不做简单国产替代
芯驰科技的定点项目已经覆盖了全国超过70%的车厂，芯驰科技首席品牌官陈蜀杰表示，2018年6月成立至今完成了50多家的客户定点项目，实现50万片的Tier1单笔订单，积累了100多项知识产权，并参与多项国际车规级芯片标准制定。“虽然眼下缺芯话题很火，但芯驰科技不是想去做一个简单的国产替代。”
她解释道，取得这种成功“天时”“地利”“人和”缺一不可。“天时”指的是汽车智能化节奏加快和芯片缺货两个机会，“地利”指的是芯驰科技利用成本优化、软硬件协同优化、本土化的独特服务模式、丰富的车规生态圈等优势快速完成量产，“人和”指的是研发团队平均经验超过12年，可以规避从研发到量产每个环节的“坑”，稳妥地把控生态和上游供应链。
“其他企业的梦想都是放在L5（NHTSA和SAE划分的自动驾驶等级，分为L0-L5六档）的自动驾驶上，但芯驰科技走了最艰难的路，从L2开始与欧美大厂贴身肉搏。”芯驰科技自动驾驶负责人陶圣表示，这是因为公司希望能够陪客户一起完成自动驾驶从L2逐步走向L3/L4/L5的迅速量产。
“我们认为2023年将是自动驾驶芯片L3的量产年代，2025年将是自动驾驶芯片L4规模研发的时代。”陶圣强调，自动驾驶发展速度总是比想象中快，芯驰科技的芯片和算法都在不停进步，未来始终会在可实现的前提下为客户提供最有性价比的方案。
关于芯驰科技
芯驰科技公司概况
制图丨果壳硬科技
参考文献：
[1] 前瞻经济学人：2021年中国智能座舱行业市场规模与发展趋势分析 未来智能座舱将成为千亿市场. 2021.09.03. https://xw.qianzhan.com/analyst/detail/220/210903-e5d28016.html
[2] 芯驰科技官方网站：http://www.semidrive.com/
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