難啃的汽車芯片，需要更有力的芯片IP

過去，發(fā)動機、燃油構(gòu)成一輛車。

現(xiàn)在，電機和芯片構(gòu)成一輛「聰明」的汽車。

據(jù)汽車之心了解，如今一輛智能汽車會搭載 1000——2000 顆主控芯片，是傳統(tǒng)燃油車 1 倍以上。

芯片猶如構(gòu)筑智能汽車的一磚一瓦，在用戶體驗側(cè)更是如此，芯片帶來的體驗從沒有坐上車時就開始了：車輛無鑰匙啟動，車門把手里小小的 MCU 決定了車門響應(yīng)速度；進入車內(nèi)后手指劃過中控大屏，考驗著座艙芯片的算力。

汽車的中控屏從小屏變成大屏，儀表盤從指針變成 HUD，芯片正在決定智能座艙、智能駕駛以及眾多車內(nèi)硬件的反應(yīng)與感知能力。

汽車芯片無處不在，追溯一顆汽車芯片的誕生最容易忽略的就是芯片 IP 設(shè)計環(huán)節(jié)。

芯片 IP 即經(jīng)過驗證的、可重用的芯片功能模塊。

可以理解為，IP 設(shè)計為一顆芯片的誕生提供了最為核心的內(nèi)核，將不同組件的 IP 組合構(gòu)成完整的芯片版圖。

芯片若為智能汽車的血液，那么芯片 IP 設(shè)計即為造血干細胞。

日前，在安謀科技的智能物聯(lián)生態(tài)研討會上，Arm 汽車事業(yè)部亞太區(qū)高級市場總監(jiān)鄧志偉在研討會上作出判斷：

隨著汽車實現(xiàn)的功能越發(fā)復(fù)雜、傳感器越來越多，芯片與汽車的實時性、相依性將變得越來越強。

一顆汽車芯片是如何煉成的？可以預(yù)見的是芯片 IP 廠商與主機廠、芯片廠商、軟件算法廠商的生態(tài)組合將影響智能汽車格局。

對此，汽車之心與安謀科技智能物聯(lián)及汽車業(yè)務(wù)線負責(zé)人趙永超、杰發(fā)科技產(chǎn)品市場總監(jiān)王璐有了一場深入的交流。

01 、難啃的汽車芯片，承接 Arm 生態(tài)來破題

「新四化」、「軟件定義汽車」為汽車行業(yè)帶來了翻天覆地的變化，汽車芯片成了任何芯片廠商都難以忽略的蛋糕。

可以看到，不少曾以安防、手機為主要業(yè)務(wù)的芯片廠商開始涉足汽車芯片，同時，長期深耕汽車領(lǐng)域的芯片廠商也開始向更高算力的座艙駕駛芯片、自動駕駛芯片一路狂飆。

自 Arm 成立時就開始以芯片 IP 設(shè)計服務(wù)傳統(tǒng)車企，30 年后，當(dāng)中國市場已成為智能汽車主戰(zhàn)場，Arm 正在攜手安謀科技，漸漸領(lǐng)跑這場中國智能汽車產(chǎn)業(yè)的馬拉松。

一組來自瑞銀的數(shù)據(jù)顯示，2022 年中國自動駕駛主機廠在全球占比 17%，預(yù)計 2030 年占比將達 33%。

中國智能汽車潛力已經(jīng)外露，據(jù)汽車之心了解，今年上半年，在安謀科技新增的客戶中，有一半是來自汽車芯片領(lǐng)域。

汽車芯片是一條難啃的賽道。

汽車芯片必須要先過質(zhì)量關(guān)、速度關(guān)。相比于普通消費級芯片 2—5 年的使用壽命，汽車芯片使用壽命至少要達到十年以上，因而汽車芯片在流程管控中與消費級芯片天差地別，十分嚴格。

據(jù)王璐介紹，在汽車芯片制造中，從前端導(dǎo)入時就必須完全依照汽車流程開發(fā)，同時還必須滿足汽車功能安全、信息安全等專業(yè)認證規(guī)范的車規(guī)級要求。

具體而言，汽車芯片除了要遵循 AEC-Q100 系列標(biāo)準(zhǔn)外，還要滿足汽車功能安全性等級（ASIL）的要求，等級從 ASIL-D 級至 ASIL-A 級芯片功能安全性也從高到低。

比如安全氣囊、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等相關(guān)的汽車芯片會要求 ASIL-D 級，車身大燈等零件則需 ASIL-B 級。

追溯汽車芯片設(shè)計及研發(fā)就會發(fā)現(xiàn)，汽車芯片還要保證「快工也能出細活兒」。

「車規(guī)級的嚴格要求還會前置到芯片 IP 設(shè)計中?！箵?jù)趙永超介紹，芯片設(shè)計至少要以 8 年為周期去揣摩行業(yè)的變化，如何在長時間維度里做到 IP 產(chǎn)品仍能夠響應(yīng)芯片廠商、主機廠的產(chǎn)品需求，是不小的挑戰(zhàn)。

換句話來說，漫長的產(chǎn)品生命周期，對上游的芯片設(shè)計廠商提出了更高要求——芯片 IP 廠商要能夠提供長期的技術(shù)支持、穩(wěn)定的供貨時間和產(chǎn)品迭代。

而左手握有 Arm IP、右手持有自研 IP 的安謀科技，正不斷為汽車芯片廠商打造完整而穩(wěn)定的產(chǎn)品庫。

一方面，安謀科技作為 Arm IP 進入中國市場的唯一渠道，為汽車芯片廠商提供了完整的 Arm 生態(tài)系統(tǒng)支持。

另一方面，因為植根于中國，安謀科技能更及時、更深入地發(fā)掘和理解國內(nèi)客戶需求，并在提供高度定制化服務(wù)方面具備天然的優(yōu)勢，包括「周易」NPU、「星辰」CPU、「山?！筍PU 以及「玲瓏」VPU 在內(nèi)的四大自研產(chǎn)品線，與 Arm IP 互補配合，能夠提供面向汽車、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施、智能物聯(lián)網(wǎng)等新興市場的定制化方案和服務(wù)。

目前，汽車芯片仍屬于差異化競爭的增量市場，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測算，從 2020 年起中國汽車芯片的需求量就達到了 196.3 億顆，此后兩年間也保持著高速增長態(tài)勢。

面對與日俱增的需求，安謀科技與 Arm 就像兩塊各有長板的拼圖組合在了一起，助力國產(chǎn)汽車芯片廠商形成優(yōu)勢，加速其產(chǎn)品創(chuàng)新與落地的進程。

02?、進擊的中央集成架構(gòu)，需要更有力的芯片 IP

汽車芯片的繁榮是汽車走向中央計算架構(gòu)的必然結(jié)果。

在王璐和趙永超兩位摸爬滾打多年的行業(yè)「老兵」看來，在分散式電子電器架構(gòu)走向中央計算架構(gòu)的過程中，汽車芯片的進化也可以劃分為三個時代。

第一個時代：在傳統(tǒng)分散式電子電氣架構(gòu)中，芯片由少變多，質(zhì)量要求寬松。

在這個時期汽車軟硬件分離，各服務(wù)之間通信接口標(biāo)準(zhǔn)化，不依賴于平臺實現(xiàn)功能。大大小小的 ECU 總數(shù)可以達到上百個之多，負責(zé)調(diào)節(jié)整合各 ECU 功能的 MCU 也日益增多，帶來汽車芯片的起量。

第二個時代：域控制器電子電氣架構(gòu)，芯片趨于穩(wěn)定，算力需求增加。

將功能相似、分離的 ECU 整合到處理器硬件平臺上，MCU 數(shù)量進一步縮減，但對于芯片的整合能力、算力需求進一步增加。

目前智能汽車所處的階段正是域控制器時代，近兩年行泊一體、艙駕一體成為新趨勢，講究芯片算力復(fù)用，而底盤、動力傳動系統(tǒng)和車身舒適電子系統(tǒng)的域主控處理器，其算力需求已經(jīng)達到 10000DMIPS-15000DMIPS 左右。

第三個時代：中央計算機構(gòu)，向芯片要性能、要算力、要安全。

到了這一時期汽車 EE 架構(gòu)講進一步簡化，引入 SOA 化設(shè)計開放軟件平臺實現(xiàn)軟硬件解耦，但同時也對車載 SoC 芯片提出更高性能、安全等級與集成度的要求。

趙永超曾多次走訪國內(nèi)超過二十家主機廠，他發(fā)現(xiàn)雖然每家主機廠都在關(guān)注域控，但對域控的功能定義都不一樣，這對于芯片廠商并不友好，在定制化的需求下，芯片要符合系統(tǒng)架構(gòu)配置、硬件也要轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的軟件環(huán)境中。

在此背景下，與產(chǎn)業(yè)鏈進一步綁定成為行業(yè)新趨勢。

多位業(yè)內(nèi)人士曾以不同角度向汽車之心表達，未來的產(chǎn)業(yè)競爭其實是生態(tài)競爭，拉通芯片廠商、感知硬件廠商才能形成有競爭力的圈層生態(tài)。

言外之意，配合戰(zhàn)不能少。

而安謀科技的汽車芯片配合戰(zhàn)正在從兩個層面打通，一方面是保證芯片 IP 供應(yīng)的穩(wěn)定性，另一方面是生態(tài)系統(tǒng)的營造。

在當(dāng)天研討會的圓桌論壇中，芯片 IP 穩(wěn)定性被頻繁提及。

有工程師提到汽車芯片流程周期長，最應(yīng)該思考的其中一個問題是，芯片廠商購買 IP 之后漫長的研發(fā)、量產(chǎn)環(huán)節(jié)中，供應(yīng)商是否能夠持續(xù)提供支持。

對于安謀科技來說，與中國本土合作伙伴的緊密配合從十年前就開始了。

杰發(fā)科技是國內(nèi)汽車芯片設(shè)計的領(lǐng)頭羊，也是見證 Arm 芯片內(nèi)核不斷迭代的見證者。

截止 2022 年年底，杰發(fā)科技的四類汽車芯片已覆蓋 500 多款車型，累計出貨量超 2.5 億顆。

王璐回憶道：「從 2013 年開始，我們的芯片就開始采用 Arm 架構(gòu)，從最早的 Cortex-A7 開始，逐漸升級到 A53、A55、A76、R5F 等?！?/p>

基于產(chǎn)品及服務(wù)的穩(wěn)定性，安謀科技的汽車芯片朋友圈正日益「擴圈」。

從生態(tài)角度來看，只有從產(chǎn)品延伸至生態(tài)服務(wù)才能保證技術(shù)的快速迭代與產(chǎn)品穩(wěn)定性。「現(xiàn)在芯片廠商的目標(biāo)并非取代誰，而是誰能持續(xù)不斷地推陳出新」。趙永超說道。

生態(tài)服務(wù)打通的不只是技術(shù)，更是信息的流動。

趙永超表示，在「軟件定義汽車」的背景下，主機廠甚至?xí)鶕?jù)軟件功能的實現(xiàn)要求 CPU 性能，與芯片 IP 廠商對接。

對此，王璐也直言：「現(xiàn)在主機廠越來越懂芯片，主機廠會問選擇哪種具體內(nèi)核、選哪個內(nèi)核有什么具體的理由?！?/p>

言外之意，芯片采用的核心 IP 帶來的朋友圈效應(yīng)逐漸被放大，主機廠也越來越在意上游芯片供應(yīng)商選擇的朋友。

03 、汽車芯片為什么一定要打合作戰(zhàn)？

在智能汽車進入激戰(zhàn)階段，杰發(fā)科技也與安謀科技拉起了一條以核心 IP 為主線的汽車芯片量產(chǎn)競賽。

過去，下游主機廠對于汽車芯片的要求是基本功能滿足需求就可以。

現(xiàn)在，汽車芯片滿足車規(guī)級安全性的同時還要以高迭代速度支持主機廠的研發(fā)要求。

王璐告訴汽車之心，行業(yè)對芯片算力提升要求已經(jīng)從 SoC 芯片延伸到了 MCU 芯片，杰發(fā)科技 MCU 低端產(chǎn)品到高端產(chǎn)品的算力大小跨越了近十倍，直接拉升了對芯片設(shè)計的要求。

王璐直言：「是設(shè)計決定了質(zhì)量，而不是驗證得出質(zhì)量」。

安謀科技從技術(shù)、服務(wù)、生態(tài)三方面為杰發(fā)科技等伙伴提供了有力支持。

車大燈的控制器對芯片可靠性的要求非常高，考驗著搭載于內(nèi)的車規(guī)級芯片，即從芯片頂層設(shè)計再到芯片材料選擇、架構(gòu)處理都要滿足極端高溫下的工程化要求。

杰發(fā)科技采用 Arm IP，研發(fā)出 AC7801x 車規(guī)級微控制器，該產(chǎn)品即便在耐高溫的情況下也保證芯片的正常運轉(zhuǎn)。

量產(chǎn)上車是一件發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的動態(tài)過程，汽車芯片量產(chǎn)之路并非一帆風(fēng)順。

杰發(fā)團隊研發(fā)大核 IP 系列產(chǎn)品時，安謀科技為杰發(fā)科技能夠快速使用新技術(shù)提供了全套的技術(shù)支持服務(wù)。

據(jù)汽車之心了解，安謀科技團隊分兩個板塊，一個版塊負責(zé)研發(fā)、另一板塊負責(zé)市場，目前已經(jīng)接近千人。

其生態(tài)建設(shè)為杰發(fā)科技提供了一個開發(fā)「百寶箱」，尤其在復(fù)雜的大核芯片產(chǎn)品研發(fā)中起到了關(guān)鍵作用。

杰發(fā)科技的旗艦座艙芯片 AC8025 是標(biāo)準(zhǔn)的「大核」產(chǎn)品，其內(nèi)核是來自 Arm 的 A76、A55、R5F 三種「大小核」組合，對芯片內(nèi)核的性能組合、工具鏈都提出了極高的要求。

復(fù)雜的「大小核」設(shè)計是優(yōu)勢的互相組合，試圖組合向下游提供最具性價比的量產(chǎn)產(chǎn)品。

據(jù)趙永超介紹，Arm Cortex-M 主要面向 MCU 市場，主要特征是體積小、低功耗、高性價，而 Cortex-R 系列則主要針對真實效能提升，主打?qū)崟r響應(yīng)速度、Cortex-A 系列則是主要針對應(yīng)用而生的處理器，相對地，A76+A55 大小核的設(shè)計可以平衡芯片的峰值性能，降低日常待機功耗。

在這背后是 Arm 與安謀科技完整的技術(shù)平臺化服務(wù)。

從軟件定義的標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，Arm 早已攜手軟件算法廠商、芯片廠商、云服務(wù)打造了向嵌入式邊緣的可擴展開放架構(gòu) SOAFEE 及與之配合的參考硬體平臺，以幫助越來越多的生態(tài)伙伴以更低的時間周期成本實現(xiàn)廣泛原型設(shè)計、工作負載探索和早期開發(fā)。

從具體的技術(shù)實現(xiàn)角度來說，安謀科技落地的「周易」NPU 軟件開源計劃，也在通過開放源碼，滿足客戶更自主、更靈活的算法移植需求，使得開發(fā)者能夠更早開始軟件開發(fā)并部署軟件更新。

在技術(shù)與生態(tài)的雙重賦能下，安謀科技的汽車生態(tài)還在持續(xù)擴圈，一批批明星芯片廠商、明星產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。

除杰發(fā)科技外，安謀科技先后與芯馳科技、芯擎科技等頭部芯片廠商達成合作。

今年 3 月，芯擎科旗下的 7 納米智能座艙芯片「龍鷹一號」實現(xiàn)量產(chǎn)出貨，該款芯片搭載的正是安謀科技自研的「周易」NPU 及 Arm IP。

如果說 2020 年以前是智能駕駛的萌芽期，那么 2020—2030 年則被譽為自動駕駛的「黃金十年」，智能汽車生態(tài)圈開始向產(chǎn)業(yè)鏈要量產(chǎn)、要產(chǎn)品、要結(jié)果。

一個非常明顯跡象是，市場開始關(guān)心最核心的性價比、產(chǎn)品力。

僅 10 月份，包括四維圖新、毫末智行等相關(guān)智能汽車產(chǎn)業(yè)鏈軟硬件廠商，開始以價格劃分明顯的界線，狠打性價比。

英偉達創(chuàng)始人黃仁勛曾反復(fù)提及：要創(chuàng)造「billion market」，智能汽車是下一個有望創(chuàng)造千億級美元經(jīng)濟價值的市場。

換句話來說，不要紅海，要藍海。

只有通過產(chǎn)品引領(lǐng)市場，才能找到屬于智能汽車的藍海，而作為智能汽車地基的芯片 IP 設(shè)計有望成為芯片技術(shù)創(chuàng)新的本源。

而安謀科技聯(lián)合包括杰發(fā)科技等在內(nèi)的汽車芯片廠商、主機廠、軟件算法組建而成的朋友圈，已經(jīng)為千億市場的到來做好了充足的技術(shù)儲備，確保智能駕駛變革率先發(fā)生在中國。