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編者按：新四化、軟件定義汽車使汽車芯片成為了最新的半導(dǎo)體增長(zhǎng)極，催生了汽車芯片的數(shù)量呈倍速增長(zhǎng)，汽車芯片功能越來(lái)越復(fù)雜，迭代速度也越來(lái)越快。汽車芯片廠商從最初的設(shè)計(jì)開始，就要按照車規(guī)級(jí)芯片的要求對(duì)芯片進(jìn)行全生命周期管理，并在全生命周期不斷優(yōu)化性能、功耗、可靠性和安全性。是設(shè)計(jì)決定了質(zhì)量，而不是驗(yàn)證得出質(zhì)量。

近期，汽車之心與安謀科技智能物聯(lián)及汽車業(yè)務(wù)線負(fù)責(zé)人趙永超、杰發(fā)科技產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)王璐有了一場(chǎng)關(guān)于車規(guī)級(jí)芯片設(shè)計(jì)及IP的交流。

來(lái)源丨汽車之心

作者丨白雪

以下正文

過(guò)去，發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油構(gòu)成一輛車。

現(xiàn)在，電機(jī)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(huì)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(yàn)側(cè)更是如此，芯片帶來(lái)的體驗(yàn)從沒(méi)有坐上車時(shí)就開始了：車輛無(wú)鑰匙啟動(dòng)，車門把手里小小的 MCU 決定了車門響應(yīng)速度；進(jìn)入車內(nèi)后手指劃過(guò)中控大屏，考驗(yàn)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(wú)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(jì)環(huán)節(jié)。

芯片 IP 即經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的、可重用的芯片功能模塊。

可以理解為，IP 設(shè)計(jì)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(jì)即為造血干細(xì)胞。

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

隨著汽車實(shí)現(xiàn)的功能越發(fā)復(fù)雜、傳感器越來(lái)越多，芯片與汽車的實(shí)時(shí)性、相依性將變得越來(lái)越強(qiáng)。

一顆汽車芯片是如何煉成的？可以預(yù)見(jiàn)的是芯片 IP 廠商與主機(jī)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(duì)此，汽車之心與安謀科技智能物聯(lián)及汽車業(yè)務(wù)線負(fù)責(zé)人趙永超、杰發(fā)科技產(chǎn)品市場(chǎng)總監(jiān)王璐有了一場(chǎng)深入的交流。

01

難啃的汽車芯片，

承接 Arm 生態(tài)來(lái)破題

「新四化」、「軟件定義汽車」為汽車行業(yè)帶來(lái)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(jī)為主要業(yè)務(wù)的芯片廠商開始涉足汽車芯片，同時(shí)，長(zhǎng)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(dòng)駕駛芯片一路狂飆。

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

一組來(lái)自瑞銀的數(shù)據(jù)顯示，2022 年中國(guó)自動(dòng)駕駛主機(jī)廠在全球占比 17%，預(yù)計(jì) 2030 年占比將達(dá) 33%。

中國(guó)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(lái)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(guò)質(zhì)量關(guān)、速度關(guān)。相比于普通消費(fèi)級(jí)芯片 2—5 年的使用壽命，汽車芯片使用壽命至少要達(dá)到十年以上，因而汽車芯片在流程管控中與消費(fèi)級(jí)芯片天差地別，十分嚴(yán)格。

據(jù)王璐介紹，在汽車芯片制造中，從前端導(dǎo)入時(shí)就必須完全依照汽車流程開發(fā)，同時(shí)還必須滿足汽車功能安全、信息安全等專業(yè)認(rèn)證規(guī)范的車規(guī)級(jí)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(jí)（ASIL）的要求，等級(jí)從 ASIL-D 級(jí)至 ASIL-A 級(jí)芯片功能安全性也從高到低。

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

追溯汽車芯片設(shè)計(jì)及研發(fā)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，汽車芯片還要保證「快工也能出細(xì)活兒」。

「車規(guī)級(jí)的嚴(yán)格要求還會(huì)前置到芯片 IP 設(shè)計(jì)中?！箵?jù)趙永超介紹，芯片設(shè)計(jì)至少要以 8 年為周期去揣摩行業(yè)的變化，如何在長(zhǎng)時(shí)間維度里做到 IP 產(chǎn)品仍能夠響應(yīng)芯片廠商、主機(jī)廠的產(chǎn)品需求，是不小的挑戰(zhàn)。

換句話來(lái)說(shuō)，漫長(zhǎng)的產(chǎn)品生命周期，對(duì)上游的芯片設(shè)計(jì)廠商提出了更高要求——芯片 IP 廠商要能夠提供長(zhǎng)期的技術(shù)支持、穩(wěn)定的供貨時(shí)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(kù)。

一方面，安謀科技作為 Arm IP 進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)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?yàn)橹哺谥袊?guó)，安謀科技能更及時(shí)、更深入地發(fā)掘和理解國(guó)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(shì)，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(bǔ)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(chǎng)的定制化方案和服務(wù)。

目前，汽車芯片仍屬于差異化競(jìng)爭(zhēng)的增量市場(chǎng)，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測(cè)算，從 2020 年起中國(guó)汽車芯片的需求量就達(dá)到了 196.3 億顆，此后兩年間也保持著高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

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

02

進(jìn)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(jì)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(lái)，在分散式電子電器架構(gòu)走向中央計(jì)算架構(gòu)的過(guò)程中，汽車芯片的進(jìn)化也可以劃分為三個(gè)時(shí)代。

第一個(gè)時(shí)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(gè)時(shí)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(tái)實(shí)現(xiàn)功能。大大小小的 ECU 總數(shù)可以達(dá)到上百個(gè)之多，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)整合各 ECU 功能的 MCU 也日益增多，帶來(lái)汽車芯片的起量。

第二個(gè)時(shí)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(tái)上，MCU 數(shù)量進(jìn)一步縮減，但對(duì)于芯片的整合能力、算力需求進(jìn)一步增加。

目前智能汽車所處的階段正是域控制器時(shí)代，近兩年行泊一體、艙駕一體成為新趨勢(shì)，講究芯片算力復(fù)用，而底盤、動(dòng)力傳動(dòng)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(dá)到 10000DMIPS-15000DMIPS 左右。

第三個(gè)時(shí)代：中央計(jì)算機(jī)構(gòu)，向芯片要性能、要算力、要安全。

到了這一時(shí)期汽車 EE 架構(gòu)講進(jìn)一步簡(jiǎn)化，引入 SOA 化設(shè)計(jì)開放軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，但同時(shí)也對(duì)車載 SoC 芯片提出更高性能、安全等級(jí)與集成度的要求。

趙永超曾多次走訪國(guó)內(nèi)超過(guò)二十家主機(jī)廠，他發(fā)現(xiàn)雖然每家主機(jī)廠都在關(guān)注域控，但對(duì)域控的功能定義都不一樣，這對(duì)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(jìn)一步綁定成為行業(yè)新趨勢(shì)。

多位業(yè)內(nèi)人士曾以不同角度向汽車之心表達(dá)，未來(lái)的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)其實(shí)是生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)，拉通芯片廠商、感知硬件廠商才能形成有競(jìng)爭(zhēng)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(gè)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(yíng)造。

在當(dāng)天研討會(huì)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(zhǎng)，最應(yīng)該思考的其中一個(gè)問(wèn)題是，芯片廠商購(gòu)買 IP 之后漫長(zhǎng)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(duì)于安謀科技來(lái)說(shuō)，與中國(guó)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(guó)內(nèi)汽車芯片設(shè)計(jì)的領(lǐng)頭羊，也是見(jiàn)證 Arm 芯片內(nèi)核不斷迭代的見(jiàn)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(jì)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(jí)到 A53、A55、A76、R5F 等?！?/span>

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(kuò)圈」。

從生態(tài)角度來(lái)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?！脯F(xiàn)在芯片廠商的目標(biāo)并非取代誰(shuí)，而是誰(shuí)能持續(xù)不斷地推陳出新」。趙永超說(shuō)道。

生態(tài)服務(wù)打通的不只是技術(shù)，更是信息的流動(dòng)。

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

對(duì)此，王璐也直言：「現(xiàn)在主機(jī)廠越來(lái)越懂芯片，主機(jī)廠會(huì)問(wèn)選擇哪種具體內(nèi)核、選哪個(gè)內(nèi)核有什么具體的理由?！?/span>

言外之意，芯片采用的核心 IP 帶來(lái)的朋友圈效應(yīng)逐漸被放大，主機(jī)廠也越來(lái)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(jìn)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(jìng)賽。

過(guò)去，下游主機(jī)廠對(duì)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(jí)安全性的同時(shí)還要以高迭代速度支持主機(jī)廠的研發(fā)要求。

王璐告訴汽車之心，行業(yè)對(duì)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(duì)芯片設(shè)計(jì)的要求。

王璐直言：「是設(shè)計(jì)決定了質(zhì)量，而不是驗(yàn)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(duì)芯片可靠性的要求非常高，考驗(yàn)著搭載于內(nèi)的車規(guī)級(jí)芯片，即從芯片頂層設(shè)計(jì)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(jí)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(yùn)轉(zhuǎn)。

量產(chǎn)上車是一件發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的動(dòng)態(tài)過(guò)程，汽車芯片量產(chǎn)之路并非一帆風(fēng)順。

杰發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)大核 IP 系列產(chǎn)品時(shí)，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(tuán)隊(duì)分兩個(gè)板塊，一個(gè)版塊負(fù)責(zé)研發(fā)、另一板塊負(fù)責(zé)市場(chǎng)，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(gè)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(lái)自 Arm 的 A76、A55、R5F 三種「大小核」組合，對(duì)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(jì)是優(yōu)勢(shì)的互相組合，試圖組合向下游提供最具性價(jià)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(chǎng)，主要特征是體積小、低功耗、高性價(jià)，而 Cortex-R 系列則主要針對(duì)真實(shí)效能提升，主打?qū)崟r(shí)響應(yīng)速度、Cortex-A 系列則是主要針對(duì)應(yīng)用而生的處理器，相對(duì)地，A76+A55 大小核的設(shè)計(jì)可以平衡芯片的峰值性能，降低日常待機(jī)功耗。

在這背后是 Arm 與安謀科技完整的技術(shù)平臺(tái)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(kuò)展開放架構(gòu) SOAFEE 及與之配合的參考硬體平臺(tái)，以幫助越來(lái)越多的生態(tài)伙伴以更低的時(shí)間周期成本實(shí)現(xiàn)廣泛原型設(shè)計(jì)、工作負(fù)載探索和早期開發(fā)。

從具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度來(lái)說(shuō)，安謀科技落地的「周易」NPU 軟件開源計(jì)劃，也在通過(guò)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(kuò)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(dá)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(hào)」實(shí)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(shuō) 2020 年以前是智能駕駛的萌芽期，那么 2020—2030 年則被譽(yù)為自動(dòng)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(gè)非常明顯跡象是，市場(chǎng)開始關(guān)心最核心的性價(jià)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(jià)格劃分明顯的界線，狠打性價(jià)比。

英偉達(dá)創(chuàng)始人黃仁勛曾反復(fù)提及：要?jiǎng)?chuàng)造「billion market」，智能汽車是下一個(gè)有望創(chuàng)造千億級(jí)美元經(jīng)濟(jì)價(jià)值的市場(chǎng)。

換句話來(lái)說(shuō)，不要紅海，要藍(lán)海。

只有通過(guò)產(chǎn)品引領(lǐng)市場(chǎng)，才能找到屬于智能汽車的藍(lán)海，而作為智能汽車地基的芯片 IP 設(shè)計(jì)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(jī)廠、軟件算法組建而成的朋友圈，已經(jīng)為千億市場(chǎng)的到來(lái)做好了充足的技術(shù)儲(chǔ)備，確保智能駕駛變革率先發(fā)生在中國(guó)。