隨著車輛的網聯化和智能化的逐步提升，汽車上芯片的數量越來越多。據網上統計，2021年每輛汽車的芯片需求已經突破1000顆，一些高端新能源汽車的芯片需求甚至可能接近2000顆。

這么多芯片都有哪些類別呢？通常從整車角度來說，會從應用角度進行分類，以芯片所起的不同功能進行劃分。可以分為控制芯片、計算芯片、傳感芯片、存儲芯片、通信芯片、安全芯片、功率芯片、驅動芯片、電源芯片。

那對于這些類別的芯片，基本技術要求主要主要是安全要求和性能要求兩大類。安全要求又可分為可靠性、功能安全和信息安全三方面。不同類別芯片需滿足的安全要求等級不同，同一類芯片應用在不同域需滿足的安全要求等級也不盡相同。性能要求方面，性能指標類別繁多，對于同一大類芯片，其下的各小類芯片關鍵性能指標基本一致，在不同域的應用上具有差異性變化。

下面按芯片類別來聊聊各個的安全需求和性能需求。

01.

控制芯片

控制芯片的主要技術指標是主頻、接口豐富度、內存大小、制程，主要應用于8 位、16位、32位MCU產品，并逐漸由 8/16 位升級到32位。與消費級和工業級控制芯片相比，車規級要求更高的工作環境溫度可靠性（-40～125/150 ℃），以及更高的良品率和工作壽命。工藝制程方面，目前主流汽車控制芯片為 40～55 nm 工藝制程，逐步向40nm 以下（如 22 nm）制程發展。控制芯片在不同應用域的技術要求如下所示。

02.

計算芯片

計算芯片的主要技術指標是算力、主頻、制程等，應用于智能駕駛和智能座艙場景下的安全要求和性能要求差異不大，計算芯片可靠性要求不高(Grade2)，功能安全要求較高。工藝制程方面，相較于其他類芯片要求較高，最高要求到7nm，后續則基本會跟上消費級芯片制程的步伐。

對于智能駕駛計算芯片，CPU算力、GPU算力、NPU 算力等相關指標是最關鍵的性能指標，低級別的L1/L2，需要算力10TOPS；到高級別的 L3/L4/L5，算力需求將呈指數級增長，L4需要500TOPS到1000TOPS，L5 需要幾千TOPS。此外L5級別CPU的計算能力可能到500KDMIPS。由于和駕駛安全性息息相關，智能駕駛計算芯片功能安全要求為最高等級(ASIL-D)。

對于智能座艙計算芯片，對圖像視頻顯示質量要求和功能可擴展性更高，智能座艙計算芯片關鍵性能指標中包含接口和插槽擴展性等特殊指標，要求其可支持DSI、DP 等顯示接口。可靠性要求和智能駕駛計算芯片一致，而功能安全要求略低(ASIL-B/C)。計算芯片在不同應用域的技術要求如下所示。

03.

傳感器芯片

智能駕駛感知功能的實現是靠傳感部件內部的芯片和算法實現。由于車內和車外感知信息種類繁多，催生出多種傳感芯片。

智駕域和座艙域，主要是采用激光雷達、攝像頭、毫米波、紅外等收集車外信息，通過集成算法實現更復雜的功能，由于與車內人員的人身安全息息相關，在可靠性以外，需要更高的功能安全要求，通常智能座艙要求級別為ASIL-B，智能駕駛域應用中要求是 ASIL-B/C/D。圖像類芯片要求制程 40～90 nm，主要性能指標為像素數量，智能駕駛應用現階段要求像素為 2MP～8MP，智能座艙為 1MP～5MP；激光雷達的主要性能指標為探測距離和視場角，補盲激光雷達視場角為 140°×70°，探測距離為 10～30m；遠程探測激光雷達視場角為 120°×25°，探測距離為 30～300米。發射/接收頻率是毫米波芯片的關鍵性能指標之一，要求達到 24 GHz 以上。

傳感芯片在不同應用域的技術要求如下所示。

04.

存儲芯片

車規級存儲芯片與消費級、工業級存儲芯片在性能參數上差異不大，但是在可靠性、安全性方面的要求更高。車規級存儲芯片整體分為 RAM和 ROM兩大類。汽車存儲芯片的主要技術指標是制程、存儲容量、數據讀取速率等。

RAM 根據是否需要定期刷新電路，主要分為 SRAM 和 DRAM 兩類。SRAM 讀寫快、功耗低、集成度低、容量小，通常作為緩存使用，廣泛應用在汽車的五大域中。SRAM 對制程要求不高，在座艙和智能駕駛系統制程要求均為 130 nm。DRAM 讀寫慢、功耗大、集成度高、容量大，應用于有大運算要求的計算系統中，在整車上主要應用于智能駕駛域和智能座艙域。DRAM 存儲容量較高，在座艙系統要求達到 4 GB 以上，而智能駕駛系統考慮大量處理數據則要求到 8 GB 以上。

ROM 根據存儲容量大小可以進一步細分為 EEPROM、NOR Flash、NANDFlash。EEPROM 以其通用性、穩定性強的優勢，能滿足車用各種小規模高可靠性模組的存儲需求。NAND 的擦除操作簡便，而 NOR 則要求在進行擦除前先要將每一個存儲單元均寫入數據，然后才能做擦除，因此 NAND 的寫入速度相比 NOR 更快。其中，NAND Flash 性能要求最高，其中制程要求 38nm，存儲容量要求相較于其他存儲芯片最高，在智能駕駛系統要求到 25 GB 以上，其讀取數據速率也在 100 MHz 以 上 ，而 NOR Flash 性 能 要 求 低 于NAND Flash。EEPROM 在車端應用不多，但其擦寫壽命較長，性能穩定。

存儲芯片在不同應用域的技術要求如下所示。

05.

通信芯片

汽車通信芯片通用的主要技術指標是制程、傳輸速率、協議一致性、接口類型等。

安全要求方面，應用于智能駕駛系統的通信芯片，可靠性和功能安全要求都較高，而應用于車身系統和座艙系統的通信芯片，功能安全和可靠性要求相對較低。此外隨著國內相關法律法規近年來對汽車信息安全監管的加強，逐步對通信芯片產品提出兼容國密算法、具備硬件防護等要求。

工藝制程方面，V2X通信芯片對制程要求最高為 5～12nm；衛星定位芯片早期多為 40～55 nm工藝制程，新一代產品制程為14 nm、22 nm 和 28 nm；用于車內通信的 CAN 和 LIN 芯片對制程要求較低，達到180nm 制程即可。

關鍵性能方面，應用于智駕系統的通信芯片傳輸速率要求一般高于座艙系統和車身系統。低速總線通信速率一般不超過 20 Mbps，包括 CAN、LIN等技術；高速總線通信速率為 100 Mbps～幾個 Gbps，包括以太網、高速串口等。其中高速串口芯片傳輸速率最高，可達到數個 Gbps。目前，主流 GNSS 芯片均支持 GPS/Glonass/Galieo/北斗多模和 L1/L5 雙頻制式，主流制程一般在 14～28 nm，定位精度已提升至亞米級甚至厘米級。

通信芯片在不同應用域的技術要求如下所示。

06.

安全芯片

安全芯片的關鍵性能指標主要是：兼容的加密算法種類、驗簽速度、真隨機數發生器的隨機源數量。

對于應用于智能駕駛域的安全芯片來講，安全芯片主要應用于OBU 上，這類安全芯片對處理性能（主要是加解密運算性能）和支持高吞吐 IO 通道的需求相對高于其他系統。當前汽車安全芯內部高性能對稱運算可以達到 200 Mbps 級別以上，非對稱運算可以超過 10000 次/秒，基本可以滿足當前車用市場要求。

對應用于動力系統中的安全芯片來講，主要需求來自于國六排放標準對遠程排放管理車載終端的要求。動力系統中的安全芯片因無需進行大規模高速運算，對性能的要求不高。

座艙系統和車身系統中的安全芯片，其運算性能并無特別高要求，更注重其作為安全芯片應具備較強的防攻擊能力，以防止入侵者通過破解的手段入侵車門及中控系統。

安全芯片在不同應用域的技術要求如下表所示。

07.

功率芯片

汽車功率芯片的技術指標主要是制程、耐壓、電流和關斷損耗等。功率芯片僅應用于動力系統，由于和行駛安全緊密相關，且工作環境溫度較高，各類功率芯片都需要滿足最高可靠性要求和最高功能安全等級。性能方面，同樣襯底材料（Si基/SiC 基）情況下 IGBT 的耐壓高于MOSFET，而由于 SiC 材料優越的耐高壓、耐高溫和低能量損耗等電氣性能，SiC 基功率芯片耐壓高于 Si 基功率芯片。

功率芯片在不同應用域的技術要求如下所示。

08.

功率芯片

汽車驅動芯片的技術指標主要是制程、驅動電壓、驅動電流和抗負壓能力等。驅動芯片主要應用于動力系統，由于和行駛安全緊密相關，驅動芯片需要滿足最高功能安全等級，可靠性要求也較高（Grade1）。相比其他類芯片，驅動芯片對工藝制程要求較低，一般為 130～180 nm 制程。低邊驅動的驅動電壓和驅動電流最高。而高邊驅動是用于汽車電氣控制的核心芯片，電壓幅度變化大，應用范圍涉及車身動力、行車控制、輔助駕駛等。H 橋驅動在轉向制動控制器上有廣泛應用。

驅動芯片在不同應用域的技術要求如下所示。

09.

電源管理芯片

電源管理芯片的主要技術指標包括：電壓輸入范圍、最大可輸出電流、負載調整率、電源噪聲、放大系數、采樣精度、驅動能力（電壓驅動、電流驅動能力）的要求，現階段電源管理芯片的生產制程要求在 90~180 nm 范圍內。電源管理芯片多用于動力系統，在智駕和座艙系統中也有應用。電源管理芯片工作環境溫度較高，和電動車輛安全緊密相關，因此電源管理芯片可靠性要求和功能安全要求均需達到最高安全等級。

電源管理芯片在不同應用域的技術要求如下所示。

10.

汽車芯片技術發展趨勢

汽車電動化和智能網聯化是影響汽車芯片發展變化的兩個重要驅動因素，將會引發對現有芯片性能要求和安全要求的變化以及對新類型芯片的需求。

電動化方面，除了芯片數量會增加，主要差異來源于新能源汽車的電池管理系統及高壓動力系統。新能源汽車對應用于動力系統的汽車芯片在高電壓下的性能提出更高要求，對大功率芯片的需求也明顯上升。此外新能源汽車對特定種類芯片需求也逐步增加，例如電池管理系統 BMS 用芯片以及用于解決高壓耐受、開關噪聲等問題的隔離芯片。

智能網聯化對于汽車芯片的影響主要是兩方面，一方面電氣架構的集中化，需要配置具有更強大的算力部署、更高的信號傳輸效率的芯片。

另一方面智能化直接對某些類別芯片的性能和安全性，提出了更高的要求。智能感知方面，各類雷達芯片需求空間提升；且提升了處理速度加快、處理效能增強，高分辨率、低延時、高擴展兼容性及較強可配置能力等需求。信息通訊方面，增強了對于高安全、高可靠、高性能通訊芯片的需求和芯片處理多通道大量數據的需求；智能駕駛方面，對先進制程、高算力、高安全等級 SoC 芯片的需求將逐步提升；智能座艙方面，增加了針對計算芯片在高算力、高流暢性、小體積、低功耗、可擴展性等方面的需求。