汽車芯片還是有不少空白領域,但相較於手機來說,難度沒有那麽深。
手機的先進制程會上升到物理、材料科學問題。
而汽車芯片的難,更多在於工程問題。
汽車上面,絕大部份芯片對於制程要求算不上高
麥肯錫估計, 2021年生產的72%汽車芯片是90nm及以上成熟工藝,14nm及以下比例僅為6%。
其實先進制程也能數出來,也就是座艙和智駕,這兩塊對算力要求相對比較高,尤其是考慮到不少座艙芯片也承擔了域控制器的職能。
——如果要求不那麽高,14nm也能搞定。
汽車芯片的難和先進制程的難是兩個方向。
汽車芯片的難點在於,如何透過設計、制造、封裝、軟體等環節,實作高功能安全。
汽車芯片的EDA工具需要ISO26262認證,開發流程需要ISO26262認證,芯片本身需要ISO26262和AEC-Q100認證,制造需要專門的車規產線,封裝需要專門的車規產線,最後做出來的控制器產品還需要符合ISO26262認證。
這一套體系,是過去國內芯片產業為了快速補短板而尚缺的。
舉個知乎程式設計師比較懂的例子,ISO26262流程認證,需要每處Debug都有文件說明,每次軟體叠代也都需要文件說明
——這剛好是過去突飛猛進的國內芯片企業不太註意的內容,因為需要多投入至少兩到三成的人力和時間。
這塊華為做得就更好,跟華為接觸過的朋友應該都知道,他們開發流程中文件內容在國內想對更清晰,也更規範。
ISO 26262 功能安全標準是目前歐美和國內高安全行業的強制準入標準,其對產品的開發流程管理、安全架構設計、安全編碼和安全測試等方面有極苛刻的要求。在無先例可借鑒的情況下,華為經過多輪交付件評審、現場稽核、專家終審,透過機構的層層稽核,獲得TÜV萊茵ISO 26262認證證書。得益於該內核的細粒度解耦架構、形式化方法和確定性時延機制等優勢,華為獲證周期相比行業縮短了 1 年,得到了認證機構和發證官的高度評價。目前主要難點是高功能安全的各類小芯片。
高功能安全型別的芯片,尤其是在汽車領域套用的芯片,需要滿足非常嚴格的功能安全標準(如ISO 26262)。這些標準涉及芯片設計的復雜性、可靠性和錯誤率等多個方面,對技術要求極高。
換句話說,國內廠商不知道這些芯片的物理電路設計可能會在真實電磁環境執行中出現什麽問題,也因此,在高功能安全領域不敢輕易替換。
上汽對這類芯片做過一次梳理:
一類芯片,是指國內已在整車上量產套用的成熟芯片,如影像傳感器芯片、儲存芯片、低端MCU(微控制單元)芯片等,占比44%;二類芯片,是指已有國產化方案但未在整車上量產套用的芯片,如高效能電源芯片、乙太網路芯片、動力底盤傳感器芯片、智慧驅動芯片等,主要套用於制軔、轉向、動力等對功能安全和車規等級要求較高的領域,占比34.7%;
三類芯片才是真正棘手,如安全氣囊傳感器芯片、半全橋驅動和預驅芯片、安全氣囊點火芯片等,這些芯片或受制於技術、強繫結等因素,或因商業模式不可行,目前尚未找到潛在解決方案,占比21.3%。
這塊比較典型的就是英飛淩的TC2XX\3XX系列,此外,也有ST的S32系列等。
舉個例子,下面是高通8155的參考設計方案。
由於高通8155是消費級芯片的車規改款,但其設計上並不具備車規相應的冗余(如安全島設計),因此除了8155以外,還需要一顆來自NXP的S32K144——一顆ASIL B等級的MCU,作為安全備份冗余。
也因此,這類芯片不是造不出來,而是驗證問題。
這類高功能安全產品,是早年歐洲幾大主機廠和Tier 1對英飛淩(西門子)/NXP(飛利浦)/ST(湯普森)提出來的需求,然後各家去開發相應的產品。
換句話說,標準和遊戲規則都是人家寫的。
在這個過程中,經過了十幾年甚至幾十年的叠代——甚至事故——才完成的。
國內芯片廠商在這個領域,暫時也沒辦法彎道超車。
整車廠商在這個環節非常謹慎。
涉及功能安全,萬一有問題,不僅會造成大量經濟損失,還可能造成公司聲譽受損。
所以,芯片這塊,國內確實有空白點,但難點不一樣。
上汽集團拿出49款急需聯合攻關的高算力、高規格汽車芯片,面向上海汽車芯片產業聯盟「揭榜掛帥」,征求國產化替代可行性。結果,被聯盟成員「一口回絕」的極少,大部份芯片都被歸為「可討論」範疇,極大提振了業內信心。都能做,只是需要時間驗證而已。