本帖最后由 AutoChips2013 于 2023-11-2 17:59 编辑
编者按：新四化、软件定义汽车使汽车芯片成为了最新的半导体增长极，催生了汽车芯片的数量呈倍速增长，汽车芯片功能越来越复杂，迭代速度也越来越快。汽车芯片厂商从最初的设计开始，就要按照车规级芯片的要求对芯片进行全生命周期管理，并在全生命周期不断优化性能、功耗、可靠性和安全性。是设计决定了质量，而不是验证得出质量。
近期，汽车之心与安谋科技智能物联及汽车业务线负责人赵永超、杰发科技产品市场总监王璐有了一场关于车规级芯片设计及IP的交流。
来源丨汽车之心
作者丨白雪
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过去，发动机、燃油构成一辆车。
现在，电机和芯片构成一辆「聪明」的汽车。
据汽车之心了解，如今一辆智能汽车会搭载 1000——2000 颗主控芯片，是传统燃油车 1 倍以上。
芯片犹如构筑智能汽车的一砖一瓦，在用户体验侧更是如此，芯片带来的体验从没有坐上车时就开始了：车辆无钥匙启动，车门把手里小小的 MCU 决定了车门响应速度；进入车内后手指划过中控大屏，考验着座舱芯片的算力。
汽车的中控屏从小屏变成大屏，仪表盘从指针变成 HUD，芯片正在决定智能座舱、智能驾驶以及众多车内硬件的反应与感知能力。
汽车芯片无处不在，追溯一颗汽车芯片的诞生最容易忽略的就是芯片 IP 设计环节。
芯片 IP 即经过验证的、可重用的芯片功能模块。
可以理解为，IP 设计为一颗芯片的诞生提供了最为核心的内核，将不同组件的 IP 组合构成完整的芯片版图。
芯片若为智能汽车的血液，那么芯片 IP 设计即为造血干细胞。
日前，在安谋科技的智能物联生态研讨会上，Arm 汽车事业部亚太区高级市场总监邓志伟在研讨会上作出判断：随着汽车实现的功能越发复杂、传感器越来越多，芯片与汽车的实时性、相依性将变得越来越强。
一颗汽车芯片是如何炼成的？可以预见的是芯片 IP 厂商与主机厂、芯片厂商、软件算法厂商的生态组合将影响智能汽车格局。
对此，汽车之心与安谋科技智能物联及汽车业务线负责人赵永超、杰发科技产品市场总监王璐有了一场深入的交流。
难啃的汽车芯片 承接 Arm 生态来破题
「新四化」、「软件定义汽车」为汽车行业带来了翻天覆地的变化，汽车芯片成了任何芯片厂商都难以忽略的蛋糕。
可以看到，不少曾以安防、手机为主要业务的芯片厂商开始涉足汽车芯片，同时，长期深耕汽车领域的芯片厂商也开始向更高算力的座舱驾驶芯片、自动驾驶芯片一路狂飙。
自 Arm 成立时就开始以芯片 IP 设计服务传统车企，30 年后，当中国市场已成为智能汽车主战场，Arm 正在携手安谋科技，渐渐领跑这场中国智能汽车产业的马拉松。
一组来自瑞银的数据显示，2022 年中国自动驾驶主机厂在全球占比 17%，预计 2030 年占比将达 33%。
中国智能汽车潜力已经外露，据汽车之心了解，今年上半年，在安谋科技新增的客户中，有一半是来自汽车芯片领域。
汽车芯片是一条难啃的赛道。
汽车芯片必须要先过质量关、速度关。相比于普通消费级芯片 2—5 年的使用寿命，汽车芯片使用寿命至少要达到十年以上，因而汽车芯片在流程管控中与消费级芯片天差地别，十分严格。
据王璐介绍，在汽车芯片制造中，从前端导入时就必须完全依照汽车流程开发，同时还必须满足汽车功能安全、信息安全等专业认证规范的车规级要求。
具体而言，汽车芯片除了要遵循 AEC-Q100 系列标准外，还要满足汽车功能安全性等级（ASIL）的要求，等级从 ASIL-D 级至 ASIL-A 级芯片功能安全性也从高到低。
比如安全气囊、动力转向系统等相关的汽车芯片会要求 ASIL-D 级，车身大灯等零件则需 ASIL-B 级。
追溯汽车芯片设计及研发就会发现，汽车芯片还要保证「快工也能出细活儿」。
「车规级的严格要求还会前置到芯片 IP 设计中。」据赵永超介绍，芯片设计至少要以 8 年为周期去揣摩行业的变化，如何在长时间维度里做到 IP 产品仍能够响应芯片厂商、主机厂的产品需求，是不小的挑战。
换句话来说，漫长的产品生命周期，对上游的芯片设计厂商提出了更高要求——芯片 IP 厂商要能够提供长期的技术支持、稳定的供货时间和产品迭代。
而左手握有 Arm IP、右手持有自研 IP 的安谋科技，正不断为汽车芯片厂商打造完整而稳定的产品库。
一方面，安谋科技作为 Arm IP 进入中国市场的唯一渠道，为汽车芯片厂商提供了完整的 Arm 生态系统支持。
另一方面，因为植根于中国，安谋科技能更及时、更深入地发掘和理解国内客户需求，并在提供高度定制化服务方面具备天然的优势，包括「周易」NPU、「星辰」CPU、「山海」SPU 以及「玲珑」VPU 在内的四大自研产品线，与 Arm IP 互补配合，能够提供面向汽车、数据中心基础设施、智能物联网等新兴市场的定制化方案和服务。
目前，汽车芯片仍属于差异化竞争的增量市场，前瞻产业研究院测算，从 2020 年起中国汽车芯片的需求量就达到了 196.3 亿颗，此后两年间也保持着高速增长态势。
面对与日俱增的需求，安谋科技与 Arm 就像两块各有长板的拼图组合在了一起，助力国产汽车芯片厂商形成优势，加速其产品创新与落地的进程。
进击的中央集成架构 需要更有力的芯片 IP
汽车芯片的繁荣是汽车走向中央计算架构的必然结果。
在王璐和赵永超两位摸爬滚打多年的行业「老兵」看来，在分散式电子电器架构走向中央计算架构的过程中，汽车芯片的进化也可以划分为三个时代。
第一个时代：在传统分散式电子电气架构中，芯片由少变多，质量要求宽松。
在这个时期汽车软硬件分离，各服务之间通信接口标准化，不依赖于平台实现功能。大大小小的 ECU 总数可以达到上百个之多，负责调节整合各 ECU 功能的 MCU 也日益增多，带来汽车芯片的起量。
第二个时代：域控制器电子电气架构，芯片趋于稳定，算力需求增加。
将功能相似、分离的 ECU 整合到处理器硬件平台上，MCU 数量进一步缩减，但对于芯片的整合能力、算力需求进一步增加。
目前智能汽车所处的阶段正是域控制器时代，近两年行泊一体、舱驾一体成为新趋势，讲究芯片算力复用，而底盘、动力传动系统和车身舒适电子系统的域主控处理器，其算力需求已经达到 10000DMIPS-15000DMIPS 左右。
第三个时代：中央计算机构，向芯片要性能、要算力、要安全。
到了这一时期汽车 EE 架构讲进一步简化，引入 SOA 化设计开放软件平台实现软硬件解耦，但同时也对车载 SoC 芯片提出更高性能、安全等级与集成度的要求。
赵永超曾多次走访国内超过二十家主机厂，他发现虽然每家主机厂都在关注域控，但对域控的功能定义都不一样，这对于芯片厂商并不友好，在定制化的需求下，芯片要符合系统架构配置、硬件也要转换到统一的软件环境中。
在此背景下，与产业链进一步绑定成为行业新趋势。
多位业内人士曾以不同角度向汽车之心表达，未来的产业竞争其实是生态竞争，拉通芯片厂商、感知硬件厂商才能形成有竞争力的圈层生态。
言外之意，配合战不能少。
而安谋科技的汽车芯片配合战正在从两个层面打通，一方面是保证芯片 IP 供应的稳定性，另一方面是生态系统的营造。
在当天研讨会的圆桌论坛中，芯片 IP 稳定性被频繁提及。
有工程师提到汽车芯片流程周期长，最应该思考的其中一个问题是，芯片厂商购买 IP 之后漫长的研发、量产环节中，供应商是否能够持续提供支持。
对于安谋科技来说，与中国本土合作伙伴的紧密配合从十年前就开始了。
杰发科技是国内汽车芯片设计的领头羊，也是见证 Arm 芯片内核不断迭代的见证者。
截止 2022 年年底，杰发科技的四类汽车芯片已覆盖 500 多款车型，累计出货量超 2.5 亿颗。
王璐回忆道：「从 2013 年开始，我们的芯片就开始采用 Arm 架构，从最早的 Cortex-A7 开始，逐渐升级到 A53、A55、A76、R5F 等。」
基于产品及服务的稳定性，安谋科技的汽车芯片朋友圈正日益「扩圈」。
从生态角度来看，只有从产品延伸至生态服务才能保证技术的快速迭代与产品稳定性。「现在芯片厂商的目标并非取代谁，而是谁能持续不断地推陈出新」。赵永超说道。
生态服务打通的不只是技术，更是信息的流动。
赵永超表示，在「软件定义汽车」的背景下，主机厂甚至会根据软件功能的实现要求 CPU 性能，与芯片 IP 厂商对接。
对此，王璐也直言：「现在主机厂越来越懂芯片，主机厂会问选择哪种具体内核、选哪个内核有什么具体的理由。」
言外之意，芯片采用的核心 IP 带来的朋友圈效应逐渐被放大，主机厂也越来越在意上游芯片供应商选择的朋友。
汽车芯片为什么一定要打合作战？
在智能汽车进入激战阶段，杰发科技也与安谋科技拉起了一条以核心 IP 为主线的汽车芯片量产竞赛。
过去，下游主机厂对于汽车芯片的要求是基本功能满足需求就可以。
现在，汽车芯片满足车规级安全性的同时还要以高迭代速度支持主机厂的研发要求。
王璐告诉汽车之心，行业对芯片算力提升要求已经从 SoC 芯片延伸到了 MCU 芯片，杰发科技 MCU 低端产品到高端产品的算力大小跨越了近十倍，直接拉升了对芯片设计的要求。
王璐直言：「是设计决定了质量，而不是验证得出质量」。
安谋科技从技术、服务、生态三方面为杰发科技等伙伴提供了有力支持。
车大灯的控制器对芯片可靠性的要求非常高，考验着搭载于内的车规级芯片，即从芯片顶层设计再到芯片材料选择、架构处理都要满足极端高温下的工程化要求。
杰发科技采用 Arm IP，研发出 AC7801x 车规级微控制器，该产品即便在耐高温的情况下也保证芯片的正常运转。
量产上车是一件发现问题、解决问题的动态过程，汽车芯片量产之路并非一帆风顺。
杰发团队研发大核 IP 系列产品时，安谋科技为杰发科技能够快速使用新技术提供了全套的技术支持服务。
据汽车之心了解，安谋科技团队分两个板块，一个版块负责研发、另一板块负责市场，目前已经接近千人。
其生态建设为杰发科技提供了一个开发「百宝箱」，尤其在复杂的大核芯片产品研发中起到了关键作用。
杰发科技的旗舰座舱芯片 AC8025 是标准的「大核」产品，其内核是来自 Arm 的 A76、A55、R5F 三种「大小核」组合，对芯片内核的性能组合、工具链都提出了极高的要求。
复杂的「大小核」设计是优势的互相组合，试图组合向下游提供最具性价比的量产产品。
据赵永超介绍，Arm Cortex-M 主要面向 MCU 市场，主要特征是体积小、低功耗、高性价，而 Cortex-R 系列则主要针对真实效能提升，主打实时响应速度、Cortex-A 系列则是主要针对应用而生的处理器，相对地，A76+A55 大小核的设计可以平衡芯片的峰值性能，降低日常待机功耗。
在这背后是 Arm 与安谋科技完整的技术平台化服务。
从软件定义的标准出发，Arm 早已携手软件算法厂商、芯片厂商、云服务打造了向嵌入式边缘的可扩展开放架构 SOAFEE 及与之配合的参考硬体平台，以帮助越来越多的生态伙伴以更低的时间周期成本实现广泛原型设计、工作负载探索和早期开发。
从具体的技术实现角度来说，安谋科技落地的「周易」NPU 软件开源计划，也在通过开放源码，满足客户更自主、更灵活的算法移植需求，使得开发者能够更早开始软件开发并部署软件更新。
在技术与生态的双重赋能下，安谋科技的汽车生态还在持续扩圈，一批批明星芯片厂商、明星产品不断涌现。
如果说 2020 年以前是智能驾驶的萌芽期，那么 2020—2030 年则被誉为自动驾驶的「黄金十年」，智能汽车生态圈开始向产业链要量产、要产品、要结果。
一个非常明显迹象是，市场开始关心最核心的性价比、产品力。
仅 10 月份，包括四维图新、毫末智行等相关智能汽车产业链软硬件厂商，开始以价格划分明显的界线，狠打性价比。
英伟达创始人黄仁勋曾反复提及：要创造「billion market」，智能汽车是下一个有望创造千亿级美元经济价值的市场。
换句话来说，不要红海，要蓝海。
只有通过产品引领市场，才能找到属于智能汽车的蓝海，而作为智能汽车地基的芯片 IP 设计有望成为芯片技术创新的本源。
而安谋科技联合包括杰发科技等在内的汽车芯片厂商、主机厂、软件算法组建而成的朋友圈，已经为千亿市场的到来做好了充足的技术储备，确保智能驾驶变革率先发生在中国。
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