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內(nèi)憂外患，急需創(chuàng)新破局

近年來，智能電動(dòng)汽車銷量一路迅速攀升，智能化深度發(fā)展致單車芯片搭載量持續(xù)增長(zhǎng)，智能電動(dòng)汽車領(lǐng)域?qū)囈?guī)級(jí)芯片的需求越發(fā)旺盛。而在如此旺盛的需求之下，中國車規(guī)級(jí)芯片發(fā)展卻并非一帆風(fēng)順。

2021年開始，汽車行業(yè)面臨整體缺芯，在這一特殊時(shí)期，國產(chǎn)車規(guī)級(jí)芯片加速上車，完成對(duì)國外產(chǎn)品的替代，取得了可喜的進(jìn)步。但由于車規(guī)級(jí)芯片生產(chǎn)難度大、產(chǎn)品化周期長(zhǎng)、需求增長(zhǎng)快、供需不平衡、上游企業(yè)產(chǎn)能不足、疫情影響、車企囤貨情況嚴(yán)重等原因，我國車規(guī)級(jí)芯片仍舊“內(nèi)憂”重重。

同時(shí)我國車規(guī)級(jí)芯片自主率水平仍然很低，尤其是高端化進(jìn)程遠(yuǎn)不及海外大廠，我國的核心技術(shù)研發(fā)與資源全面落后于發(fā)達(dá)國家，正遭遇被諸多“外患”包圍的困境。

如此內(nèi)憂外患的緊迫局面，中國車規(guī)級(jí)芯片急需找到屬于自己的創(chuàng)新之路。

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中國車規(guī)級(jí)芯片創(chuàng)新實(shí)力

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芯片技術(shù)創(chuàng)新

在芯片技術(shù)創(chuàng)新方面，國內(nèi)車規(guī)級(jí)芯片聚焦材料創(chuàng)新、設(shè)計(jì)創(chuàng)新以及制造工藝創(chuàng)新三個(gè)維度。

材料創(chuàng)新

耐高壓、耐高頻、耐高溫的SiC和傳輸快、集成度高的硅光信號(hào)芯片成為材料創(chuàng)新的兩大重要陣地。

中國SiC發(fā)展起步雖有落后，但當(dāng)前已有明顯成果。如國內(nèi)已有廠商通過不斷迭代IGBT技術(shù)的同時(shí)還大力布局SiC功率器件，率先實(shí)現(xiàn)SiC功率模塊量產(chǎn)落地，在邁入以SiC-MOSFET替代Si-IGBT階段之后，進(jìn)一步專為SiC定制功率模塊以發(fā)揮SiC材料的顯著優(yōu)勢(shì)

硅光芯片是光子技術(shù)與微電子技術(shù)融合的結(jié)晶，既擁有光的高帶寬、高速率、高抗干擾性，又具備微電子高集成、低能耗、低成本等優(yōu)勢(shì)。目前中國已有數(shù)家企業(yè)基于硅光芯片研發(fā)FMCW激光雷達(dá)方案。

設(shè)計(jì)創(chuàng)新

車規(guī)級(jí)芯片設(shè)計(jì)以性能與安全為核心目標(biāo)和驅(qū)動(dòng)力。

在提升芯片計(jì)算性能方面，芯片廠商大多采用多核集成的方式，通過多個(gè)集成高主頻內(nèi)核來提升芯片整體計(jì)算效率。100MHz已不足為奇，更有芯片其主頻已高達(dá)800MHz，高主頻高性能芯片成為設(shè)計(jì)主流。

也有一些行業(yè)先行者開辟嶄新的技術(shù)路線，進(jìn)軍“存算一體”架構(gòu)。存算一體架構(gòu)芯片較傳統(tǒng)架構(gòu)芯片具備低功耗、低延時(shí)、高算力三大優(yōu)勢(shì)，可以完美貼合智能駕駛場(chǎng)景需求。

存算一體、GPU、CPU架構(gòu)對(duì)比，圖片來源：億歐智庫

在信息安全方面，主機(jī)廠普遍采用“安全芯片（SE）+硬件安全模塊（HSM）”方案構(gòu)建信息安全防護(hù)體系，目前國內(nèi)已有多家企業(yè)憑借多年安全芯片技術(shù)布局車規(guī)級(jí)芯片；功能安全方面，多核MCU通過雙核鎖步設(shè)計(jì)提升功能安全水平，安全等級(jí)更低的SoC則通過外掛或內(nèi)置高安全MCU形成安全島來提升整體功能安全水平。

工藝創(chuàng)新

不同計(jì)算控制芯片對(duì)制程工藝的需求所有不同，但為降本增效，國內(nèi)芯片不斷追求先進(jìn)制程，探索摩爾定律極限。

相較于對(duì)先進(jìn)制程（28nm以下）的持續(xù)追求，MCU在制程工藝方面的需求相對(duì)較低。中國車規(guī)級(jí)MCU大多采用40nm成熟制程，僅有少數(shù)企業(yè)如芯馳科技采用更先進(jìn)的制程技術(shù)。相比之下，海外芯片廠商早已邁入了先進(jìn)制程的領(lǐng)域。盡管在這一方面中國與海外存在較大的差距，但考慮到MCU對(duì)制程的較低需求，我們?nèi)杂幸欢ǖ木彌_空間。

隨汽車智能化發(fā)展，智能汽車對(duì)AI芯片的算力與性能需求不斷增強(qiáng)，促使智能座艙、自動(dòng)駕駛等場(chǎng)景所需要的SoC持續(xù)追求先進(jìn)制程，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算性能和成本的突破。在SoC芯片方面，中國與海外芯片同樣存在一定的差距。不過，值得驕傲的是，本土SoC芯片已經(jīng)發(fā)展至7nm，地平線、黑芝麻智能、芯擎科技等公司都發(fā)布了相關(guān)產(chǎn)品。然而，海外芯片廠商如英偉達(dá)Altan則已經(jīng)率先進(jìn)入了更為先進(jìn)的5nm制程階段。

SoC角逐先進(jìn)制程，數(shù)據(jù)來源：億歐智庫

這表明我們?cè)诩夹g(shù)追趕的道路上仍需努力，但同時(shí)也展現(xiàn)了中國芯片產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)。

02 產(chǎn)品及應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新

在終端產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)下，車規(guī)級(jí)芯片從跨域融合到Zonal架構(gòu)，隨EEA集中式演進(jìn)呈三層分布。如國內(nèi)目前已有部分企業(yè)開啟大膽嘗試，將Zonal架構(gòu)作為芯片產(chǎn)品定義的向?qū)Ш涂蚣?，以感知、?jì)算、通信為基點(diǎn)，全方位布局汽車智能化芯片。

歐冶半導(dǎo)體分析認(rèn)為未來5-10年里，汽車電子電氣架構(gòu)都會(huì)以Zonal架構(gòu)為導(dǎo)向設(shè)計(jì)，所有汽車芯片都會(huì)落在Zonal架構(gòu) 下的智能端側(cè)芯片、區(qū)域處理器和中央計(jì)算平臺(tái)這三個(gè)區(qū)間里。中央計(jì)算芯片首先會(huì)走向行泊一體，再走向艙駕一體，最終形態(tài)是全業(yè)務(wù)、全場(chǎng)景的處理器。

此外，“軟件定義汽車”也正加速落地，國內(nèi)芯片企業(yè)逐漸形成“芯片+算法+工具鏈”產(chǎn)品方案，用軟件算法與芯片之間的高度適配而進(jìn)一步提升芯片計(jì)算效率。同時(shí)與上層軟件適配需求推動(dòng)部分芯片企業(yè)更進(jìn)一步，開始向操作系統(tǒng)、中間件等基礎(chǔ)軟件層布局，進(jìn)一步拓寬軟硬協(xié)同邊界。

億歐智庫研究分析稱，中央計(jì)算芯片將成為芯片廠核心研發(fā)任務(wù)，芯片廠將與軟件算法商深度合作，致力于推出基于大算力中央計(jì)算芯片且高度軟硬協(xié)同的中央計(jì)算方案，為未來的One Brain車云計(jì)算架構(gòu)做好技術(shù)儲(chǔ)備。

受國際局勢(shì)及政策指引，車規(guī)級(jí)芯片領(lǐng)域的低端場(chǎng)景國產(chǎn)替代成為大勢(shì)，同時(shí)隨技術(shù)進(jìn)步與成熟，中國芯片正逐漸向座艙域控、智駕域控場(chǎng)景應(yīng)用發(fā)展。同時(shí)企業(yè)紛紛抬頭看向安全需求更高的汽車電子應(yīng)用場(chǎng)景，舉力研發(fā)面向BMS、動(dòng)力、安全領(lǐng)域的高端芯片。

03 企業(yè)發(fā)展創(chuàng)新

為實(shí)現(xiàn)更加透明、靈活、深度的合作與協(xié)同，芯片廠與主機(jī)廠的合作模式逐漸從黑盒模式走向IP授權(quán)，芯片廠越來越聚焦核心IP研發(fā)和參考設(shè)計(jì)，主機(jī)廠亦可對(duì)芯片供應(yīng)提出更加多樣、定制化的需求，為智能汽車創(chuàng)新迭代奠定堅(jiān)實(shí)硬件基礎(chǔ)。

車規(guī)級(jí)芯片供應(yīng)鏈變動(dòng)，圖片來源：億歐智庫

傳統(tǒng)車規(guī)級(jí)芯片供應(yīng)鏈的壁壘也在逐漸被打破，區(qū)域更加扁平的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。主機(jī)廠與芯片廠的聯(lián)系逐漸密切，芯片廠可同步觸達(dá)主機(jī)廠和Tier1，從而拓寬合作渠道，構(gòu)建更復(fù)雜的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

智能汽車的“心臟”——車規(guī)級(jí)芯片，正引領(lǐng)著汽車產(chǎn)業(yè)的變革。在這場(chǎng)變革中，中國車載芯片行業(yè)正展現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力和發(fā)展?jié)摿?。隨著技術(shù)的不斷突破和市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)大，我們有理由相信，中國車規(guī)級(jí)芯片會(huì)在不久的將來，成為全球智能汽車產(chǎn)業(yè)的重要力量。

審核編輯：黃飛