芯粒在汽车市场重新受到关注，持续不断的发展的电气化和激烈的竞争迫使公司加快设计和生产计划。

  电气化已经点燃了一些最大、最知名的汽车制造商的热情，面对非常短的市场窗口和一直在变化的需求，这些制造商正在努力保持竞争力。与过去不同的是，汽车制造商一般会用五到七年的设计周期，而当今汽车的最新技术很可能在几年内就被认为过时了。如果他们跟不上，就会有一批全新的初创公司生产廉价汽车，这些汽车能够像软件更新一样快速地更新或更改功能。

  但软件在速度、安全性和可靠性方面存在局限性，而定制硬件正是许多汽车制造商现在努力的方向。这就是芯粒的用武之地，现在的重点是如何在大型生态系统中建立足够的互操作性，使之成为一个即插即用的市场。实现汽车芯粒互操作性的重要的条件包括标准化、互连技术、通信协议、电源和热管理、安全性、测试和生态系统协作。

  与板级的非汽车应用类似，许多设计工作都集中在芯片到芯片的方法上，这推动了许多新颖的设计考虑和权衡。在芯片级，由于设计性能要求的提高，各种处理器、芯片、存储器和 I/O 之间的互连慢慢的变复杂，从而引发了一系列标准活动。人们提出了不同的互连和接口类型来满足多种的目的，而用于专用功能（处理器、存储器和 I/O 等）的新兴芯粒技术正在改变芯片设计的方法。

  “汽车原始设备制造商认识到，要控制自己的命运，他们就必须控制自己的 SoC，”西门子EDA虚拟和混合系统副总裁David Fritz表示。“然而，他们不明白自 1982 年上大学以来 EDA 已经走了多远。此外，他们都以为他们要进入最新的工艺节点，其中一套掩模组将花费 1 亿美元。他们负担不起。他们也没有办法获得人才，因为人才库相当小。所有这些加在一起，原始设备制造商认识到，要控制自己的命运，他们要一种由其他人开发的技术，但能够准确的通过需要进行组合，以拥有独特的差异化产品，他们相信至少对一些人来说是面向未来的模型年。然后它在经济上变得可行。唯一符合要求的是芯粒。”

  芯粒可以针对特定功能进行优化，这可以帮助汽车制造商利用已在多种车辆设计中得到验证的技术满足可靠性、安全性和安保要求。此外，它们还可以缩短上市时间并最终降低不同特性和功能的成本。

  过去十年来，对芯片的需求一直在增长。根据 Allied Market Research 的数据，全球汽车芯片需求将从 2021 年的 498 亿美元增长到 2031 年的 1213 亿美元。这种增长将吸引更多的汽车芯片创新和投资，而芯粒预计将成为一大受益者。

  但芯粒市场的成熟还需要一段时间，并且可能会分阶段推出。最初，供应商将提供不同风格的专有模具。然后，合作伙伴将共同努力提供芯粒以相互支持，就像一些供应商已经发生的那样。最后阶段将是普遍可互操作的芯粒，由 UCIe 或其他互连方案支持。

  从积极的一面来看，并非所有这一切都是从头开始的。在板级，模块和子系统始终使用板载芯片到芯片接口，并将继续这样做。各种芯片和 IP 提供商（包括Cadence、Diode、Microchip、NXP、Renesas、Rambus、Infineon、Arm和 Synopsys）提供现成的接口芯片或 IP 来创建接口芯片。

  Cadence设计 IP 高级产品营销组总监 Arif Khan 表示：“在必要性的推动下，Chiplet 已经出现了。”“不断增长的处理器和 SoC 尺寸正在达到标线极限和规模不经济。工艺技术进步带来的增量收益低于每个晶体管和设计成本的上升。封装技术（2.5D/3D）和芯片间接口标准化（例如 UCIe）的进步将促进芯粒的开发。”

  如今使用的几乎所有芯粒都是由英特尔、AMD 和 Marvell 等大型芯片制造商内部开发的，因为他们可以严格控制这些芯粒的特性和行为。但各个层面都在开展工作，向更多参与者开放这个市场。当这种情况发生时，较小的公司可以开始利用备受瞩目的开拓者迄今为止所取得的成就，并围绕这些发展进行创新。

  Arteris高级战略营销总监 Guillaume Boillet 表示：“我们许多人相信，拥有现成的、可互操作的芯粒组合的梦想可能需要数年时间才能成为现实。”他补充说，互操作性将来自于合作伙伴群体，他们正在解决规范不完整的风险。

  这也提高了FPGA和 eFPGA 的吸引力，它们可以为现场硬件提供一定程度的定制和更新。“Chiplet 是真实存在的，” Flex Logix首席执行官 Geoff Tate 说道。“目前，一家制造两个或更多芯粒的公司比一家制造几乎没有良率的接近光罩尺寸芯片的公司更经济。Chiplet 标准化似乎还很遥远。甚至 UCIe 还没有一个固定的标准。并非所有人都同意 UCIe、裸片测试以及当集成封装无法工作时谁负责问题等。我们确实有一些客户使用或正在评估 eFPGA 的接口，这些接口的标准不断变化，例如 UCIe。他们现在就可以实现芯片，并使用 eFPGA 来适应以后的标准变化。”

  还有其他支持芯粒的努力，尽管出于一些不同的原因——尤其是设备扩展成本的上升以及需要将更多功能集成到芯片中，而芯片在最先进的节点上受到标线的限制。但这些努力也为汽车领域的芯粒铺平了道路，并且有强大的行业支持来实现这一切。例如，在 SEMI、ASME 和三个 IEEE 协会的赞助下，新的异构集成路线图 (HIR) 着眼于各种微电子设计、材料和封装问题，为半导体行业制定路线图。他们当前的重点包括 2.5D、3D-IC、晶圆级封装、集成光子学、MEMS和传感器以及系统级封装 (SiP)、航空航天、汽车等。

  “汽车公司对每个芯粒功能的要求仍处于剧变状态，”西门子的Fritz指出。“一个极端有这些问题，另一个极端也有这些问题。这是最甜蜜的地方。这就是所需要的。这些是可以开展此类工作的公司类型，然后你可以将它们组合在一起。那么这个互操作性的事情就没什么大不了的了。OEM 可能会说“我必须处理所有可能性”，从而使事情变得过于复杂。另一种选择是，他们可能会说，‘这就像高速 PCIe 一样。如果我想从一个人到另一个人进行沟通，我已经知道该怎么做。我有运行我的操作系统的驱动程序。这将解决很多问题，我相信这就是最终的结果。”

  展望未来，芯粒将成为汽车和芯片行业的焦点，这将涉及从芯粒 IP 到内存互连以及定制选项和限制的一切。

  例如，瑞萨电子于 2023 年 11 月宣布了其下一代 SoC 和MCU的计划。该公司瞄准了汽车数字领域的所有主要应用，包括有关其第五代 R-Car SoC 的最新信息，该 SoC 面向高性能应用，采用先进的封装内芯粒集成技术，旨在为汽车工程师提供更大的定制灵活性他们的设计。

  瑞萨指出，如果高级驾驶辅助系统（ADAS）需要更高的人工智能性能，工程师将能够将人工智能加速器集成到单个芯片中。该公司表示，这一路线图是在与一级和 OEM 客户多年的合作和讨论之后制定的，这些客户一直呼吁找到一种在不影响质量的情况下加速开发的方法，包括在硬件可用之前就设计和验证软件。

  “由于对增加按需计算的需求不断增长，以及对未来汽车更高水平自主性的需求不断增长，我们看到了未来几年单片解决方案扩展和满足市场性能需求方面的挑战，” 瑞萨电子 SoC 业务与战略高级总监Vasanth Waran说。“Chiplet 使计算解决方案能够扩展并超越市场需求。”他指出

  瑞萨电子宣布计划从 2025 年开始创建专门针对汽车市场的基于芯粒的产品系列。

  目前尚不完全清楚标准处理器（这是当今使用大多数芯粒的地方）与为汽车应用开发的芯粒之间会有多少重叠。但随着这项技术转移到新市场，基础技术和发展肯定会相互促进。

  Synopsys IP 加速解决方案组高级产品经理 David Ridgeway 表示：“无论是 AI 加速器还是 ADAS 汽车应用，客户都需要标准接口 IP 块。” “围绕 IP 定制要求提供经过充分验证的 IP 子系统以支持客户 SoC 中使用的子系统组件非常重要。当我说定制时，您可能没有意识到在过去 10 到 20 年的时间里，在 PHY 端和控制器端，可定制的 IP 已经变得多么可定制。例如，PCI Express 已经从 PCIe Gen 3 发展到 Gen 4，再到 Gen 5，现在又发展到 Gen 6。控制器可配置为支持更小链路宽度的多种分叉模式，包括 1 个 x16、2 个 x8 或 4 个 x4。我们的子系统 IP 团队与客户合作，确保满足所有定制要求。

  对于人工智能应用，信号和电源完整性对于满足其性能要求极其重要。几乎我们所有的客户都在寻求挑战极限，以实现尽可能最高的内存带宽速度，以便他们的 TPU 每秒可以处理更多的事务。每当应用程序是云计算或人工智能时，客户都希望获得最快的响应速度。”

  进入最后阶段将是最困难的，并且有必要进行重大改变。为了确保互操作性，汽车生态系统和供应链中足够多的部分必须聚集在一起，包括硬件和软件开发商、代工厂、OSAT 以及材料和设备供应商。

  图 1：包括处理器、数字、PHY 和验证的 IP 模块可帮助开发人员实现整个 SoC

  优化 PPA 的最终目标是提高效率，这使得芯粒在汽车应用中特别有吸引力。当UCIe成熟时，预计整体性能将呈指数级提升。例如，UCIe 在标准封装中可以提供 28 至 224 GB/s/mm 的海岸线带宽（shoreline bandwidth ），在高级封装中可以提供 165 至 1317 GB/s/mm 的海岸线带宽。这意味着性能提高了 20 至 100 倍。将延迟从 20 纳秒降低到 2 纳秒代表着 10 倍的改进。另一个优点是功率效率提高了约 10 倍，分别为 0.5 pJ/b（标准封装）和 0.25 pJ/b（高级封装）。关键是尽可能缩短接口距离。

  仔细规划考虑架构切割线（即芯粒边界），优化功耗、延迟、硅面积和 IP 重用。例如，定制一个需要前沿工艺节点的芯粒，同时在旧节点上重复使用其他芯粒可能会影响成本和时间；

  需要针对封装热封套、热点、芯粒布局以及 I/O 布线和分线规划热和机械封装约束；

  需要预先制定芯粒和封装/组装部件的测试策略，以确保在芯粒级测试阶段发现硅问题，而不是在将它们组装到封装中之后；

  标准化芯片间接口的想法正在迅速流行，但实现这一目标的道路需要时间、精力以及很少相互交流的公司之间的大量协作。制造一辆汽车需要一个确定的汽车制造商。使用芯粒构建车辆需要整个生态系统，其中包括开发商、代工厂、OSAT 以及材料和设备供应商的共同合作。

  汽车原始设备制造商是整合系统和寻找创新方法来削减成本的专家。但仍有待观察的是，他们能够如何快速、有效地构建和利用可互操作芯粒生态系统，以缩短设计周期、改善定制化，并适应前沿技术在完全设计和测试时可能已经过时的世界，并提供给消费者。

  为了在全球半导体短缺的困境中建立牢靠的供应链，韩国产业通商资源部和三星电子、现代汽车在三星电子平泽工厂与韩国汽车研究院、韩国电子技术研究院签署了关于加强汽车芯片需求方和供货方合作的协议。 了解到，韩国汽车制造商一直受到全世界汽车芯片短缺的困扰，尤其是汽车微控制器，不得不多次暂停工厂生产。韩国在内存领域拥有全球领先地位，但在逻辑芯片业务方面相对较弱。 据韩国国际贸易协会的数据显示，在汽车芯片方面，韩国仅占2.3%的市场份额，美国以31.4%的份额领先，日本以22.4%的份额紧随其后，德国以17.7%的份额位列第三。 除汽车芯片外，三星和SK海力士等企业在平泽工厂也发表了对平泽晶圆厂、龙仁园区等的投资计划，以及将扩大对EUV光

  在汽车“新四化”浪潮下，汽车由传统的代步工具逐步向具备感知、决策、执行能力，长在轮子上的“智能终端”演进；“软件定义汽车”的商业模式逐步开始颠覆传统汽车制造行业，其产业链价值也产生了重要的变化，汽车电子和软件成为智能汽车时代价值链分配的主要增量。而在这里面汽车芯片作为主导智能化的基石，产生了很大的需求及市场变化。 在过去5年，车载芯片的算力增长远超预期（图1），从早一个时代的汽车ADAS技术主要奠基者和引领者Mobileye代表作之一EyeQ4时代的2.2TOPS到英伟达新发布下一代自动驾驶芯片Atlan（预计2025年装车） 1000TOPS算力，短短几年时间算力增长超过400倍。 而驱动算力军备竞赛的，正是以特斯拉为首

  大算力时代的变化和机遇 /

  在自动驾驶芯片的赛道上，一个熟悉又陌生的名字即将在2022年出现。 提到自动驾驶芯片，从最早提供整包解决方案的博世，到感知体系封闭、只开放决策与执行的Mobileye，到提供完整开发环境的英伟达，再到如今国内陆续出现的独角兽，可以说除了自研自动驾驶芯片的特斯拉，多数车企都只是需要在这几个供应商去选择。 但是，似乎有一家芯片巨头被忽略了。它就是高通。 在智能手机领域，高通芯片的市场占有率达到24%，位居全球第二。而在智能座舱领域，全球25家顶级车企中有20家选了高通骁龙数字座舱平台。近年来，不管车机是用了骁龙820A还是骁龙8155，都会成为车企新车重要的宣传卖点之一。 不过，在无人驾驶领域，高通却一直没有得到与

  市场有多少竞争力？ /

  不断提高芯片算力，曾在智能手机行业的比拼中被奉为圭臬。如今，汽车行业又掀起了一场由芯片主导的智能化军备竞赛。 1月下旬，高通发布了5nm制程工艺的SoC和加速器芯片，以及拥有超700TOPS算力的Snapdragon Ride™平台。 在这之前，蔚来汽车首款轿车ET7宣布搭载4颗英伟达Orin芯片，总算力高达1016TOPS，对比之下，特斯拉FSD HW 3.0计算平台的算力为144TOPS。蔚来CEO李斌断言，马力加算力是定义高端智能 电动汽车 的新标准。 来源：蔚来官方 伴随着无人驾驶以及人工智能的普及，“软件定义汽车”已经成为汽车圈的共识，OTA也成为智能电动车的标配，这场智能化比赛的背后，芯片成为决

  算力，往上堆就完事了？ /

  福特（Ford Motor）在1983年首次于Escort车系导入16位元英特尔（Intel）微控制器（MCU）为基础的引擎喷射系统，而汽车产业发展至今，市面上许多高阶汽车已搭载超过100个微处理器，而当初的Escort仅搭载1个微处理器。 据Semiconductor Engineering网站报导，汽车内部系统控制所用的电子控制单元（ECU）设计，这些规范都随时间不断演进。福特汽车旗下创新部门全球执行长Jim Buczkowski表示，汽车的基本系统历史悠久，并随着时间全面电子化且整合，像是窗户从手摇式、电动式、演变到今日的智能型窗户。 最早的汽车电子系统各自独立运作，灯光、门锁、传动、防锁死煞车等功能的控制

  从2020年底开始，由于芯片短缺引发的汽车制造商停产事件仍未结束，部分企业的停产计划已经排至5月乃至6月，让企业深刻感受到了关键部件缺失的切肤之痛，加强芯片的稳定供应成为新命题。

  布局 /

  近年来，汽车行业正经历着深刻的技术革命，与此同时，汽车 芯片 也正在成为支撑这场革命的核心技术。从辅助驾驶到 传感器 ，再到 AI 芯片，我们可以清晰地看到，汽车正在从单纯的交通工具转变为移动的 智能 终端。本文将对汽车芯片的未来发展方向和机会进行深入探讨。 1.辅助驾驶与 无人驾驶 芯片 辅助驾驶技术，也被称为 AD AS (Advanced Driver Assistance Systems)，包括碰撞预警、车道偏离警告、自动紧急制动等功能。这些功能的实现都离不开强大的计算能力。 发展趋势：随着辅助驾驶技术向L3、L4、L5级别迈进，汽车芯片需要处理的数据量将呈几何倍数增长。未来的芯片将更为强大，能够支持更复杂的决

  2008年10月17日 ，意法半导体推出一款全新的单片车门区驱动电路L99DZ70XP，新产品是第一款能够集中驱动车门内置的主要控制管理系统，并采用改进的方法来控制防眩目（EC）后视镜的芯片。L99DZ70XP一体化驱动芯片化解了通常必须在车门内部不同位置安装多个分立驱动器的问题，实现尺寸紧凑的一体化车门区控制，而且提高安装的简易性和经常使用的可靠性。 现今的汽车应该具有各种提供‘生物体舒适性’的功能设备，包括安装在驾驶员侧和乘客侧车门内的许多电动系统。后视镜除具备电动调节功能外，还能加上停车时的电动收叠、除霜加热和提高夜晚驾驶舒适性的自动防眩目功能。很多车型都配有电动车门锁

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