中國汽車芯片的崛起之路

芯片之于汽車，就好比人類的“大腦”，控制著整輛車的所有“行為”，在當前“新四化”的發展形勢下，汽車產業由傳統制造領域走向數字化變革已是大勢所趨，自主可控的汽車電子芯片底層技術則是發展未來汽車產業的靈魂和生命。2023年1月19日，中央廣播電視總臺大型交通紀錄片《探索·交通》欄目即將播出以《汽車“新四化”從“芯”出發》為主題的新一期節目，本期節目走進國產化汽車芯片領域，從芯片企業的設計開發到一級供應商的訴求，再到產業成盟、創新生態的構建，通過展現幾類芯片的發展情況，探索整個行業的未來發展。

杰發科技：持續深耕汽車芯片領域，用產品推動國產芯片快速成長

在推動國產車用芯片發展過程中，中國半導體芯片產業如何突破“缺芯”困境一直是熱點話題，汽車的電動化和智能化引發了對汽車芯片需求量的爆發式增長，其中增長最多的就是MCU芯片。汽車MCU分散多變，車身上每個器件的智能化控制，無論是車身控制、駕駛控制、發動機控制、信息娛樂、自動駕駛和輔助駕駛等領域，都離不開車用MCU的指揮。從使用量來說，傳統燃油車MCU用量50-100顆，主要應用于發動機、底盤控制等，新能源車用量則高達300顆，并且對MCU的要求也更高。據統計，2022年上半年全球新能源汽車銷量達到421萬臺，同比增長71%，而中國銷量占比達到59%，乘聯會1-10月份數據，國內新能源乘用車產銷量已達到443萬臺，同比增長107%，這一內在因素造就了汽車MCU持續近兩年的缺芯潮。

汽車控制類芯片是汽車電子系統內部運算和處理的核心，在汽車可靠性和安全性要求高的領域，如底盤域、動力域、座艙域和自動駕駛域，車規級微控制器MCU卻長期依賴于進口，想要加速國產車用芯片發展，必須打破這一局面。成立于2013年的杰發科技是國內較早專注于汽車電子芯片設計與研發的企業之一，2017年，車規MCU基本都被國外大廠所壟斷，為了研發出車規MCU“中國芯”，杰發科技利用其自身在車規級芯片的技術和團隊優勢，針對國內最短缺的汽車MCU芯片展開布局。汽車電子電氣架構從傳統的分布式ECU到域控再到未來的中央計算，車規級MCU在技術層面出現兩極化發展趨勢，一是逐漸向低成本小節點應用靠攏，二是要滿足高算力、多接口的區域控制器等場景的需求，這兩種需求缺一不可，在此趨勢下，OEM和Tier1對汽車MCU的需求必然是多樣化的，這就使得汽車MCU廠商不僅要滿足多樣化的MCU需求，同時又要布局適應未來域控需求的MCU產品。

杰發科技在MCU產品線的布局完全遵循并引領這一趨勢，從2018年推出國內首顆32位車規級MCU芯片AC781x至今，MCU產品線從基于M0+和M3內核的AC780x系列和AC781x系列主打小節點執行層角色，到首顆基于M4F內核的功能安全MCU芯片AC7840x系列作為中間力量，再到未來的多核擁有高算力大pin腳適應域控制器需求的高端MCU AC787x，杰發科技在MCU的布局可覆蓋整車，不僅滿足客戶當下的多樣化需求，同樣可滿足未來域控下的場景需求。2021年 杰發科技MCU出貨量已超過一千萬顆，2022年出貨量突破記錄，超過1500萬顆，其車規級MCU芯片已獲得市場的廣泛認可，如長城、五菱、上汽、長安等，還有新能源汽車比亞迪、蔚來、小鵬、理想等。

不僅如此，杰發其他產品線均取得良好成績。SoC芯片方面，芯片已迭代5代，從前裝到后裝，從IVI到車聯網再到智能座艙，杰發科技的SoC業務線擁有豐富多樣化的產品布局。首顆入門級智能座艙SoC芯片AC8015可提供多個型號滿足多樣化的IVI和座艙需求，2023年即將量產新一代中高階智能座艙域控芯片AC8025，滿足未來汽車電子電氣架構變革需求，采用8+2CPU組合，算力達到60K+DMIPS，內置高性能NPU，可提供高效AI應用解決方案，同樣AC8025擁有更加強大和靈活的視頻輸出能力，可擴展至7屏顯示，并支持屏幕間不同的顯示分辨率，包括液晶儀表屏、HUD、中控屏、空調屏、副駕屏和后枕屏等，AC8025不僅通過ACE-Q100認證，同時儀表顯示通過功能安全ISO 26262 ASIL-B認證，使儀表功能和整個芯片系統安全性更高，全方位保障駕駛安全。AMP方面，AC7325是國內唯一通過ACE-Q100車規級認證并實現大規模量產的車載音頻放大芯片，AC7325在芯片抗干擾、耐壓強度、音域帶寬、高效模式降耗方面實現多項技術創新，目前已被國內多家主流汽車電子零部件廠商采用，累計銷量達數百萬顆，是國產汽車芯片行業中唯一擁有成熟上車應用的車載音頻放大芯片。胎壓監測專用傳感器TPMS芯片AC5121是國內唯一擁有自主設計知識產權的胎壓傳感器芯片，也是國產第一顆全集成氣壓傳感器、雙軸加速度傳感器、溫度傳感器、LF&RF于一體的高性能胎壓監測專用芯片。

景略半導體：致力于提供富有競爭力的車載高速互聯全棧解決方案

對于通訊類芯片來說，伴隨汽車從傳統的代步工具向智能助手轉變帶來的電子電氣架構變革，底層網絡從分布式向中央集中式過渡，隨之相伴的是數據爆炸與傳感器的大量使用，智能座艙、自動駕駛等一系列新技術普及的背后，需要底層技術做支撐：其中一項是車載以太網的物理層傳輸芯片；另外一個就是不同功能域之間的數據傳輸與交換；以及高速的連接芯片技術。

芯片是汽車行業邁向智能化和網聯化的關鍵，通訊類芯片的發展水平影響著汽車智能化程度，而智能網聯汽車又是智慧交通、智慧城市以及國家競爭力的重要體現，傳統車載通信技術已經無法適應現代汽車電子系統的發展。為了滿足車載網絡速度、降低成本、增強性能并適用于全場景的高速傳輸需求，下一代汽車正在轉向車載以太網通信。以太網已在數據通信領域經出現超過20年，是一種十分成熟的通信技術，進入車載領域大約在10年前。當前的智能化汽車研究推動車載以太網在汽車領域的滲透，傳感器、攝像頭、激光雷達等設備的驟增，以太網技術自然而然的進入車載架構中，將不同的功能域之間連接起來。當前車載高速網絡技術主要被歐美廠家壟斷，為實現這一智能汽車核心領域的全面自主可控，擁有豐富的芯片開發、公司運營和管理經驗的領軍企業，景略半導體主動研發新型車載通信技術，致力于打造全棧車載高速網絡，同時布局以太網與視頻編解串傳輸技術，通過三大核心底層技術：以太網Phy，Switch與ASA，以及可擴展的DxU形態，驅動車載計算架構演進。

全棧代表著所有高速的連接、數據的交換以及未來數據的處理，景略憑借自身的技術積累，與市場需求進行匹配后，深刻體會到汽車主機廠和一級供應商對于全棧式解決方案的剛需，基于此，2019年，推出以太網的千兆速率技術；2020年，推出車載以太網交換機平臺，BlueWhale?創新的技術架構，具有高度的可配置性，針對車載網絡市場，BlueWhale?技術平臺能夠滿足TSN（時間敏感網絡）的要求，其內嵌MCU也可支持Lock-Step，滿足車載網絡IVN（In-Vehicel-Network，交互式視頻網絡）對數據傳輸實時性和網絡安全的需求。

在高速通信中，由于車上安裝了越來越多復雜的系統，彼此之間相互影響所形成的電磁干擾會影響系統信號處理的準確性，車載完整的高速傳輸和DSP算法，解決了傳輸上的挑戰，但汽車智能化帶來的車內傳輸網絡向更高速實時升級，就好比從原來的地面傳輸系統，涉及到復雜的三維立體的交通流量，指數級的增長帶來的管理調度方面挑戰也急劇上升。想要提升車載高速網絡的可靠性，就需要根據系統信號的特點，結合模擬設計的架構，完善數字處理方法。景略半導體實驗室里，技術團隊經過反復的實驗研究，已經成功攻克了這個難題。模擬高速通信，一秒鐘發送60億個波形，最高的地方代表1，最低的地方代表0，那么就有概率出現中間狀態，這個時候如果讓數字電路去處理，有時會把它當成1，有時會把它當成0，就會出現誤碼率，因此需要技術團隊通過算法干擾，讓信號只出現0和1兩種狀態，并且讓系統將60億分之一準確的還原成0或者1。

作為一家推動高速網絡技術發展的芯片設計公司，景略在技術路線方面始終追求實用性和創新性，在汽車里，尤其是傳感器功耗，需要做到低功耗，公司EtherNext?技術是獨特的數模混合信號技術架構結合先進的制造工藝和智能傳輸協議，其創新的芯片架構，在性能、功耗和成本等方面具有領先優勢，速率在高達萬兆以上時仍可提供行業領先的低功耗遠距離傳輸，景略相信，服務于整車的全棧車載高速網絡技術將成為汽車智能化的核心基礎架構。

在車載智能化系統中，當前攝像頭與顯示屏的大量視頻數據是通過獨立的視頻編解串芯片進行長距離傳輸的。景略半導體認為，車載高速數據與視頻應用將各有側重，并實現協同支撐，漸進迭代和系統共存。為滿足車載行業系統級開發的需求，除在車載以太網的深厚積累外，作為ASA組織的會員，目前景略半導體同步正在開發兼容ASA技術標準的車載視頻編解串芯片,為客戶和業界提供富有競爭力的車載高速互聯全棧解決方案。致力于為客戶創造最高價值，通過與世界級的晶圓廠和封裝廠合作，使用先進的制造工藝和嚴格的質量管理，向客戶提供最高質量標準的芯片。

神經元：構建面向未來的中國“自主智能”芯片體系

在神經元看來，實現芯片國產化是一個必然事件，首先，半導體是一個資金密集型和智力密集型的領域，只有當一個國家發展到一定階段時才有足夠的能力發展芯片產業，而我國現在恰恰處于這一時期；其次，中國從改革開放發展到今天，中高端的芯片大多源自于歐美，因此對于一個大國來講，打造本土化芯片產業，保證信息空間主權的完整，保障各個行業的安全，提升國家綜合實力已成為不爭的發展事實。神經元作為專注車載網絡、工業互聯網、衛星互聯網等芯片設計與開發的芯片企業，自成立以來始終堅持自主可控的芯片研發，主導起草和申報了國際標準IEC61158-28、國家標準《基于時間敏感技術的寬帶工業總線AUTBUS》，可用于車身域控制、傳感及電池管理。相比傳統CAN總線，AUTBUS總線芯片具有100Mbps帶寬、具備高實時、低時延、多節點、可遠距離傳輸能力，采用雙絞線連接車載設備節省超過30%布線空間，減輕超過30%的電纜重量且易于維護，100%自主可控，全面覆蓋了目前車載總線網絡LIN、CAN、FLEXRAY和MOST的應用范圍，滿足對車載網絡高帶寬、確定性、強實時的需求。

在電池管理系統中，電池數量多，需要采樣的數據量大，要求傳輸速率高，控制操作響應快，要求時間同步性強，目前電池管理系統的通信方式為CAN+菊花鏈，且因為CAN總線、低速總線和競爭通信的特性，不能滿足實時性和時間同步性的要求，導致電池效率低、壽命縮短、安全性差。而現在，一對雙絞線連接電池包和電池管理單元，AUTBUS百兆帶寬、時間同步無數據沖突、拓撲結構靈活且組網方便的特性，將無損數據傳輸速率提升10倍，同時對電池的監測和負載的控制更加精準，使得電池包系統更加安全，帶來電池更高效，壽命更長，更安全的用戶價值。在車輛360°環視系統中，隨著智能化系統的增加，攝像頭使用量也越來越多，意味著需要更多的電纜，傳統點對點連接模式無論從電纜數量還是傳輸速率，已經無法適應智能汽車開發。神經元AUTBUS總線技術，一根總線解決多路攝像頭接入和供電問題，百兆帶寬實現了實時響應的效果。在智能輔助駕駛系統中，通過一根AUTBUS總線將主機、攝像頭、傳感器（壓力傳感器+溫濕度傳感器）、激光測距雷達連接起來，再通過主機控制電機。當前方車輛有任意動作，雷達都可以快速檢測車輛狀態，有效提供車距保持、避障等服務；另外一方面，當壓力傳感器識別到壓力超過閾值時，電機會緊急停止，提供緊急停車服務。除此之外，在總線技術當中，多節點的接入能力是帶載能力的重要體現，神經元AUTBUS總線芯片可最大支持254個節點，幾乎能夠滿足汽車所有業務要求。

從過去汽車電子架構需要5厘米粗的幾十根總線到現在一兩厘米粗的一組總線解決問題，AUTBUS高速寬帶實時總線技術正在汽車電子、工業控制、飛機等領域成為替代傳統總線的國內主流總線標準，解決傳統總線，如RS485，Modbus等協議總線數據的傳輸效率低、傳輸距離短的缺點，實現多業務數據融合互通，提供更加豐富的健康管理和實時運行數據信息，從而提升智能化、數字化水平。不僅如此，神經元開發的可用于架構基于TSN的車載以太網網絡交換平臺的網絡交換芯片，以及在車聯網具有廣泛應用前景的SDR基帶無線芯片，所有設計、流片、封裝全流程100%國產化。2021年12月推出的車規時間敏感網絡以太網交換芯片KD6630,通過車規ISO26262功能認證，功能安全級別達到ASIL-B級；并通過AEC-Q100可靠性認證，達到Grade2可靠性等級。該芯片已完成了6萬公里的高溫測試和100萬公里的實車測試。神經元車聯網通信一站式芯片解決方案以高帶寬、總線虛擬化、多總線融合、實時高效、系統可擴展等優勢構建了安全可控的智能汽車裝備一體化網絡系統，未來，公司還將結合工業領域的應用特征，不斷的演進技術為工業、汽車、防務等領域提供自主可控的芯片解決方案。

經緯恒潤：以需求拉動技術迭代，充分發揮Tier1的優勢

在推動汽車芯片國產化的過程中，僅僅走通技術還不夠，聯合上下游企業實現國產芯片的上車應用同樣重要。經緯恒潤成立于2003年，專注于為汽車、無人運輸等領域的客戶提供電子產品、研發服務和高級別智能駕駛整體解決方案，同時作為中國汽車芯片產業創新戰略聯盟副理事長單位和汽車芯片標準體系建設研究成果主要參研單位之一，積極與國際接軌，了解國外企業對于芯片產業的思考，以及汽車對于芯片的要求，同時與國內芯片企業充分交流，開闊自己的思路，了解上下游產業鏈發展的更多信息，前瞻性的使用和驗證國產汽車，共同推動汽車芯片產業高質量健康發展和中國智能交通領域升級。

面對過去幾年芯片的短缺以及供應鏈安全方面，兩種因素疊加，2018年，經緯恒潤敏銳的察覺到國產汽車芯片領域新的窗口期，開始考慮國產替代的方案，充分發揮自身中國本土一級供應商的優勢，開始主動驗證并使用國產芯片，截止目前，在自動駕駛、座艙、底盤、車身幾個方面實現了量產或正在積極開發。

從全球芯片發展來看，中國半導體產業仍舊處于0到1的階段，研發出更高級別難度的車規級芯片則需要更多時間成本，不過這并不代表國產的車用芯片一定要發展到十分成熟才會開始應用。對于經緯恒潤來說，公司的技術產品不僅服務于國內的用戶，同時也與德國、法國、日本等國外OEM合作，其中出現兩類解決方案：第一，不區分進口芯片還是國產芯片，追求高性價比。由于芯片的研發投入十分高昂，必須要經過大量的出貨分攤研究成本，那么當出貨量沒有達到一定規格時，芯片價格一定是比較高的，從這一點來看，目前國產芯片價格還不具備很大的優勢，出貨量仍然需要0到百萬、再向千萬的過渡；第二，立足于國內供應鏈安全的角度，公司會優先選擇國產芯片，芯片作為一個有著高科技含量的產品，必須要經過大批量嚴格的測試。針對計算、控制、通訊、存儲、電源幾類芯片，經緯恒潤也在積極的嘗試，相信在大家的共同努力下，在這幾類芯片上面都有機會走向量產，2021年，經緯恒潤共生產和交付超過2000萬個產品，其中涉及各種各樣的芯片，經過時間證明，其產品質量非常穩定可靠，2023年，預計通過經緯恒潤量產的國產芯片應用產品會超過200臺套。

在過去十年里，汽車發生了巨大的變革，從一個被駕駛員驅動的工具，到現在電動化、網聯化升級，汽車不只是功能更加豐富，其電子電氣架構已經徹底改變，這一改變所帶來的就是過去的一些芯片將會消失，進而催生出新的芯片，對于國產汽車芯片領域是一個十分重要的契機。在智能汽車演進的過程中，近幾年國內技術路線也在不斷探索并調整，技術的逐步發展勢必對芯片產生不同需求，那么以經緯恒潤為代表的綜合性Tier1，作為芯片企業與整車廠之間的中間力量，一方面要研發出新產品，提升自身產品競爭力，推動汽車工業進一步實現智能化；另一個方面，其覆蓋方方面面的產品對芯片提出更大的要求，這些需求將幫助芯片企業設計和定義芯片，并且拉動更多國產企業開發新的芯片，及時了解市場發展需要，從這兩方面來說，汽車電子產品提供商對于國產芯片領域持續壯大十分重要。

未來，經緯恒潤也將繼續依托自身在智能駕駛、智能網聯、新能源和動力系統、車身和舒適域、底盤控制等領域的汽車電子產品量產經驗與技術優勢，堅定不移的驗證國產芯片并加速上車應用，現在開發的車身類產品，比如車門控制器、座椅控制器、4G和5G的T-Box、帶信息安全和OTA功能的網關、自動駕駛控制器等汽車產品的研究都在使用國產芯片，希望在國產芯片的使用和推廣方面發揮作用，對汽車行業甚至國家做出貢獻。

中國汽車芯片產業創新戰略聯盟：搭建國內外芯片產業和上下游企業的溝通橋梁，共同成長

為早日建成中國汽車芯片產業創新生態，2019年，中國汽車芯片產業創新戰略聯盟成立，包含杰發科技、景略半導體、神經元、經緯恒潤等產業鏈上下游企業，正式開啟一段國產車用芯片跨界融合、共生共贏、產業成鏈、生態成盟的新旅程。

首先，汽車芯片生態建設是存在薄弱點的，對于整個產業來說，產業鏈條是很長的，單獨研發出幾顆芯片無法解決芯片短缺、技術和應用問題，必須要上下游企業以合作伙伴的方式互相協同，才能真正促進芯片產業向前；其次，聯盟成立后，將芯片劃分為10大類60個小類，通過企業間的相互協作，先走通一兩類小類芯片，推動一些中國自主的芯片設計企業先強大起來，其他種類的芯片企業參照這個模式去發展；再者，聯盟希望服務自主的芯片設計企業，更好的推動中國國產車用芯片在本土汽車品牌上得到應用；最后，芯片作為一個全球性領域，聯盟也希望聯動國際上對中國汽車芯片感興趣的企業或相關組織合作，整合國際資源。因此，通過這樣一個更為開放的行業組織作為交流平臺，牽頭做一件單個企業或單個產業無法獨立完成的事情，將集成電路、汽車等多個領域的優秀企業組織到一起，形成更為高效的合作機制，同時通過聯盟及時了解國內外芯片產業發展，進而融入到全球供應鏈中。

截至2022年底，聯盟已有近三百家成員單位，包括了下游的整車企業和一級供應商、上游的芯片設計企業、晶元配套企業、研究測試機構、行業協會，共同構建并完善芯片產業創新生態，不僅從技術迭代、芯片應用層面發展，更要組織多個企業和行業專家共同參與標準體系制訂和對應流程認證，把不同的資源方鏈接起來，讓產業發展更有序、完整，同時形成對行業的反哺作用。聯盟每年也會組織各種類型的活動，比如交流會，解決行業協同發展中的實際問題，讓不同領域的各個企業集體發聲，提出芯片研發和上車應用過程中難點、問題、挑戰，幫助企業之間更高效的溝通。比如培訓活動，讓與芯片相關聯的企業融合進來，交流信息，培養人才。比如汽車芯片應用創新大賽，圍繞實際需求和痛點展開，鼓勵大家主動完成芯片的設計和創新，推動芯片快速上車應用。

中國汽車芯片發展道路雖然漫長，但充滿光明，作為行業的公益性組織，聯盟始終堅持共贏的原則，共同商量，各自貢獻出力所能及的力量，相信在行業伙伴的共同努力下，我國的芯片產業將被磨礪的更加優秀，中國汽車芯片領域有機會和中國新能源智能汽車一樣在世界上處于領先地位。

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