新挑戰、新機遇，芯片驅動汽車未來

引領汽車行業顛覆性創新的特斯拉出現后，創新和體驗成為新能源智能網聯汽車的關鍵詞。因為軟件可以決定功能，功能可以決定體驗，所以用軟件定義汽車已經成為一種趨勢。然而，軟件的改進需要伴隨著汽車形式和架構的轉變。換句話說，任何軟件都需要在芯片上運行。從這個角度來看，未來軟件定義汽車對汽車級芯片的應用需求將更加廣泛。2023年2月21日，在廣汽主辦的2023年第二屆汽車芯片產業大會上，中國一汽智能網聯研究院高級院長王強表示，車內半導體的數量正在不斷增加，但這種增長并非永無止境。未來，將在集成過程中實現性能要求和工藝技術之間的平衡，從而實現成本降低。

中國一汽智能網聯研究院高級院長王強將演講內容總結如下：新四化趨勢下汽車行業的發展趨勢。在新的“四化”趨勢下，新能源智能網聯汽車快速發展，電動化、智能化、網聯化裝備率快速提升。我認為，新能源的發展步伐已經遠遠超出預期，并在2022年進入井噴式發展期，滲透率提前達到并超過25%。與此同時，國家對新能源汽車產業給予了高度重視和政策支持。新能源汽車作為一個產業技術集中的領域，已成為我國戰略性新興產業之一。在此背景下，中國一汽作為國內領先的汽車制造商，于1月8日發布了紅旗品牌新能源汽車全球戰略。一汽將進一步完善紅旗品牌“大家族”的整體品牌結構，繼續推進新能源轉型和市場拓展。事實上，新四化中的電動化可以促進智能網聯的發展。與傳統的燃料動力汽車相比，純電動汽車更容易實現智能駕駛和網絡連接功能，因為純電動汽車的整體控制系統具有高度集成和可控性，汽車制造商在該領域擁有更多獨立的算法。智能網聯不僅可以提高駕駛的安全性、便利性和舒適性，還可以實現汽車與外部環境和其他設備的互聯。駕駛艙也是網絡覆蓋的一個重要區域。隨著大城市通勤時間的逐漸增加，車輛已成為第三生活空間，人們需要在這里從事娛樂、學習、社交甚至辦公等活動。這增加了對駕駛艙許多智能配置的需求，包括液晶儀表、增強現實、HUD顯示器、各種照明效果等。這些配置都需要芯片的應用和支持。除了新的四化，軟件定義的汽車也是一種趨勢。作為顛覆性創新的領導者，特斯拉在中國誕生了許多優秀的新勢力汽車品牌。它們在一定程度上改變了汽車的形式和功能，使用戶體驗成為汽車產品競爭力的關鍵。在這個過程中，軟件創新發揮著重要作用。軟件不僅決定了汽車的功能和體驗，而且隨著汽車形狀的變化，軟件在整個系統中的比例也逐漸增加。任何軟件都需要在芯片上運行，這也意味著芯片有更廣泛的應用。總之，我們主要從整體市場趨勢的變化中討論汽車行業面臨的機遇。接下來，在具體技術方面，我們提出了四個變化：首先，電子和電氣架構的轉變：從以中央網關為核心的分布式控制器架構，初步的領域融合架構，到目前正在實施的中央計算+區域控制架構。架構的演變主要針對以下問題：首先，隨著汽車功能的增加，控制器的數量也在增加；

其次，線束的長度逐漸增加，這不僅增加了成本和重量，還影響了車輛的性能和功耗。采用新架構可以幫助解決上述兩個問題，例如目前最復雜的高端車型的線束超過3.5公里，而特斯拉的線束典型長度可以小于1.5公里，這是一個非常重要的區別。其次，網絡通信正朝著高帶寬、低延遲、可擴展性和高安全性的方向發展。在過去，通信主要在兆字節級別。隨著智能網聯汽車數據采集和處理的快速增長，未來有必要引入一些新的通信模式和協議標準，包括以太網、PCIe點對點雙向通信等。第三，硬件形式正在朝著高性能、高集成的方向發展。過去，控制器具有單核、高可靠性、低功耗和高精度閉環電流控制的特點。未來將引入多核異構、高性能計算控制器和大功率電機控制。第三，操作系統進入多種共存、集中部署的階段。由于引入了異構芯片和多個計算核心，基礎軟件也發生了變化。單個操作系統無法分配車輛資源，需要引入Hypervisor虛擬機在其上運行多個操作系統核心，管理智能駕駛、智能座艙、車輛控制等不同的域控制器。這需要考慮多種類型的操作系統的共存和集中部署。在上述技術變革中，芯片實際上是最關鍵的變量。芯片功能的性能對這些技術的實現和實現有著重大影響，進而影響產品的性能和終端體驗。接下來，我將主要從技術變革的角度分析芯片需求的變化，并展望未來的發展趨勢。芯片應用的現狀和發展需求對于傳統動力汽車來說，最復雜的控制器是發動機和變速器，其特點是計算能力低、帶寬低、速度慢。它們主要驅動閥門和小型電機等執行機構。其次，隨著智能網聯技術的引入，汽車控制器進行了創新，需要向高計算能力、高帶寬和高功率方向發展，所有這些都對芯片性能提出了更高的要求。與此同時，這些技術的發展反過來又推動了芯片技術的進步。此外，智能汽車目前采用中央計算架構，通過智能駕駛、駕駛艙和車輛控制三個主要域控制器實現各種功能。這三個控制器負責自動駕駛、人機交互和車輛管理等任務。未來，汽車的域控制器架構將在控制器級、板級和芯片級等不同層面進一步集成。根據市場需求，汽車控制器可分為兩類：駕駛艙和汽車控制器是主流配置，適用于絕大多數主流配置的汽車；

高級智能駕駛是一種高端配置，僅適用于部分汽車。因此，我們認為，駕駛艙與車輛控制的集成，以及座艙駕駛集成將成為一個重要方向，SoC芯片的多域集成將成為未來汽車的核心和未來最大的價值增量。接下來，我們將介紹影響芯片發展的兩個外部因素。一個是供應因素。在過去的兩年里，由于缺乏芯片，汽車制造商遭受了大量損失。地方政府和汽車制造商也大幅增加了對芯片安全的關注，并采取了一些措施來確保芯片的穩定供應。第二個外部因素主要是指美國和歐洲對中國芯片行業的限制和壓制，包括芯片法、EDA限制、高性能GPU限制。這些措施旨在切斷中國與歐美之間的供應鏈循環，并迫使中國發展自己的芯片產業。因此，我們認為，中國汽車芯片行業需要共同努力，建立一個依靠內部循環和自身實力的安全可靠的供應鏈體系。當然，中國芯片產業目前面臨三大問題。首先，如何確保短期內的穩定供應？可以與國際TOP5深度合作，OEM可以提升芯片管理水平；其次，國產芯片整體亟待成熟。美國在高性能和尖端芯片方面具有優勢。我們如何縮小差距？這就需要全面提升國產汽車芯片的成熟度，完善國產芯片產業鏈；再次，高端芯片資源短缺，市場呼喚國產汽車芯片優勢企業。汽車級芯片的需求和發展方向可以分為三個維度：應用級別、芯片功能、芯片是否有軟件。每個維度可以進一步劃分為多個子類別。根據應用級別，可分為四類：消費者級別、行業級別、車輛規格級別和軍事級別。汽車級芯片的要求可以概括為“兩高、兩長、一低”：高可靠性、高安全性、長供應和儲備周期、長驗證周期，所有這些都需要以低成本實現。根據軟件的存在與否，芯片可分為三類：主控芯片、外圍芯片和分立器件。分立器件的數量很大，但其價值很低，屬于半導體類別的基本組件；帶軟件的芯片是主要的控制芯片，分為計算和控制兩類，涉及開發環境、開發工具和整個生態系統；無軟件芯片是外圍芯片，數量相對較大，但價值不太集中。接下來，讓我們看看芯片在一輛汽車中的價值。隨著車型從低端向高端轉變，控制器的數量逐漸增加，芯片也在增加，最高可達800多個芯片。目前，主流車型的自行車芯片數量從400到500不等，自行車芯片的價值也在不斷增加。例如，終端車型在8000元左右，而高端車型在14000元左右。最后，對汽車級芯片行業的未來趨勢和發展方向進行了預測。首先，隨著技術的進步，汽車級芯片的數量和集成度將出現一定的變化；其次，隨著市場需求的增長，汽車級芯片的制造工藝和成本效益將達到一定的平衡。從技術角度來看，汽車芯片的數量和集成度受到各種因素的影響。一方面，隨著智能化、網絡化和數字化等趨勢的推進，汽車的功能不斷增加，需要裝載更多的芯片。另一方面，硬件系統結構的優化創新對芯片尺寸、功耗和兼容性提出了更高的要求，促使芯片設計更加簡潔、高效、統一，促進了SoC系統級芯片的應用。因此，在技術發展過程中，芯片數量的增長并不是永無止境的，而是會根據不同的場景和應用需求進行合理的調整和平衡；

同樣，一體化并非永無止境。在發展的過程中，“一增一減”最終會達到平衡。硬件將始終集成，芯片也將集成。但在集成過程中，最先產生的先進技術產生價值溢價，在先進過程中的某個節點逐漸降低成本，最終實現平衡。從市場角度來看，芯片的制造工藝和成本效益也受到各種因素的影響。一方面，半導體產業鏈的完善和激烈競爭對芯片質量、速度、穩定性等方面提出了更高的要求。這促使芯片制造采用更先進、更精確、更標準的工藝流程，并可以享受相應工藝節點的價值溢價。另一方面，在市場需求增加、產品生命周期縮短等因素的影響下，降低成本的壓力逐漸加大，在某些領域已經達到或接近技術極限，這促使芯片制造在一些工藝節點上擴大規模、降低單位成本。因此，在市場發展過程中，“先進與廉價”不是相互排斥或沖突的，而是可以根據不同的產品類型和市場階段進行選擇和平衡。在當前汽車生產的實際應用中，汽車芯片的市場主要集中在控制、動力和驅動領域，這是國際巨頭的優勢。汽車芯片行業呈現兩極分化趨勢，前五大公司占據了大部分市場份額，而其他公司在某些領域表現突出；隨著半導體行業的發展，國內汽車芯片行業也將經歷一個淘汰和并購的過程，以實現產業優化。最后，我們將介紹我們正在進行的芯片應用實踐工作。我們的中央域控制平臺采用A/B雙路開發模式，主機廠推動部分設備的更換流程，深入芯片定義流程，橋接從芯片需求、芯片開發到芯片加載驗證的技術路徑，加快芯片量產進程，并將功能與合同芯片相集成，讓整車廠真正以用戶體驗為導向汽車功能第一負責人。此外，一汽著力推進芯片標準建設，規范汽車芯片分類，制定汽車芯片標準體系，建立六大核心標準；全面參與汽車芯片國家/行業標準的制定，積極為芯片標準建設貢獻力量。從行業角度來看，我們希望所建立的標準能夠確保芯片的穩定性和可靠性；從企業的角度來看，我們正在建立一個數字化、智能化的芯片管理系統，旨在優化管理機制：應用數字化和智能化的方法實現芯片滲透管理，預測風險，快速響應，增強供應鏈風險控制能力。最后，有三點需要總結：首先，在新的技術和工業革命浪潮中，紅旗已經從一家傳統的汽車制造企業發展成為一家既強調“汽車制造”又強調“技術創新”的高科技企業。致力于為用戶提供安全、可靠、綠色、智能、極致夢幻般的出行服務。2、 紅旗愿與芯片公司、大學、零部件公司等合作伙伴開啟合作，攜手打造新的技術高地。3、 在新的國際形勢下，紅旗愿承擔起行業責任，實現汽車芯片產業鏈安全可控，共同創新能源智能網聯汽車產業新生態！以上內容來自中國一汽智能網聯研究院高級院長王強，他于2023年2月21日在廣汽主辦的2023年第二屆汽車芯片產業大會上發表了題為“芯片驅動汽車的新挑戰、新機遇、未來”的主題演講

標簽：一汽紅旗特斯拉

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