據(jù)共同社報道，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省3月29日宣布，將撥款10億日元（約合人民幣4771萬元）用于支援豐田汽車等民間企業(yè)的車用尖端半導體開發(fā)。此舉旨在推動開發(fā)自動駕駛所需的高性能半導體，提高產(chǎn)業(yè)競爭力。

根據(jù)報道，支援對象為開展高性能數(shù)字半導體（SoC）研發(fā)的“車用尖端SoC技術研究組織”（ASRA）。ASRA理事長山本圭司向外強調(diào)，在車商期望的時機獲得SoC的難度正不斷加大。

資料顯示，ASRA全名為Advanced SoC Research for Automotive，該組織成立于2023年，由汽車、汽車零部件和半導體相關企業(yè)設立，目前包括Honda、Mazda、Nissan、Subaru、Toyota等汽車制造商，Denso、Panasonic等車電企業(yè)，以及Cadence、Mirise、Renesas、Socionext等共14家半導體廠商。

此外，據(jù)悉，Socionext公司于去年宣布，公司已著手研發(fā)采用臺積電TSMC最新3nm車載制程“N3A”的SoC，預計在2026年開始進行量產(chǎn)，并委托臺積電生產(chǎn)。

據(jù)了解，ASRA組織旨在研發(fā)用于汽車的高性能半導體系統(tǒng)芯片（System on Chip、SoC）。據(jù)稱力爭到2028年車用芯片技術，2030年將應用于量產(chǎn)車輛。


車載SoC芯片現(xiàn)狀

SoC的全稱叫做：System-on-a-Chip，中文的的意思就是“把系統(tǒng)都做在一個芯片上”。這個概念最先是從智能手機發(fā)展起來的，通過將CPU、GPU、內(nèi)存、Modem，ISP，DSP，Codec等系統(tǒng)部件打包集成在一顆芯片內(nèi)，手機廠商就不需要分別單獨采購這些功能芯片，從而帶來節(jié)省主板空間、成本和功耗的收益，這對追求輕薄、長時間續(xù)航的手機來說非常具有吸引力。

SoC在汽車上的首次應用，首先是在智能座艙領域。隨著智能座艙的發(fā)展，不僅需要強大的CPU算力來提高任務處理能力，強悍的GPU算力來處理視頻、圖片等非結(jié)構化數(shù)據(jù)，高效的AI 算力來滿足智能座艙的智能化交互體驗要求，高速的DSP算力實現(xiàn)大帶寬實時通訊，還需要能操作系統(tǒng)兼容手機生態(tài)，從而快速提升娛樂體驗。總之，智能座艙在4G通信、車載WFI、駕駛艙手勢識別、高品質(zhì)音視頻處理、編解碼、圖像拼接等典型應用場景的需求跟智能手機的業(yè)務場景高度契合，所以憑借在消費電子、通信領域的技術實力和品牌優(yōu)勢高通在2014年基于驍龍600平臺打造了驍龍620A車規(guī)級SoC芯片，取得了巨大的成功，截至目前高通的智能座艙SoC芯片已經(jīng)演化到第四代SA8295。

在智能駕駛領域，海量幀圖像處理極其考驗芯片的并行計算能力，顯然擅長邏輯和數(shù)字運算能力的CPU無法滿足大量并行的簡單運算任務，因此，在自動駕駛上通常使用了集成CPU 和XPU（GPU/NPU/TPU） 的SoC 芯片。隨著智駕水平的發(fā)展，智駕SoC的算力也在不斷提升，目前已經(jīng)量產(chǎn)AI算力最高的智駕SoC是英偉達Orin。

由于智艙與智駕的場景并不相同，帶來的算力側(cè)重點也不相同，所以智艙SoC和智駕SoC很長一段時間內(nèi)平行發(fā)展。高通和英偉達幾乎先后腳發(fā)布了自己的汽車超算芯片Thor（英偉達）和Snapdragon Ride Flex（高通），這兩款芯片都可以同時支持智艙和智駕功能。業(yè)內(nèi)不禁驚呼，是不是艙駕一體芯片的時代就要到來了。對此，筆者認為真正實現(xiàn)艙駕一體還需要有很長的路要走。

首先，是智艙和智駕的功能安全等級不同，如何打造一款同時兼顧不同功能安全等級的OS是一個挑戰(zhàn)。

其次，真正艙駕一體要滿足算力靈活分配，而Thor目前通過靜態(tài)配置，一旦分配好了算力以后就無法根據(jù)場景進行切換。

第三，許多車企的組織機構里智艙與智駕分屬不同部門，在一顆芯片里如何分工協(xié)作也是一場挑戰(zhàn)，目前還沒有成熟的經(jīng)驗可遵循。

因此，在未來一段時間內(nèi)，智艙和智駕分屬兩個SoC還會是主流方案。

市場競爭格局

（1）智能座艙芯片

芯片結(jié)構：以“CPU+功能模塊”的 SoC 異構融合方案為主。以高通智能座艙主控計算芯片 820A 系列為例：高通 820A 芯片采用 14 納米工藝，從整體性能上來看，可以實現(xiàn) hypervisor 和 QNX 系統(tǒng)啟動時間小于 3 秒，Android 系統(tǒng)啟動時間小于 18 秒，倒車影像啟動小于 3 秒。進一步拆解后可分為四大模塊：（1）CPU，采用主頻高達 2.1GHz 的 64 位四核處理器（Qualcomm? Kryo? CPU），用于對所有硬件資源的調(diào)度與管理；（2）GPU，采用高通 Adreno530GPU，可支持多個 4K 超高清觸屏顯示，實現(xiàn)一芯多屏；（3）DSP，采用Qualcomm? Hexagon? 680 DSP，能夠在不增加 CPU 負載的情況下，支持 8 個攝像頭傳感器同時輸入；（4）LTE 調(diào)制解調(diào)器模塊，確保車輛在行駛過程中獲得持續(xù)的移動連接性。除此之外，該芯片可搭載高通深度學習軟件開發(fā)包(SDK)——Qualcomm 驍龍神經(jīng)處理引擎(NPE)，從而可集成基于機器學習的先進駕駛輔助系統(tǒng)。

競爭格局：瑞薩、英偉達、高通、英特爾、三星等廠商憑借優(yōu)越的芯片性能和供應鏈在中高端座艙芯片領域脫穎而出。其中，高通、三星、英偉達由于其在手機、消費電子等領域龐大的出貨量及技術儲備而大幅攤薄新一代架構的研發(fā)成本（7nm、5nm 制程的研發(fā)費用高昂），因而可率先卡位智能座艙芯片賽道。目前，高通在國內(nèi)新興旗艦車型上近乎實現(xiàn)壟斷，其座艙產(chǎn)品迭代速度幾乎與手機產(chǎn)品同時更新（三星、聯(lián)發(fā)科座艙芯片至少落后手機一代）。根據(jù)高通數(shù)據(jù)顯示，其 2021 年汽車芯片在手訂單逾 80 億美元，主控芯片月出貨量高達數(shù)百萬顆。國產(chǎn)廠商方面，華為和地平線分別憑借麒麟 990A 和征程 2 快速出圈，華為與高通類似，擁有強大的研發(fā)、萬物互聯(lián)的鴻蒙生態(tài)以及不遜于高通的迭代能力，極狐阿爾法 S 是首款搭載麒麟 990A 的車型，單顆芯片可同時驅(qū)動12.3 英寸液晶儀表、20.3 春 4K 觸控屏以及 8 寸的 HUD，整體算力達到3.5TOPS（高通最新座艙芯片 SA8155P 為 3TOPS）。而地平線也因其開放的開發(fā)平臺和完備的工具鏈受到主機廠青睞，其征程 2 座艙芯片已獲得長安 UNI-T車型定點。


（2）自動駕駛芯片

芯片結(jié)構：以“CPU+GPU+NPU”的 SoC 異構方案為主。以英偉達自動駕駛主控計算芯片 Xavier 系列為例，該 SoC 芯片主要包含控制單元、計算單元、AI 加速單元三大模塊：（1）控制單元（CPU）：基于 ARM 架構的 8 核 Carmel CPU；（2）計算單元（GPU）：基于 NVIDIA Volta 架構，在 20W 功率下單精度浮點性能可達到 1.3TFLOPS，Tensor 核心性能為 20TOPS，當功率提升到 30W時，算力可達到 30TOPS，性能強勁且具有可編程性；（3）ASIC（AI 加速單元）：包含深度學習加速器（DLA，Deep Learning Accelerator）和可編程視覺加速器（PVA，Programmable Vision Accelerator）兩個 ASIC 芯片，旨在提高CPU 性能（perf/watt）。

競爭格局：按照供應方式可以分為軟硬一體式解決方案和開放式解決方案兩大陣營。其中，英特爾（Mobileye）和華為是國內(nèi)外自動駕駛軟硬一體式解決方案提供商的代表，即將傳感器、芯片、算法綁定銷售的全家桶式方案。該方案優(yōu)勢是能夠幫助自研能力不足的主機廠快速上車量產(chǎn)，其中 Mobileye 系列芯片截至 2019 年底出貨 5400 萬，全球 ADAS 市場占有率約為 70%（2019 年），特斯拉早期便在 Autopilot HW1.0 中采用 Mobileye EyeQ3 作為自動駕駛主控芯片。

此外，華為也宣布提供全棧式解決方案，華為 MDC 計算平臺采用“統(tǒng)一硬件架構，一套軟件平臺，系列化產(chǎn)品”，將在極狐阿爾法 S 上率先落地量產(chǎn)。英偉達和地平線是國內(nèi)外自動駕駛開放式解決方案供應商的代表，二者均擁有完全開放的生態(tài)和完備易用的工具鏈，OEM 廠商可以在芯片、算法中的任意層次購買服務。目前，英偉達自動駕駛解決方案已被眾多新勢力廠商及自主品牌所采用，包括小鵬、理想、蔚來等新勢力品牌，以及上汽智己等自主品牌；地平線在自動駕駛落地方面也在持續(xù)推進當中，目前已宣布在理想 ONE 中取代Mobileye 成為新的自動駕駛主控芯片供應商，將搭載兩顆征程 3 自動駕駛芯片。我們認為在智能汽車行業(yè)發(fā)展初期，部分 OEM 廠商會綜合考慮成本、開發(fā)周期、系統(tǒng)穩(wěn)定性等因素而選擇軟硬件一體式解決方案；當行業(yè)邁向成熟階段，頭部 OEM 廠商已具備相當程度算法開發(fā)能力，將會傾向于選擇更為開放的計算平臺，在完善的開發(fā)工具鏈之上結(jié)合場景自研算法，以滿足差異化需求。

（3）車身控制芯片

芯片結(jié)構：車身控制芯片對算力要求較低，通常以 8 位或 32 位的 MCU 芯片為主。車身控制域的本質(zhì)是在傳統(tǒng)車身控制器（BCM）的基礎上，集成了無鑰匙啟動系統(tǒng)（PEPS）、紋波防夾、空調(diào)控制系統(tǒng)等功能。因而其中的主要芯片仍以車規(guī)級 MCU 為主。根據(jù)芯片數(shù)據(jù)吞吐量的不同，車規(guī)級 MCU 主要可分為 8 位、16 位以及 32 位三種。其中，8 位工作頻率在 16-50MHz 之間，具有簡單耐用、低價的優(yōu)勢，主要應用于車窗、車門、雨刮等車身控制領域；32 位MCU 工作頻率最高，處理能力、執(zhí)行效能更好，應用也更廣泛，主要應用于動力域、座艙域等。

同時，由于 8 位的 MCU 的效能持續(xù)提升，目前已滿足為低階的 16 位 MCU 的應用需求，疊加 32 位 MCU 成本的逐漸降低，雙重因素作用下 16 位 MCU 的市場份額正逐步萎縮。根據(jù) HIS 數(shù)據(jù)預計，2025 年全球車規(guī)級 MCU 市場規(guī)模將達到 73.5 億美元，其中 32 位 MCU 占比將達到 76.6%。

競爭格局：外資廠商高度壟斷，行業(yè)“缺芯”事件背景下國內(nèi)廠商正加速崛起。根據(jù) HIS 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，外資廠商憑借先發(fā)優(yōu)勢已高度壟斷全球車規(guī)級 MCU 市場，具體包括恩智浦（14%）、英飛凌（11%）、瑞薩電子（10%）等。而在 2020 年末以來，汽車行業(yè)“缺芯”事件加劇，進口 MCU 存貨緊俏且價格高企。在此背景下，國內(nèi)車規(guī)級 MCU 市場正加速進口替代。目前，國內(nèi)成熟的車規(guī)級MCU 供應商包括比亞迪電子、杰發(fā)科技、芯旺微等。