BusinessKorea報道，電動汽車和自動駕駛汽車需求快速發(fā)展，市場對先進高性能半導體產(chǎn)品需求激增，從傳統(tǒng)成熟制程轉(zhuǎn)向先進制程，使車用電子的先進制程競爭愈劇烈。

韓國市場人士消息，車用半導體市場10納米以下先進制程競爭正在提升，目前車用電子市場開始轉(zhuǎn)向有處理運算架構（CPU）的高性能芯片，這種變化是借自動駕駛和車內(nèi)娛樂等有電子設備車技術進步推動，使市場對高效能半導體需求增加。

三星最近同意供應現(xiàn)代汽車Exynos Auto V920娛樂芯片，采用5納米先進制程，2025年供貨。三星表示Exynos Auto V920特點是快速有效控制高達6個高分辨率顯示器和12個鏡頭傳感器，提供車輛實時狀態(tài)和駕駛信息，還有播放高畫質(zhì)多媒體內(nèi)容及玩游戲等。

晶圓代工龍頭臺積電最近宣布德國建設首座歐洲晶圓廠，并導入12納米和16納米制程。臺積電著眼點是生產(chǎn)提供先進車用半導體，使歐洲車廠采購到可靠的先進制程半導體。

車載芯片真的需要先進進程嗎？

早前，聯(lián)發(fā)科方面宣告他們旗下采用3nm制程的“天璣車載平臺”，根據(jù)公開資料顯示，“天璣車載平臺”將采用3nm制程打造，它包含了用于驅(qū)動8K、120Hz HDR屏幕的MiraVision顯示技術，能夠兼容“多個原生HDR攝像頭”的圖像信號處理單元，可以通過聯(lián)發(fā)科的APU技術為汽車提供一定程度的ADAS輔助駕駛功能，此外還能外掛聯(lián)網(wǎng)模塊，從而實現(xiàn)WiFi7、5G網(wǎng)絡、GPS，甚至是衛(wèi)星聯(lián)網(wǎng)能力。

其實目前關于這個平臺的資料還相當欠缺，聯(lián)發(fā)科方面也并未公布具體架構等方面的細節(jié)，因此大家也基本不用指望它能夠在短期內(nèi)上市。但即便如此，有個問題也引發(fā)了我們的關注，那就是“在車載娛樂平臺用上3nm制程，真的有必要嗎？”

眾所周知，如今最積極追求先進半導體制程的產(chǎn)品莫過于智能手機里的SoC。而這也是因為手機受限于電池容量和產(chǎn)品形態(tài)，對于芯片的功耗、發(fā)熱都極為敏感，所以芯片的峰值功耗降低個一兩瓦，可能就意味著手機的續(xù)航能夠多出兩三個小時，打游戲時機身溫度能降低好幾度。

但是汽車可不是這樣的，無論油車還是新能源車，“車載娛樂系統(tǒng)”里那枚主控芯片的功耗高低，基本上都不太可能會對整車的續(xù)航帶來什么實質(zhì)性影響。

就更不要說芯片發(fā)熱量的問題了。要知道，許多車型的中控內(nèi)部都有大量熱管，甚至是風扇進行主動散熱。別說是幾瓦的低功耗芯片，就是塞個上百瓦的PC處理器進去一樣也能穩(wěn)定運行，幾乎不太可能存在散熱方面的瓶頸。

在這樣的背景下，說得夸張一點的話，那就是手機上可能需要3nm制程才能“壓住”的SoC，換到車載平臺可能7nm、10nm，甚至14nm都完全夠用。而且眾所周知的是，越落后的制程雖然功耗和發(fā)熱會越大，但制造成本也會相應的低不少。

那么在功耗、發(fā)熱不會夠成體驗瓶頸的前提下，為什么車載娛樂系統(tǒng)的芯片不干脆去使用更老、更便宜的半導體制程生產(chǎn)呢？其實答案很簡單，可能并非“不想”，而是確實“做不到”。

首先，現(xiàn)階段的許多車載娛樂平臺本身從技術“底子”上來說，與手機、筆記本電腦里所使用的芯片存在著千絲萬縷的聯(lián)系。比如大家熟悉的高通驍龍SA8155、SA8195，其實都是“源自”移動端SoC的設計。

而這些手機SoC里的核心部分、也就是它們的CPU，絕大多數(shù)都源自ARM的公版架構方案。比如SA8155包含四個Cortex-A76核心和四個Cortex-A55核心，而這些Cortex核心在最初設計的時候，并沒有考慮車載平臺（高功耗、高發(fā)熱）的特性，所以它們從最“根源”的架構上，就已經(jīng)注定要與相對先進、省電，同時成本也更高的半導體制程綁定了。

這是什么概念呢？簡單來說，比如ARM尚未正式公布的下一代“超大核”Cortex-X4，它從一開始的架構設計、電路特性可能全都是建立在“以3nm制程去打造”這個前提上。就算芯片廠商覺得3nm太貴、不需要這么低的功耗，那么能不能換成5nm或者7nm去把它造出來呢？大概率是不能的。因為ARM很可能沒法提供“7nm Cortex-X4”的設計資料，如果非要生搬硬套去放大制程，那么極大可能會以失敗告終，芯片是生產(chǎn)不出來的。

換句話說，只要高通、三星、聯(lián)發(fā)科這些芯片廠商，是基于“最新款移動SoC架構”去設計、制造他們的車載平臺，那么幾乎就注定了只能使用與“新款移動SoC”相同的半導體制程。哪怕這種制程對于車載芯片來說完全是浪費、是徒增成本，也幾乎沒辦法避免。

Chiplet技術應用爐火純青

目前，半導體行業(yè)的共識是，先進制程的流片費用越來越高昂，流片成功率也變得越來越低；同時，芯片良品率也開始大幅下降。而相比于手機賽道，汽車行業(yè)正處于智能化加速提升的周期，對于芯片的性能要求被無限放大。

此外，以特斯拉為代表的車企自研芯片趨勢盛行，不同車企對于計算平臺的同質(zhì)化，仍然是有所顧忌。比如，在座艙領域，高通近乎壟斷的格局，也讓更多的車企和芯片廠商在思考替代方案。

一方面，對于芯片廠商來說，繼續(xù)選擇單芯片、更先進制程工藝，還是選擇Chipet（小芯粒高速互聯(lián)）方案，是一個戰(zhàn)略抉擇。目前來看，后者正在成為主流趨勢。

舉個簡單的例子，在Chiplet的系統(tǒng)級架構設計下，通過2.5D/3D堆疊等先進封裝技術，使用10nm工藝制造出來的芯片可以達到7nm芯片的集成度，同時研發(fā)投入和一次性生產(chǎn)投入則比7nm芯片的投入要少的多。

此外，模塊化的芯粒可以減少重復設計和驗證環(huán)節(jié)，降低芯片的設計復雜度和研發(fā)成本，加快產(chǎn)品的迭代速度。同時，降低對先進工藝制程的依賴，對于車載應用市場來說，本身也是一種降本策略。

眾所周知，特斯拉在全球率先啟用AMD的座艙計算平臺方案（Ryzen APU和基于AMD RDNA 2架構的GPU），后者便是Chiplet技術應用的排頭兵，從2015年就開始布局相關技術產(chǎn)品落地。

比如，在AMD的Ryzen 3000系列CPU上，每4個CPU核心組成一個CCX，兩個CCX構成一個CCD——也就是一片die/chiplet。多個CCD，外加I/O die，就構成了完整的芯片。

去年，AMD正式發(fā)布了采用RDNA 3架構的新一代旗艦GPU，這是該公司首度在GPU產(chǎn)品中采用Chiplet技術，擁有多達580億個晶體管，每瓦特性能提升了54%，并且提供高達61TFLOP的算力。

而這只是第一步。

按照計劃，AMD將尋求在芯片設計方面更符合客戶喜好的產(chǎn)品，比如，基于Chiplet技術，客戶可以靈活配置第三方IP（基于不同工藝）。尤其是汽車智能化的需求不斷釋放，未來異構集成（比如，X86、Arm和RISC-V同時并存）的模式，或許會成為市場主流。

看到這個機會的，還有英偉達。該公司此前推出的NVIDIA? NVLink?-C2C，也是一種超高速的芯片到芯片、裸片到裸片的互連技術，支持定制裸片與NVIDIA GPU、CPU、DPU、NIC和SOC之間實現(xiàn)一致的互連。

借助先進封裝技術，NVLink-C2C互連鏈路的能效最多可比PCIe Gen 5高出25倍，面積效率高出90倍，可實現(xiàn)每秒900GB乃至更高的一致互聯(lián)帶寬。

“為應對摩爾定律發(fā)展趨緩的局面，必須開發(fā)小芯片和異構計算。“站在英偉達的角度，這家已經(jīng)在自動駕駛賽道占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢的芯片巨頭，同樣覬覦市場規(guī)模巨大的跨域市場。

比如，英偉達去年正式亮相的“超級汽車芯片（DRIVE Thor）”，單顆芯片算力達到2000TFLOPS，并通過多顆芯片的NVLink-C2C互連來支持多域計算，以分離自動駕駛等關鍵安全功能和信息娛樂等功能的處理。

有意思的是，2024年量產(chǎn)、2025年上車的最新一代DRIVE Thor采用的是5nm制程，這一工藝早在2020年就已經(jīng)開始量產(chǎn)。而英偉達與聯(lián)發(fā)科的聯(lián)姻，更是將Chiplet進一步推向舞臺中央。

5月29日，英偉達與聯(lián)發(fā)科宣布，雙方將共同為新一代智能汽車提供解決方案，合作的首款芯片鎖定智能座艙，預計2025年問世，并在2026年至2027年投入量產(chǎn)。

在這款芯片設計上，聯(lián)發(fā)科將開發(fā)集成英偉達GPU芯粒的SoC，搭載NVIDIA AI和圖形計算IP，基于chiplet實現(xiàn)主芯片與GPU芯粒間高速互連。

而從車企端來看，一方面，定制化需求正在出現(xiàn)，車企越來越多開始與上游芯片設計公司進行互動，提出自己的明確需求。但后者，更多是通過提供工具鏈以及構建Tier1生態(tài)伙伴圈，來協(xié)助車企加速系統(tǒng)開發(fā)。

同時，并不是所有的芯片廠商都可以像英偉達、高通那樣通過多個規(guī)模化的應用市場來平攤高昂的先進制程工藝芯片的研發(fā)成本。

另一方面，結合智能座艙以及智能駕駛輔助算力的快速增長，算力預埋、生命周期內(nèi)OTA不斷升級的驅(qū)使下，市場迫切需要兼具大算力、高性價比、靈活可擴展的車載芯片平臺。

在芯礪智能看來，芯粒（Chiplet）技術的出現(xiàn)，也意味著通過架構創(chuàng)新實現(xiàn)算力跨越成為可能。而在高工智能汽車研究院看來，由于不同車企的產(chǎn)品定位差異，實際上對于芯片的性能要求并不相同。

但，現(xiàn)實情況是，市面上能拿到的芯片，都是標準化的產(chǎn)品。車企只能在功能定義、軟件算法層面進行差異化的開發(fā)，同時，產(chǎn)品路線圖必須與芯片廠商保持一致。此外，為了拿到最新一代產(chǎn)品的首發(fā)，車企往往需要支付不菲的費用。

這就給了Chiplet技術以及類似芯礪智能這樣的車載智能芯片平臺供應商新的機會。在這種全新的芯片開發(fā)模式下，芯礪智能可以根據(jù)不同數(shù)量、種類的芯粒所組合而成的芯片，滿足市場和不同客戶對芯片算力的多樣化需求。

6月15日，芯礪智能自主研發(fā)的Die-to-Die Interconnect IP拿到了ISO 26262 ASIL-D Ready認證證書，這意味著，該公司的IP滿足最高功能安全要求，可以應用在安全性要求最高的車載場景。

而Chiplet技術的核心之一，就在于如何實現(xiàn)小芯粒間的高速互聯(lián)，從而實現(xiàn)大帶寬下的多芯片算力合并，完成異構復雜高性能SoC的高效集成。

同時，智能汽車電子架構從分布式ECU到集中式多域控制器，再到未來的中央計算平臺（艙駕一體）演進，Chiplet技術更是具備了獨特的優(yōu)勢。


臺積電將是7nm以下工藝最大的受益者

臺積電是全球領先的芯片代工企業(yè)，早在2018年4月就實現(xiàn)7nm芯片的量產(chǎn)，2019年實現(xiàn)7nm EUV工藝，如今更是實現(xiàn)了3nm工藝的量產(chǎn)。市場占有率方面，臺積電更是當仁不讓，60%的市占率讓對手瑟瑟發(fā)抖，排在第二的三星電子市場占有率為13%，中芯國際僅為5%。

此外，臺積電的制造水平更勝一籌，相同面積的晶圓上晶體管數(shù)量最多，良品率更高、漏電率更低。

根據(jù)最新數(shù)據(jù)，目前14款先進工藝的汽車芯片中，有11款已采用或計劃采用臺積電代工，僅有3款選擇三星電子代工，而聯(lián)電、格芯、中芯國際連湯都喝不上。

2020年，臺積電推出了基于7nm汽車設計支持平臺（ADEP）。該平臺包攬了汽車芯片設計、制造、應用、生態(tài)等全流程、多體系。

2022年三季度，臺積電推出5nm汽車芯片平臺“N5A”。該平臺針對汽車座艙和自動駕駛，符合三大汽車工藝標準。

此外，臺積電還計劃在2024年業(yè)界第一款基于3nm的汽車芯片平臺——“N3AE”。

N3AE是在消費級的N3E基礎上，進行了改造和升級，計劃在2025年量產(chǎn)3nm汽車芯片。而作為第一個吃螃蟹的高通，仍然是第一批客戶，預計驍龍8755將是全球第一款3nm汽車芯片。

可以看出，“臺積電+高通”模式，將在汽車芯片領域刮起一陣風，想要成功、想要盈利就只能站在風口上。

臺積電不出意料地再次引領芯片革命，成為先進汽車芯片的最大受益者。