汽车电子芯片毫无疑问地拥有广阔市场发展空间以及创新机遇

在我国汽车 “新四化”主流发展趋势、半导体行业整体供应趋势以及复杂国际关系背景下,发展国产汽车芯片的重要性和紧迫性日益凸显。我国政府主管部门出台了一系列相关政策,也涌现出了一批国产汽车芯片 设计公司,比如地平线、黑芝麻、紫光国微,产品涉及了自动驾驶 Al、 MCU、功率器件、安全芯片等多个方向。

汽车芯片的产业链中，上游一般为基础半导体材料(硅片、光刻胶、CMP抛光液等)、制造设备和晶圆制造流程(芯片设计、晶圆代工和封装检测);中游一般指汽车芯片制造环节，包括智能驾驶芯片制造(GPU芯片、FPGA芯片、ASIC芯片)，辅助驾驶系统芯片制造(ADAS芯片)、车身控制芯片制造(MCU芯片)等;下游包含了汽车车载系统制造、车用仪表制造以及整车制造环节。

汽车半导体是汽车的核心部件，持续的政策红利推动行业快速发展。半导体广泛分布于汽车的各个控制及电源管理系统，是整车机构部件的“大脑”，协调汽车的正常驾驶功能。为了促进汽车半导体产业的快速发展，弥补国内相关产业的不足，国家持续密集发布了一系列关于汽车半导体的政策法规，支持汽车半导体行业不断完善产业链和持续实现技术突破，为产业的健康发展保驾护航。

汽车半导体按照在车身上的不同应用领域可以分为计算及控制芯片、存储芯片、传感器芯片、通信芯、功率芯片等。车内负责计算和控制的芯片主要分为功能芯片 (MCU) 和主控芯片 (SOC),由于在车中发挥着重要作用,是当下行业的重点关注方向,目前在整个汽车半导体中的市场占比约为 30%。MCU指的是芯片级芯片.一般只包含CPU 一个处理单元(例:MCU=CPU+ 存储+接口单元),而OC 指的是系统级芯片,一般包含多个处理单元(例:SOC=CPU+GPU+DSP+NPU+ 存储+接口单元)。在商业模式方面,汽车芯片厂家在传统商业合作模式中一般面向 Tier1,提供基本的芯片硬件和驱动,不会直接面向主机厂,而在 SOA、新能源汽车、5G 等技术的蓬勃发展加持之下,传统的汽车电子商业生态平衡正在被打破,产业链上掌握关键资源和核心技术的环节正在重塑全新的商业模式。

功率半导体，在传统汽车中主要应用在启动与发电、安全等领域，例如动力控制系统、照明系统、燃油喷射、底盘安全等系统中;它负责功率转换，用于电源和接口、控制电路开断、电压升降、交流和直流电转换等。功率半导体的成本，新能源汽车远高于传统燃油车。新能源汽车中为了提高效率，一般采用高电压电路进行电机驱动，但也需要兼顾仪表盘、电动车窗等低压用电需求，因此需要频繁进行电压变化。传统燃油车半导体功率成本约是60美元，电动车采用的功率器件达350美元，特斯拉的功率器件更是高达650美元。

随着汽车往智能化的发展,特别是智能座舱和自动驾驶概念的兴起,对汽车的算力提出了更高的要求,传统的功能芯片已无法满足算力需求,主控芯片应运而生。随着自动驾驶等创新应用基于海量数据分析发展而来,自动驾驶所需要的环境感知、物体识别等应用要求极快的计算响应,通常利用深度神经网络算法。在保证性能快效率高的同时,功耗不能过高,不能对自动驾驶汽车的续航里程造成较大影响,对计算芯片的效率提出更高要求,计算芯片体系架构不断发展,由通用计算向专用计算延伸。当前主流的自动驾驶计算芯片在处理深度学习 A 算法方面主要有可分为 GPU、 ASIC、FPGA、DSP 等几类,选择最佳解决方案通常与多种因素有关,例如应用场景、芯片规格(包括硬件接口、功耗等)、设计约束、软件工具链以及上市时间节奏等。

智能汽车时代,Al 计算芯片就是数字发动机,提供智能汽车最重要的硬件基石则是算力。当前算力不足已经成为智能汽车发展的核心瓶颈,算力的持续提升是汽车智能化进步的标志,每增加一级自动驾等级,算力需求十倍上升,自动驾驶每往上走一级。所需要的芯片算力就要翻一个数量等级。

汽车芯片，充满想象。位于两大巨型工业行业的结合点，汽车电子芯片毫无疑问地拥有广阔市场发展空间以及创新机遇。但这个领域的专业性要求较高，因此对任何一个汽车芯片的发展方向，我们依然任重道远，需要细致深入探索。