新挑战、新机遇，芯片驱动汽车未来

引领汽车行业颠覆性创新的特斯拉出现后，创新和体验成为新能源智能网联汽车的关键词。因为软件可以决定功能，功能可以决定体验，所以用软件定义汽车已经成为一种趋势。然而，软件的改进需要伴随着汽车形式和架构的转变。换句话说，任何软件都需要在芯片上运行。从这个角度来看，未来软件定义汽车对汽车级芯片的应用需求将更加广泛。2023年2月21日，在广汽主办的2023年第二届汽车芯片产业大会上，中国一汽智能网联研究院高级院长王强表示，车内半导体的数量正在不断增加，但这种增长并非永无止境。未来，将在集成过程中实现性能要求和工艺技术之间的平衡，从而实现成本降低。

中国一汽智能网联研究院高级院长王强将演讲内容总结如下：新四化趋势下汽车行业的发展趋势。在新的“四化”趋势下，新能源智能网联汽车快速发展，电动化、智能化、网联化装备率快速提升。我认为，新能源的发展步伐已经远远超出预期，并在2022年进入井喷式发展期，渗透率提前达到并超过25%。与此同时，国家对新能源汽车产业给予了高度重视和政策支持。新能源汽车作为一个产业技术集中的领域，已成为我国战略性新兴产业之一。在此背景下，中国一汽作为国内领先的汽车制造商，于1月8日发布了红旗品牌新能源汽车全球战略。一汽将进一步完善红旗品牌“大家族”的整体品牌结构，继续推进新能源转型和市场拓展。事实上，新四化中的电动化可以促进智能网联的发展。与传统的燃料动力汽车相比，纯电动汽车更容易实现智能驾驶和网络连接功能，因为纯电动汽车的整体控制系统具有高度集成和可控性，汽车制造商在该领域拥有更多独立的算法。智能网联不仅可以提高驾驶的安全性、便利性和舒适性，还可以实现汽车与外部环境和其他设备的互联。驾驶舱也是网络覆盖的一个重要区域。随着大城市通勤时间的逐渐增加，车辆已成为第三生活空间，人们需要在这里从事娱乐、学习、社交甚至办公等活动。这增加了对驾驶舱许多智能配置的需求，包括液晶仪表、增强现实、HUD显示器、各种照明效果等。这些配置都需要芯片的应用和支持。除了新的四化，软件定义的汽车也是一种趋势。作为颠覆性创新的领导者，特斯拉在中国诞生了许多优秀的新势力汽车品牌。它们在一定程度上改变了汽车的形式和功能，使用户体验成为汽车产品竞争力的关键。在这个过程中，软件创新发挥着重要作用。软件不仅决定了汽车的功能和体验，而且随着汽车形状的变化，软件在整个系统中的比例也逐渐增加。任何软件都需要在芯片上运行，这也意味着芯片有更广泛的应用。总之，我们主要从整体市场趋势的变化中讨论汽车行业面临的机遇。接下来，在具体技术方面，我们提出了四个变化：首先，电子和电气架构的转变：从以中央网关为核心的分布式控制器架构，初步的领域融合架构，到目前正在实施的中央计算+区域控制架构。架构的演变主要针对以下问题：首先，随着汽车功能的增加，控制器的数量也在增加；

其次，线束的长度逐渐增加，这不仅增加了成本和重量，还影响了车辆的性能和功耗。采用新架构可以帮助解决上述两个问题，例如目前最复杂的高端车型的线束超过3.5公里，而特斯拉的线束典型长度可以小于1.5公里，这是一个非常重要的区别。其次，网络通信正朝着高带宽、低延迟、可扩展性和高安全性的方向发展。在过去，通信主要在兆字节级别。随着智能网联汽车数据采集和处理的快速增长，未来有必要引入一些新的通信模式和协议标准，包括以太网、PCIe点对点双向通信等。第三，硬件形式正在朝着高性能、高集成的方向发展。过去，控制器具有单核、高可靠性、低功耗和高精度闭环电流控制的特点。未来将引入多核异构、高性能计算控制器和大功率电机控制。第三，操作系统进入多种共存、集中部署的阶段。由于引入了异构芯片和多个计算核心，基础软件也发生了变化。单个操作系统无法分配车辆资源，需要引入Hypervisor虚拟机在其上运行多个操作系统核心，管理智能驾驶、智能座舱、车辆控制等不同的域控制器。这需要考虑多种类型的操作系统的共存和集中部署。在上述技术变革中，芯片实际上是最关键的变量。芯片功能的性能对这些技术的实现和实现有着重大影响，进而影响产品的性能和终端体验。接下来，我将主要从技术变革的角度分析芯片需求的变化，并展望未来的发展趋势。芯片应用的现状和发展需求对于传统动力汽车来说，最复杂的控制器是发动机和变速器，其特点是计算能力低、带宽低、速度慢。它们主要驱动阀门和小型电机等执行机构。其次，随着智能网联技术的引入，汽车控制器进行了创新，需要向高计算能力、高带宽和高功率方向发展，所有这些都对芯片性能提出了更高的要求。与此同时，这些技术的发展反过来又推动了芯片技术的进步。此外，智能汽车目前采用中央计算架构，通过智能驾驶、驾驶舱和车辆控制三个主要域控制器实现各种功能。这三个控制器负责自动驾驶、人机交互和车辆管理等任务。未来，汽车的域控制器架构将在控制器级、板级和芯片级等不同层面进一步集成。根据市场需求，汽车控制器可分为两类：驾驶舱和汽车控制器是主流配置，适用于绝大多数主流配置的汽车；

高级智能驾驶是一种高端配置，仅适用于部分汽车。因此，我们认为，驾驶舱与车辆控制的集成，以及座舱驾驶集成将成为一个重要方向，SoC芯片的多域集成将成为未来汽车的核心和未来最大的价值增量。接下来，我们将介绍影响芯片发展的两个外部因素。一个是供应因素。在过去的两年里，由于缺乏芯片，汽车制造商遭受了大量损失。地方政府和汽车制造商也大幅增加了对芯片安全的关注，并采取了一些措施来确保芯片的稳定供应。第二个外部因素主要是指美国和欧洲对中国芯片行业的限制和压制，包括芯片法、EDA限制、高性能GPU限制。这些措施旨在切断中国与欧美之间的供应链循环，并迫使中国发展自己的芯片产业。因此，我们认为，中国汽车芯片行业需要共同努力，建立一个依靠内部循环和自身实力的安全可靠的供应链体系。当然，中国芯片产业目前面临三大问题。首先，如何确保短期内的稳定供应？可以与国际TOP5深度合作，OEM可以提升芯片管理水平；其次，国产芯片整体亟待成熟。美国在高性能和尖端芯片方面具有优势。我们如何缩小差距？这就需要全面提升国产汽车芯片的成熟度，完善国产芯片产业链；再次，高端芯片资源短缺，市场呼唤国产汽车芯片优势企业。汽车级芯片的需求和发展方向可以分为三个维度：应用级别、芯片功能、芯片是否有软件。每个维度可以进一步划分为多个子类别。根据应用级别，可分为四类：消费者级别、行业级别、车辆规格级别和军事级别。汽车级芯片的要求可以概括为“两高、两长、一低”：高可靠性、高安全性、长供应和储备周期、长验证周期，所有这些都需要以低成本实现。根据软件的存在与否，芯片可分为三类：主控芯片、外围芯片和分立器件。分立器件的数量很大，但其价值很低，属于半导体类别的基本组件；带软件的芯片是主要的控制芯片，分为计算和控制两类，涉及开发环境、开发工具和整个生态系统；无软件芯片是外围芯片，数量相对较大，但价值不太集中。接下来，让我们看看芯片在一辆汽车中的价值。随着车型从低端向高端转变，控制器的数量逐渐增加，芯片也在增加，最高可达800多个芯片。目前，主流车型的自行车芯片数量从400到500不等，自行车芯片的价值也在不断增加。例如，终端车型在8000元左右，而高端车型在14000元左右。最后，对汽车级芯片行业的未来趋势和发展方向进行了预测。首先，随着技术的进步，汽车级芯片的数量和集成度将出现一定的变化；其次，随着市场需求的增长，汽车级芯片的制造工艺和成本效益将达到一定的平衡。从技术角度来看，汽车芯片的数量和集成度受到各种因素的影响。一方面，随着智能化、网络化和数字化等趋势的推进，汽车的功能不断增加，需要装载更多的芯片。另一方面，硬件系统结构的优化创新对芯片尺寸、功耗和兼容性提出了更高的要求，促使芯片设计更加简洁、高效、统一，促进了SoC系统级芯片的应用。因此，在技术发展过程中，芯片数量的增长并不是永无止境的，而是会根据不同的场景和应用需求进行合理的调整和平衡；

同样，一体化并非永无止境。在发展的过程中，“一增一减”最终会达到平衡。硬件将始终集成，芯片也将集成。但在集成过程中，最先产生的先进技术产生价值溢价，在先进过程中的某个节点逐渐降低成本，最终实现平衡。从市场角度来看，芯片的制造工艺和成本效益也受到各种因素的影响。一方面，半导体产业链的完善和激烈竞争对芯片质量、速度、稳定性等方面提出了更高的要求。这促使芯片制造采用更先进、更精确、更标准的工艺流程，并可以享受相应工艺节点的价值溢价。另一方面，在市场需求增加、产品生命周期缩短等因素的影响下，降低成本的压力逐渐加大，在某些领域已经达到或接近技术极限，这促使芯片制造在一些工艺节点上扩大规模、降低单位成本。因此，在市场发展过程中，“先进与廉价”不是相互排斥或冲突的，而是可以根据不同的产品类型和市场阶段进行选择和平衡。在当前汽车生产的实际应用中，汽车芯片的市场主要集中在控制、动力和驱动领域，这是国际巨头的优势。汽车芯片行业呈现两极分化趋势，前五大公司占据了大部分市场份额，而其他公司在某些领域表现突出；随着半导体行业的发展，国内汽车芯片行业也将经历一个淘汰和并购的过程，以实现产业优化。最后，我们将介绍我们正在进行的芯片应用实践工作。我们的中央域控制平台采用A/B双路开发模式，主机厂推动部分设备的更换流程，深入芯片定义流程，桥接从芯片需求、芯片开发到芯片加载验证的技术路径，加快芯片量产进程，并将功能与合同芯片相集成，让整车厂真正以用户体验为导向汽车功能第一负责人。此外，一汽着力推进芯片标准建设，规范汽车芯片分类，制定汽车芯片标准体系，建立六大核心标准；全面参与汽车芯片国家/行业标准的制定，积极为芯片标准建设贡献力量。从行业角度来看，我们希望所建立的标准能够确保芯片的稳定性和可靠性；从企业的角度来看，我们正在建立一个数字化、智能化的芯片管理系统，旨在优化管理机制：应用数字化和智能化的方法实现芯片渗透管理，预测风险，快速响应，增强供应链风险控制能力。最后，有三点需要总结：首先，在新的技术和工业革命浪潮中，红旗已经从一家传统的汽车制造企业发展成为一家既强调“汽车制造”又强调“技术创新”的高科技企业。致力于为用户提供安全、可靠、绿色、智能、极致梦幻般的出行服务。2、 红旗愿与芯片公司、大学、零部件公司等合作伙伴开启合作，携手打造新的技术高地。3、 在新的国际形势下，红旗愿承担起行业责任，实现汽车芯片产业链安全可控，共同创新能源智能网联汽车产业新生态！以上内容来自中国一汽智能网联研究院高级院长王强，他于2023年2月21日在广汽主办的2023年第二届汽车芯片产业大会上发表了题为“芯片驱动汽车的新挑战、新机遇、未来”的主题演讲

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