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車(chē)規(guī)級(jí)芯片IC的等級(jí)介紹和產(chǎn)業(yè)格局闡述

旺材芯片 ? 來(lái)源:硬件十萬(wàn)個(gè)為什么 ? 作者:硬件十萬(wàn)個(gè)為什么 ? 2021-03-08 17:24 ? 次閱讀

汽車(chē)芯片等級(jí)

按照美國(guó)制定的汽車(chē)電子標(biāo)準(zhǔn),汽車(chē)芯片分為5個(gè)等級(jí),數(shù)字越小,等級(jí)越高。

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汽車(chē)級(jí)芯片工業(yè)級(jí)芯片區(qū)別

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車(chē)用級(jí)芯片,生命周期

10~15年

車(chē)用級(jí)芯片和消費(fèi)級(jí)區(qū)別

消費(fèi)級(jí)芯片,替換生命周期2~3年。
車(chē)規(guī)級(jí)芯片對(duì)加工工藝,要求不高。但對(duì)質(zhì)量要求高。

芯片企業(yè)進(jìn)入汽車(chē)行業(yè)要求

進(jìn)入芯片企業(yè),進(jìn)入汽車(chē)行業(yè),需要通過(guò)美國(guó)汽車(chē)電子委員會(huì)AEC(AutomotiveElectronicsCouncil)等等一系列的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,還要通過(guò)ISO/TS 16949的質(zhì)量驗(yàn)證。

車(chē)規(guī)級(jí)芯片需要經(jīng)過(guò)的認(rèn)證過(guò)程,可靠性標(biāo)準(zhǔn) AEC-Q100、質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS 16949、功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO26262等。

車(chē)規(guī)級(jí)芯片IC企業(yè)排名

2020:infineon完成收購(gòu)Cypress后,爬上榜首。

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汽車(chē)主控芯片市場(chǎng)規(guī)模(億美元)

主控芯片巨頭具有較強(qiáng)的AI計(jì)算優(yōu)勢(shì),功能芯片廠商具有豐富的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)驗(yàn),兩大陣營(yíng)之間兼并收購(gòu)及聯(lián)盟合作頻發(fā)。

截至目前,英偉達(dá)已與全球370+整車(chē)廠、一級(jí)供應(yīng)商達(dá)成合作;英特爾收購(gòu)Mobileye切入汽車(chē)產(chǎn)業(yè);高通曾意圖收購(gòu)恩智浦等。

詳解汽車(chē)主控+功能芯片,并詳細(xì)闡述汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)格局。

智能駕駛涉及人機(jī)交互、視覺(jué)處理、智能決策等,核心是 AI 算法和芯片。伴隨汽車(chē)電子化提速,汽車(chē)半導(dǎo)體加速成長(zhǎng),2017 年全球市場(chǎng)規(guī)模 288 億美元(+26%),遠(yuǎn)高于整車(chē)銷(xiāo)量增速(+3%),其中占比最高的為功能芯片 MCU(66 億美元,占比 23%),隨后還包括功率半導(dǎo)體(21%)、傳感器(13%)等。

汽車(chē)半導(dǎo)體按種類可分為功能芯片 MCU(Microcontroller Unit)、功率半導(dǎo)體(IGBT、MOSFET 等)、傳感器及其他。根據(jù)Strategy Analytics,在傳統(tǒng)燃油汽車(chē)中,MCU 價(jià)值量占比最高,為23%;在純電動(dòng)車(chē)中,MCU 占比僅次于功率半導(dǎo)體,為11%。DIGITIMES預(yù)測(cè),功能芯片MCU市場(chǎng)規(guī)模有望從2017年66億美元穩(wěn)步提升至2020年72億美元。

▲ 全球汽車(chē)銷(xiāo)量(萬(wàn)輛)

▲ 全球汽車(chē)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模(億美元)

▲ 燃油汽車(chē)半導(dǎo)體按種類分類

▲ 純電動(dòng)汽車(chē)半導(dǎo)體按種類分類

▲ 汽車(chē)功能芯片市場(chǎng)規(guī)模(億美元)

傳統(tǒng)汽車(chē)的功能芯片僅適用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制、電池管理等局部功能無(wú)法滿足高數(shù)據(jù)量的智能駕駛相關(guān)運(yùn)算。

近年來(lái),伴隨智能駕駛滲透率提升,全球芯片巨頭紛紛進(jìn)軍汽車(chē)產(chǎn)業(yè),推出具備AI計(jì)算能力的主控芯片。主控芯片市場(chǎng)規(guī)模有望快速成長(zhǎng),IHS預(yù)測(cè)2020年可達(dá)40億美元。

▲ 汽車(chē)芯片:主控芯片&功能芯片

▲ 汽車(chē)主控芯片市場(chǎng)規(guī)模(億美元)

主控芯片巨頭具有較強(qiáng)的AI計(jì)算優(yōu)勢(shì),功能芯片廠商具有豐富的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)驗(yàn),兩大陣營(yíng)之間兼并收購(gòu)及聯(lián)盟合作頻發(fā)。

截至目前,英偉達(dá)已與全球370+整車(chē)廠、一級(jí)供應(yīng)商達(dá)成合作;英特爾收購(gòu)Mobileye切入汽車(chē)產(chǎn)業(yè);高通曾意圖收購(gòu)恩智浦等。

主控芯片:算力持續(xù)增長(zhǎng)

智能駕駛涉及人機(jī)交互、視覺(jué)處理、智能決策等,AI算法和芯片是核心。據(jù)恩智浦統(tǒng)計(jì),目前一輛高端汽車(chē)已經(jīng)搭載超過(guò)1億行代碼,遠(yuǎn)超飛機(jī)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)軟件等,未來(lái)伴隨自動(dòng)駕駛的滲透率及級(jí)別提升,汽車(chē)搭載的代碼行數(shù)將呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

自動(dòng)駕駛軟件計(jì)算量已經(jīng)達(dá)到10個(gè)TOPS(Tera Operations Per Second,萬(wàn)億次操作每秒)量級(jí)。傳統(tǒng)汽車(chē)MCU的算力難以滿足自動(dòng)駕駛汽車(chē)的計(jì)算要求,GPU、FPGA、ASIC等AI芯片進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)。

▲ 汽車(chē)已經(jīng)搭載超過(guò)1億行代碼

▲ 汽車(chē)搭載的代碼行數(shù)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)

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▲ 典型汽車(chē)MCU的算力

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▲ 英偉達(dá)GPU SoC的算力

全球無(wú)人駕駛領(lǐng)導(dǎo)者包括谷歌、百度、特斯拉、奧迪等,從這些廠商的自動(dòng)駕駛主控模塊的SoC芯片架構(gòu)或可一窺汽車(chē)芯片發(fā)展方向。

谷歌 Waymo:采用英特爾CPU+Altera FPGA方案,英飛凌MCU作為通信接口。谷歌Waymo的計(jì)算平臺(tái)采用英特爾Xeon12核以上CPU,搭配Altera的Arria系列FPGA,并采用英飛凌的Aurix系列MCU作為CAN或FlexRay網(wǎng)絡(luò)通信接口 。

百度 Apollo:恩智浦/英飛凌/瑞薩MCU+賽靈思 FPGA/英偉達(dá)GPU。百度無(wú)人駕駛樣車(chē)采用 IPC(工控機(jī))方案,但工控機(jī)的體積和功耗難以滿足量產(chǎn)化要求,因而百度也推出了適合于量產(chǎn)的域控制器嵌入式方案。將各個(gè)傳感器的原始數(shù)據(jù)接入到Sensor Box中,在Sensor Box中完成數(shù)據(jù)的融合,再將融合后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算平臺(tái)上進(jìn)行自動(dòng)駕駛算法處理。

百度自動(dòng)駕駛專用計(jì)算平臺(tái)ACU(Apollo Computing Unit)定義了三個(gè)系列產(chǎn)品:MLOC(高精定位,MCU)、MLOP(高精定位+環(huán)境感知,MCU+FPGA)、MLOP2(高精定位+環(huán)境感知+決策規(guī)劃,MCU+GPU)。

▲ 百度Apollo的工控機(jī)計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)

▲ 百度Apollo的域控制器計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)

特斯拉:從Mobileye ASIC到英偉達(dá)GPU。2014 年特斯拉發(fā)布Autopilot 1.0,搭載1個(gè)前置攝像頭、1個(gè)后置倒車(chē)攝像頭(不參與輔助駕駛)、1個(gè)前置雷達(dá)、12個(gè)超聲波傳感器,視覺(jué)芯片采用MobileyeEyeQ3,主控芯片采用NVIDIA Tegra 3。

2016年底特斯拉發(fā)布Autopilot 2.0,搭載3個(gè)前置攝像頭(不同視角廣角、長(zhǎng)焦、中等)、4個(gè)側(cè)邊攝像頭(左前、右前、左后、右后)、1個(gè)后置攝像頭、1個(gè)前置雷達(dá)(增強(qiáng)版)、12個(gè)超聲波傳感器(傳感距離增加一倍),主控芯片采用NVIDIADrive PX 2,處理速度為Autopilot 1.0的40倍。

▲ Mobileye EyeQ3芯片架構(gòu)

奧迪:Mobileye ASIC英偉達(dá)GPU+Altera FPGA+英飛凌MCU的多芯片集成方案。全新奧迪A8公開(kāi)了自己的zFAS控制器方案。zFAS共有四塊高性能的處理器:1)Mobileye的EyeQ3負(fù)責(zé)視覺(jué)信息處理,包括交通標(biāo)志識(shí)別、行人識(shí)別、碰撞提醒、車(chē)道線檢測(cè)等;2)英偉達(dá)的Tegra K1 SoC負(fù)責(zé)360°環(huán)視影像;3)Altera的Cyclone5 FPGA負(fù)責(zé)傳感器融合、地圖融合、輔助泊車(chē)等;4)英飛凌的Aurix系列MCU用于交通擁堵控制、輔助駕駛等。

在汽車(chē)主控芯片領(lǐng)域,GPU仍將保持通用汽車(chē)主控芯片的主流地位,F(xiàn)PGA作為有效補(bǔ)充,ASIC將成終極方向。

當(dāng)前人工智能及智能駕駛算法尚未定型,GPU作為通用加速器,預(yù)計(jì)仍將在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持其汽車(chē)主控芯片的主流地位;FPGA作為硬件加速器,料將成為GPU的有效補(bǔ)充;將來(lái)如果全部或部分智能駕駛算法得以固化,ASIC將成為最優(yōu)性價(jià)比的終極選擇。

1、英偉達(dá):GPU壟斷優(yōu)勢(shì),從智能座艙到自動(dòng)駕駛

英偉達(dá)收入凈利潤(rùn)快速增長(zhǎng),汽車(chē)為長(zhǎng)期動(dòng)力。英偉達(dá)是GPU領(lǐng)域龍頭,常年保持超70%市占率。英偉達(dá)2018財(cái)年(對(duì)應(yīng)2017自然年)收入97.1億美元,同比+40.6%;凈利潤(rùn)30.5億美元,同比+82.9%。

▲ 全球獨(dú)顯GPU市場(chǎng)份額(2009-2017)

▲ 英偉達(dá)營(yíng)業(yè)收入(百萬(wàn)美元)

▲ 英偉達(dá)凈利潤(rùn)(百萬(wàn)美元)

英偉達(dá)數(shù)字座艙計(jì)算機(jī)Drive CX:利用先進(jìn)3D導(dǎo)航、高分辨率數(shù)字儀表組、自然語(yǔ)音處理及圖像處理實(shí)現(xiàn)駕駛輔助功能。Drive CX的內(nèi)核是基于Maxwell架構(gòu)的Tegra X1 SoC,此外還有選配置為T(mén)egra K1 SoC。

DRIVE CX的主要功能包括:1)自然語(yǔ)言處理,通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別完成地址查詢、呼叫聯(lián)系人等功能;2)3D導(dǎo)航和信息娛樂(lè),為眾多應(yīng)用程序提供高分辨率、高幀率的圖形顯示;3)全數(shù)字儀表組,通過(guò)儀表組或抬頭顯示HUD提供豐富的圖形顯示;4)環(huán)繞視覺(jué),利用復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)技術(shù)和先進(jìn)的拼接技術(shù),改善魚(yú)眼鏡頭的圖像渲染、減少重影現(xiàn)象,并可在高精細(xì)模型中渲染出一輛虛擬汽車(chē),實(shí)現(xiàn)逼真的環(huán)繞視覺(jué)效果;5)對(duì)接Android Auto,擁有Android智能手機(jī)iPhone的駕駛員可以輕松訪問(wèn)自己的移動(dòng)設(shè)備,與地圖、搜索和音樂(lè)等應(yīng)用進(jìn)行互動(dòng)。

英偉達(dá)自動(dòng)駕駛汽車(chē)平臺(tái)Drive PX:將深度學(xué)習(xí)、傳感器融合和環(huán)繞視覺(jué)相結(jié)合,力求改變駕駛體驗(yàn)。Drive PX的主要功能包括:1)傳感器融合,可以融合來(lái)自12個(gè)攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)和超聲波傳感器的數(shù)據(jù);2)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),適用于運(yùn)行DNN(Deep Neural Network,深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))模型,可實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)和跟蹤;3)端到端高清制圖,可快速創(chuàng)建并不斷更新高清地圖;4)軟件開(kāi)發(fā)工具包DriveWorks,包含了可供參考的應(yīng)用程序、工具和庫(kù)模塊。

2、英特爾:積極兼并收購(gòu),進(jìn)軍自動(dòng)駕駛專用芯片

英特爾傳統(tǒng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)乏力,進(jìn)軍汽車(chē)領(lǐng)域創(chuàng)造業(yè)績(jī)新增長(zhǎng)點(diǎn)。英特爾曾經(jīng)是世界上最大的半導(dǎo)體芯片制造商。

據(jù)PassMark統(tǒng)計(jì),2017Q1英特爾占據(jù)全球CPU行業(yè)的市場(chǎng)份額為80%。近年隨著智能手機(jī)的興起與個(gè)人電腦市場(chǎng)的景氣降低,芯片主業(yè)收入增速明顯下降,公司營(yíng)業(yè)收入被三星電子超越。公司曾嘗試生產(chǎn)了手機(jī)處理器但最后表現(xiàn)失利,并不得不解散了負(fù)責(zé)該業(yè)務(wù)的部門(mén)。

近年來(lái),英特爾通過(guò)大量收購(gòu)積極布局無(wú)人駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、VR等新興領(lǐng)域,創(chuàng)造業(yè)績(jī)的新增長(zhǎng)點(diǎn),力圖實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)芯片制造商向多元解決方案提供商轉(zhuǎn)型。

▲ 全球CPU市場(chǎng)份額(2004-2017)

▲ 英特爾營(yíng)業(yè)收入(百萬(wàn)美元)

▲ 英特爾凈利潤(rùn)(百萬(wàn)美元)

▲ 英特爾按業(yè)務(wù)類別拆分營(yíng)業(yè)收入(百萬(wàn)美元)

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▲ 英特爾近三年收購(gòu)動(dòng)向

英特爾收購(gòu)Mobileye:全球視覺(jué)ADAS領(lǐng)導(dǎo)者。Mobileye是全球視覺(jué)ADAS市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者之一,掌握ADAS市場(chǎng)80%份額,擁有豐富的視覺(jué)ADAS產(chǎn)品。Mobileye的專有軟件算法和EyeQ芯片能對(duì)視覺(jué)信息進(jìn)行詳細(xì)分析并預(yù)測(cè)與其他車(chē)輛、行人、自行車(chē)或其他障礙物的可能碰撞,還能夠檢測(cè)道路標(biāo)記、交通標(biāo)志和交通信號(hào)燈。

截至2017年底,Mobileye的產(chǎn)品已經(jīng)被用于27個(gè)整車(chē)廠的313款車(chē)型,當(dāng)年出貨量870萬(wàn)顆。2017年3月英特爾以153億美元收購(gòu)Mobileye,打造英特爾車(chē)隊(duì)。車(chē)隊(duì)將包括各種汽車(chē)品牌和車(chē)型,以展示其多功能性和適應(yīng)性。L4級(jí)車(chē)輛將被部署在美國(guó)、以色列和歐洲進(jìn)行測(cè)試。

英特爾收購(gòu)Altera:自動(dòng)駕駛FPGA芯片已經(jīng)量產(chǎn)。目前全球FPGA市場(chǎng)主要被Xilinx和Altera瓜分,合計(jì)占有近90%的市場(chǎng)份額,合計(jì)專利達(dá)到6000多項(xiàng)。

Altera的FPGA產(chǎn)品共有四大系列,分別是頂配的Stratix系列(近萬(wàn)美元)、成本與性能平衡的Arria系列(2000~5000美元)、廉價(jià)的Cyclone系列(10~20美元)、以及MAX系列CPLD。英特爾2015年宣布完成對(duì)Altera的收購(gòu),幫助高速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)中心IoT業(yè)務(wù)。

▲ 2016年FPGA市場(chǎng)份額分布

3、高通:憑借通信優(yōu)勢(shì),從信息娛樂(lè)到車(chē)聯(lián)網(wǎng)

高通傳統(tǒng)業(yè)務(wù)收入下滑,積極進(jìn)行新興產(chǎn)業(yè)布局。高通為全球智能手機(jī)SoC龍頭。

在汽車(chē)領(lǐng)域,高通提供的解決方案包括:1)車(chē)載資訊系統(tǒng),為汽車(chē)優(yōu)化制定的蜂窩網(wǎng)解決方案;2)駕駛數(shù)據(jù)平臺(tái),智能收集和分析來(lái)自不同汽車(chē)傳感器的數(shù)據(jù),使汽車(chē)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位,監(jiān)控和學(xué)習(xí)駕駛模式,感知周?chē)h(huán)境,已經(jīng)準(zhǔn)確與外界共享此平臺(tái)的信息;3)資訊娛樂(lè),提供3D導(dǎo)航、在線媒體播放和駐車(chē)輔助支持,以及語(yǔ)音、人臉和終端識(shí)別等功能;4)電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電,推出Qualcomm Halo WEVC無(wú)線充電解決方案。

▲ 全球智能手機(jī)SoC市場(chǎng)份額(2016-2017)

▲ 高通營(yíng)業(yè)收入(百萬(wàn)美元)

▲ 高通凈利潤(rùn)(百萬(wàn)美元)

高通推出車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)解決方案。驍龍汽車(chē)平臺(tái)信息娛樂(lè)系統(tǒng)現(xiàn)分為極簡(jiǎn)(Select)、高端(High)和頂級(jí)(Premium)方案。

極簡(jiǎn)方案可以支持3個(gè)顯示屏,包括信息娛樂(lè)系統(tǒng)、儀表和抬頭顯示(HUD);高端層級(jí)可以支持多達(dá)4個(gè)顯示屏,副駕駛或后座娛樂(lè)可以擁有單獨(dú)的屏幕,同時(shí)還支持頂級(jí)音頻、低時(shí)延無(wú)線傳輸高清視頻、環(huán)視處理,深度學(xué)習(xí)與計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理可分辨附近的障礙物和行人;頂級(jí)方案可以支持多達(dá)6個(gè)顯示屏,包括儀表、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、HUD、副駕駛、后座(兩個(gè)不同的屏幕)。

2017年CES展上,參展的瑪莎拉蒂硬件上搭載定制的驍龍汽車(chē)解決方案,包括驍龍汽車(chē)級(jí)處理器、Gobi3G/4G LTE無(wú)線調(diào)制解調(diào)器、Wi-Fi藍(lán)牙模塊等。另一輛參展車(chē)克萊斯勒Portal,安裝了松下車(chē)載娛樂(lè)概念系統(tǒng),此系統(tǒng)將以最新版本的安卓汽車(chē)以及高通公司驍龍芯片為工作基礎(chǔ) 。

高通推出車(chē)聯(lián)網(wǎng)芯片組,支持LTE及DSRC車(chē)聯(lián)網(wǎng)驍。驍龍X5 LTE支持LTE車(chē)聯(lián)網(wǎng),速度可達(dá)4類,下行速率為150Mbps,上行速度為50Mbps。驍龍 X12 LTE支持速度高10類,支持下行速率高達(dá)60 MHz 3x CA(450Mbps)到網(wǎng)絡(luò)上行鏈路中的 40MHz 2x CA(100Mbps)。

驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器支持高達(dá)1Gbps的峰值下載速度,有助于滿足下一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的連接需求和使用案例,包括高清地圖更新、實(shí)時(shí)交通和路況信息的連接導(dǎo)航、軟件升級(jí)、Wi-Fi熱點(diǎn)和多媒體流。

此外,高通于2017年9月推出了基于第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)版本14規(guī)范的全球首款蜂窩車(chē)到車(chē)(C-V2X)商用解決方案,高通9150 C-V2X 芯片組。該芯片組包括運(yùn)行智能交通系統(tǒng)(ITS)V2X 堆棧的應(yīng)用處理器以及硬件安全模塊(HSM),預(yù)計(jì)在2018年下半年上市,最早于 2019 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并向車(chē)廠供貨。C-V2X同時(shí)支持 DSRC和LTE通信,為車(chē)輛提供周?chē)h(huán)境信息、非視距(NLOS)場(chǎng)景下的信息。

功能芯片:技術(shù)較成熟,格局穩(wěn)中有變

功能芯片市場(chǎng)較為成熟、格局較為穩(wěn)定。據(jù)Strategy Analytics統(tǒng)計(jì),2016年全球車(chē)載MCU安裝量超25億,平均每輛汽車(chē)安裝25~30個(gè) MCU。2016年全球汽車(chē)MCU市場(chǎng)TOP5分別為恩智浦(14%)、英飛凌(11%)、瑞薩電子(10%)、意法半導(dǎo)體(8%)、德州儀器(7%)。

相比于消費(fèi)芯片及一般工業(yè)芯片,汽車(chē)芯片的工作環(huán)境更為惡劣:溫度范圍可寬至-40~155℃、高振動(dòng)、多粉塵、電磁干擾等。由于涉及人身安全問(wèn)題,汽車(chē)芯片對(duì)于可靠性及安全性的要求也更高,一般設(shè)計(jì)壽命為15年或20萬(wàn)公里。“車(chē)規(guī)級(jí)”芯片需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)苛 的認(rèn)證流程,包括可靠性標(biāo)準(zhǔn) AEC-Q100、質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS 16949、功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO26262等。

一款芯片一般需要2~3年時(shí)間完成車(chē)規(guī)認(rèn)證并進(jìn)入整車(chē)廠供應(yīng)鏈;而一旦進(jìn)入之后,一般也能擁有長(zhǎng)達(dá)5-10年的供貨周期。高安全與高可靠性標(biāo)準(zhǔn)、長(zhǎng)供貨周期、與中下游零部件廠商和整車(chē)廠長(zhǎng)久的合作關(guān)系是目前汽車(chē)芯片格局穩(wěn)定的主要原因。

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▲ 汽車(chē)級(jí)芯片 vs 消費(fèi)類、工業(yè)級(jí)芯片

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▲ 全球主要汽車(chē)MCU公司概況

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▲ 典型汽車(chē)MCU的算力

▲ 2016年全球汽車(chē)MCU市場(chǎng)份額

功能芯片市場(chǎng)格局亦存變數(shù):1)傳統(tǒng)功能芯片廠商在保持原有份額的基礎(chǔ)上,積極拓展主控芯片,如恩智浦Bluebox、英飛凌Aurix、瑞薩R-Car等;2)功能芯片廠商之間通過(guò)兼并收購(gòu)整合優(yōu)勢(shì),如恩智浦收購(gòu)飛思卡爾、英飛凌意圖收購(gòu)意法半導(dǎo)體等;3)半導(dǎo)體巨頭亦希望通過(guò)收購(gòu)功能芯片廠商獲取車(chē)載技術(shù)及渠道經(jīng)驗(yàn),如英特爾收購(gòu)Mobileye,高通曾意圖收購(gòu)恩智浦等。

恩智浦:提供完整汽車(chē)半導(dǎo)體解決方案,Bluebox 平臺(tái)支持L4級(jí)自動(dòng)駕駛。

汽車(chē)電子布局:恩智浦汽車(chē)半導(dǎo)體產(chǎn)品覆蓋MCU和MPU、車(chē)載網(wǎng)絡(luò)、媒體和音頻處理、智能電源驅(qū)動(dòng)器、能源與電源管理、傳感器、系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片、駕駛員輔助收發(fā)器、汽車(chē)安全等。

自動(dòng)駕駛平臺(tái):恩智浦BlueBox是一款自動(dòng)駕駛開(kāi)發(fā)平臺(tái),集成了S32V234汽車(chē)視覺(jué)和傳感器融合處理器、S2084A嵌入式計(jì)算處理器、S32R27雷達(dá)微控制器。BlueBox可完成多傳感器融合(毫米波雷達(dá)、視覺(jué)、激光雷達(dá)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)),支撐 L4級(jí)自動(dòng)駕駛,功耗小于40W,算力達(dá)90,000 DMIPS(Dhrystone Million Instructions executed Per Second,百萬(wàn)條指令每秒)。

視覺(jué)芯片:S32V234視覺(jué)處理器,擁有CPU(4顆ARM CortexA53和1顆M4)、3D GPU(Vivante GC3000)和視覺(jué)加速單元(2顆APEX-2vision accelerator),支持4路攝像頭??捎糜谇耙晹z像頭、后視攝像頭、環(huán)視系統(tǒng)、傳感器融合系統(tǒng)等,能實(shí)時(shí)3D建模,計(jì)算能力為50GFLOPs。同時(shí),S32V234芯片預(yù)留了支持毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波的接口,可實(shí)現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)融合,最高可支持ISO26262ASIL-C標(biāo)準(zhǔn)。

雷達(dá)芯片:S32R27雷達(dá)處理器,采用兩個(gè)e200z7 32位 CPU 和兩個(gè)32位鎖步模式e200z4,能夠支持自適應(yīng)巡航控制、智能大燈控制、車(chē)道偏離警告和盲點(diǎn)探測(cè)等功能。

▲ 恩智浦營(yíng)業(yè)收入(百萬(wàn)美元)

▲ 恩智浦凈利潤(rùn)(百萬(wàn)美元)

英飛凌:覆蓋集成電路與功率半導(dǎo)體,視覺(jué)及雷達(dá)芯片支持 ADAS 功能。

汽車(chē)電子布局:英飛凌汽車(chē)半導(dǎo)體產(chǎn)品覆蓋車(chē)身半導(dǎo)體、汽車(chē)安全、底盤(pán)總成、動(dòng)力總成、混合動(dòng)力汽車(chē)和電動(dòng)車(chē)、有源天線等。

自動(dòng)駕駛平臺(tái):英飛凌推出Aurix自動(dòng)駕駛域控制器,可完成傳感器信號(hào)融合(雷達(dá)、攝像頭、超聲波和激光雷達(dá))、計(jì)算最佳駕駛策略,并觸發(fā)汽車(chē)中的執(zhí)行器,支持增強(qiáng)型ADAS功能,如交通輔助、自主避障等。

視覺(jué)芯片:可實(shí)現(xiàn)車(chē)道偏離預(yù)警、前向碰撞預(yù)警、交通標(biāo)志識(shí)別、行人識(shí)別等ADAS功能。

雷達(dá)芯片:1)77GHz遠(yuǎn)程雷達(dá)系統(tǒng),采用 SiGe(硅鍺)技術(shù)保證高頻功能和耐用性,可用于避撞系統(tǒng);2)24GHz近/中程雷達(dá)系統(tǒng),同樣采用SiGe(硅鍺)技術(shù),可用于盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

車(chē)內(nèi)3D攝像頭芯片:英飛凌推出3D圖像傳感器芯片Real3系列產(chǎn)品,采用飛行時(shí)間(ToF)相機(jī)測(cè)量3D環(huán)境,可識(shí)別駕駛員行為并將此信息傳遞給ADAS,還可以提升HMI體驗(yàn)如手勢(shì)識(shí)別等 。

▲ 英飛凌營(yíng)業(yè)收入(百萬(wàn)歐元)

▲ 英飛凌凈利潤(rùn)(百萬(wàn)歐元)

瑞薩:多品類車(chē)載MCU和SoC,R-Car平臺(tái)支持L4級(jí)自動(dòng)駕駛。

汽車(chē)電子布局:瑞薩汽車(chē)半導(dǎo)體產(chǎn)品覆蓋片上系統(tǒng)(SoC)、電源管理、電池管理、功率器件、通信器件、視頻和顯示等。

自動(dòng)駕駛平臺(tái):瑞薩推出自動(dòng)駕駛SoC R-Car,采用ARM CPU和PowerVR GPU,可擴(kuò)展的硬件平臺(tái)可覆蓋入門(mén)級(jí)(R-Car E系列)、中級(jí)(R-Car M系列)及高級(jí)(R-Car H系列),支持多種開(kāi)源軟件(安卓、QNX、Linux、Windows、Genivi等)。此外,還有車(chē)外攝像頭芯片(R-Car V系列)、車(chē)內(nèi)攝像頭芯片(R-Car T系列)、智能座艙芯片(R-Car D系列)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)芯片(R-Car W系列)等。

▲ 瑞薩營(yíng)業(yè)收入(億日元)

▲ 瑞薩凈利潤(rùn)(億日元)

意法半導(dǎo)體:安全主導(dǎo)的半導(dǎo)體制造商,ADAS產(chǎn)品覆蓋視、雷達(dá)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)。

汽車(chē)電子布局:意法半導(dǎo)體的汽車(chē)半導(dǎo)體產(chǎn)品覆蓋高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)ADAS、車(chē)身舒適系統(tǒng)、底盤(pán)和安全系統(tǒng)、新能源汽車(chē)、娛樂(lè)系統(tǒng)、移動(dòng)服務(wù)、動(dòng)力系統(tǒng)、通信和網(wǎng)絡(luò)等。

視覺(jué)芯片:可用于前視、后視、側(cè)視、以及車(chē)內(nèi)攝像頭的信號(hào)處理。此外,意法半導(dǎo)體與Mobileye合作開(kāi)發(fā)EyeQ系列芯片,負(fù)責(zé)芯片制造技術(shù)、專用存儲(chǔ)器、高速接口電路和系統(tǒng)封裝設(shè)計(jì),以及總體安全架構(gòu)設(shè)計(jì)。

雷達(dá)芯片:1)77GHz遠(yuǎn)程雷達(dá)系統(tǒng),STRADA770 單芯片收發(fā)器,可覆蓋76-81GHz,可用于自適應(yīng)巡航ACC、自動(dòng)制動(dòng)AEB、碰撞預(yù)警FCW、換道輔助LCA、行人檢測(cè)PD等功能;2)24GHz短程雷達(dá)系統(tǒng),STRADA431芯片,包含一個(gè)發(fā)射器和三個(gè)接收器,適用于盲區(qū)檢測(cè)BSD、換道輔助LCA、泊車(chē)輔助PA、倒車(chē)側(cè)方檢測(cè)RCTA、碰撞緩解制動(dòng)CMB等。

車(chē)聯(lián)網(wǎng)芯片:基于DSRC的V2X解決方案,意法半導(dǎo)體和以色列V2X廠商Autotalks于2014年開(kāi)始合作研發(fā)V2X芯片組。在2018CES上展出的V2X解決方案整合了意法半導(dǎo)體的Telemaco3車(chē)載信息服務(wù)平臺(tái)和Autotalks的CRATON2芯片組。

▲ 意法半導(dǎo)體營(yíng)業(yè)收入(百萬(wàn)美元)

▲ 意法半導(dǎo)體凈利潤(rùn)(百萬(wàn)美元)

德州儀器:提供開(kāi)放式ADAS SoC解決方案。

汽車(chē)電子布局:德州儀器的汽車(chē)半導(dǎo)體產(chǎn)品覆蓋高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)ADAS、信息娛樂(lè)系統(tǒng)與儀表組、車(chē)身電子裝置與照明、HEV/EV和動(dòng)力系統(tǒng)等。

自動(dòng)駕駛平臺(tái):德州儀器ADAS主要產(chǎn)品是TDAx系列,包括TDA2x、TDA3x、TDA2Eco三款SoC,基于異構(gòu)硬件和通用軟件架構(gòu),可提供可擴(kuò)展的開(kāi)放式ADA解決方案。TDA2x于2013年10月發(fā)布,主要面向中到中高級(jí)市場(chǎng),配置了2顆ARM Cortex-A15內(nèi)核與4顆Cortex-M4內(nèi)核、2顆TI定浮點(diǎn)C66xDSP內(nèi)核、4顆EVE視覺(jué)加速器核心,以及ImaginationSGX544GPU,主要應(yīng)用于前置攝像頭信息處理,包括車(chē)道報(bào)警、防撞檢測(cè)、自適應(yīng)巡航以及自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)等。

TDA3x于2014年10月發(fā)布,主要面向中到中低級(jí)市場(chǎng),其縮減了包括雙核A15 及SGX544GPU,主要應(yīng)用在后置攝像頭、2D或2.5D環(huán)視等,可支持車(chē)道線輔助、自適應(yīng)巡航控制、交通標(biāo)志識(shí)別、行人與物體檢測(cè)、前方防碰撞預(yù)警和倒車(chē)防碰撞預(yù)警等多種ADAS算法。

傳感器芯片:包括攝像頭芯片(前視、后視、側(cè)視、環(huán)視)、雷達(dá)芯片(遠(yuǎn)程、短程、多模式)、掃描激光雷達(dá)芯片、超聲波芯片,以及傳感器融合芯片等。

▲ 德州儀器營(yíng)業(yè)收入(百萬(wàn)美元)

▲ 德州儀器凈利潤(rùn)(百萬(wàn)美元)

▲ 德州儀器TDAx產(chǎn)品對(duì)比

小結(jié)

汽車(chē)從“功能機(jī)”進(jìn)化為“智能機(jī)”,從“汽車(chē)電子”到“無(wú)人駕駛”。戰(zhàn)略看好智能駕駛產(chǎn)業(yè)鏈中汽車(chē)芯片為其中的核心元器件。

從全球范圍看,布局汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)的巨頭公司包括:英偉達(dá)、英特爾、高通等;潛在的兼并收購(gòu)標(biāo)的包括:英飛凌等。國(guó)內(nèi)公司從車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)等安全等級(jí)要求較低的產(chǎn)品入手,有望逐漸從后裝滲透至前裝、從國(guó)產(chǎn)整車(chē)廠滲透至合資車(chē)廠。

本文整理來(lái)源:車(chē)規(guī)級(jí)芯片之于智能汽車(chē),發(fā)動(dòng)機(jī)之于傳統(tǒng)汽車(chē)?????????

原文標(biāo)題:干貨 | 車(chē)規(guī)級(jí)芯片IC等級(jí)及其特點(diǎn)

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