芯片之于汽车，就好比人类的“大脑”，控制着整辆车的所有“行为”，在当前“新四化”的发展形势下，汽车产业由传统制造领域走向数字化变革已是大势所趋，自主可控的汽车电子芯片底层技术则是发展未来汽车产业的灵魂和生命。2023年1月19日，中央广播电视总台大型交通纪录片《探索交通》栏目即将播出以《汽车“新四化”从“芯”出发》为主题的新一期节目，本期节目走进国产化汽车芯片领域，从芯片企业的设计开发到一级供应商的诉求，再到产业成盟、创新生态的构建，通过展现几类芯片的发展状况，探索整个行业的未来发展。

  在推动国产车用芯片发展过程中，中国半导体芯片产业如何突破“缺芯”困境一直是热点话题，汽车的电动化和智能化引发了对汽车芯片需求量的爆发式增长，其中增长最多的就是MCU芯片。汽车MCU分散多变，车身上每个器件的智能化控制，无论是车身控制、驾驶控制、发动机控制、信息娱乐、无人驾驶和辅助驾驶等领域，不能离开车用MCU的指挥。从使用量来说，传统燃油车MCU用量50-100颗，主要使用在于发动机、底盘控制等，新能源车用量则高达300颗，并且对MCU的要求也更高。据统计，2022年上半年全球新能源汽车销量达到421万台，同比增长71%，而中国销量占比达到59%，乘联会1-10月份数据，国内新能源乘用车产销量已达到443万台，同比增长107%，这一内在因素造就了汽车MCU持续近两年的缺芯潮。

  汽车控制类芯片是汽车电子系统内部运算和处理的核心，在汽车可靠性和安全性要求高的领域，如底盘域、动力域、座舱域和无人驾驶域，车规级微控制器MCU却长期依赖于进口，想要加速国产车用芯片发展，必须打破这一局面。成立于2013年的杰发科技是国内较早专注于汽车电子芯片设计与研发的企业之一，2017年，车规MCU基本都被国外大厂所垄断，为了研发出车规MCU“中国芯”，杰发科技利用其自身在车规级芯片的技术和团队优势，针对国内最短缺的汽车MCU芯片展开布局。汽车电子电气架构从传统的分布式ECU到域控再到未来的中央计算，车规级MCU在技术层面出现两极化发展的新趋势，一是逐渐向低成本小节点应用靠拢，二是要满足高算力、多接口的区域控制器等场景的需求，这两种需求缺一不可，在此趋势下，OEM和Tier1对汽车MCU的需求必然是多样化的，这就使得汽车MCU厂商不仅要满足多样化的MCU需求，同时又要布局适应未来域控需求的MCU产品。

  杰发科技在MCU产品线的布局完全遵循并引领这一趋势，从2018年推出国内首颗32位车规级MCU芯片AC781x至今，MCU产品线x系列主打小节点执行层角色，到首颗基于M4F内核的功能安全MCU芯片AC7840x系列作为中间力量，再到未来的多核拥有高算力大pin脚适应域控制器需求的高端MCU AC787x，杰发科技在MCU的布局可覆盖整车，不仅实现用户当下的多样化需求，同样可满足未来域控下的场景需求。2021年 杰发科技MCU出货量已超过一千万颗，2022年出货量突破记录，超过1500万颗，其车规级MCU芯片已获得市场的广泛认可，如长城、五菱、上汽、长安等，还有新能源汽车比亚迪、蔚来、小鹏、理想等。

  不仅如此，杰发其他产品线均取得良好成绩。SoC芯片方面，芯片已迭代5代，从前装到后装，从IVI到车联网再到智能座舱，杰发科技的SoC业务线拥有丰富多样化的产品布局。首颗入门级智能座舱SoC芯片AC8015可提供多个型号满足多样化的IVI和座舱需求，2023年即将量产新一代中高阶智能座舱域控芯片AC8025，满足未来汽车电子电气架构变革需求，采用8+2CPU组合，算力达到60K+DMIPS，内置高性能NPU，可提供高效AI应用解决方案，同样AC8025拥有更强大和灵活的视频输出能力，可扩展至7屏显示，并支持屏幕间不同的显示分辨率，包括液晶仪表屏、HUD、中控屏、空调屏、副驾屏和后枕屏等，AC8025不仅通过ACE-Q100认证，同时仪表显示通过功能安全ISO 26262 ASIL-B认证，使仪表功能和整个芯片系统安全性更高，全方位保障驾驶安全。AMP方面，AC7325是国内唯一通过ACE-Q100车规级认证并实现大规模量产的车载音频放大芯片，AC7325在芯片抗干扰、耐压强度、音域带宽、高效模式降耗方面实现多项技术创新，目前已被国内多家主流汽车电子零部件厂商采用，累计销量达数百万颗，是国产汽车芯片行业中唯一拥有成熟上车应用的车载音频放大芯片。胎压监测专用传感器TPMS芯片AC5121是国内唯一拥有自主设计知识产权的胎压传感器芯片，也是国产第一颗全集成气压传感器、双轴加速度传感器、温度传感器、LF&RF于一体的高性能胎压监测专用芯片。

  对于通讯类芯片来说，伴随汽车从传统的代步工具向智能助手转变带来的电子电气架构变革，底层网络从分布式向中央集中式过渡，随之相伴的是数据爆炸与传感器的大量使用，智能座舱、无人驾驶等一系列新技术普及的背后，需要底层技术做支撑：其中一项是车载以太网的物理层传输芯片；另外一个就是不同功能域之间的数据传输与交换；以及高速的连接芯片技术。

  芯片是汽车行业迈向智能化和网联化的关键，通讯类芯片的发展水平影响着汽车智能化程度，而智能网联汽车又是智慧交通、智慧城市以及国家竞争力的重要体现，传统车载通信技术已无法适应现代汽车电子系统的发展。为了满足车载网络速度、降低成本、增强性能并适用于全场景的高速传输需求，下一代汽车正在转向车载以太网通信。以太网已在数据通信领域经出现超过20年，是一种十分成熟的通信技术，进入车载领域大约在10年前。当前的智能化汽车研究推动车载以太网在汽车领域的渗透，传感器、摄像头、激光雷达等设备的骤增，以太网技术自然而然的进入车载架构中，将不同的功能域之间连接起来。当前车载高速网络技术主要被欧美厂家垄断，为实现这一智能汽车核心领域的全面自主可控，拥有丰富的芯片开发、公司运营和管理经验的领军企业，景略半导体主动研发新型车载通信技术，致力于打造全栈车载高速网络，同时布局以太网与视频编解串传输技术，通过三大核心底层技术：以太网Phy，Switch与ASA，以及可扩展的DxU形态，驱动车载计算架构演进。

  全栈代表着所有高速的连接、数据的交换以及未来数据的处理，景略凭借自身的技术积累，与市场需求进行匹配后，深刻体会到汽车主机厂和一级供应商对于全栈式解决方案的刚需，基于此，2019年，推出以太网的千兆速率技术；2020年，推出车载以太网交换机平台，BlueWhale创新的技术架构，具有高度的可配置性，针对车载网络市场，BlueWhale技术平台能够满足TSN（时间敏感网络）的要求，其内嵌MCU也可支持Lock-Step，满足车载网络IVN（In-Vehicel-Network，交互式视频网络）对数据传输实时性和网络安全的需求。

  在高速通信中，由于车上安装了越来越多复杂的系统，彼此之间相互影响所形成的电磁干扰会影响系统信号处理的准确性，车载完整的高速传输和DSP算法，解决了传输上的挑战，但汽车智能化带来的车内传输网络向更高速实时升级，就好比从原来的地面传输系统，涉及到复杂的三维立体的交通流量，指数级的增长带来的管理调度方面挑战也急剧上升。想要提升车载高速网络的可靠性，就需要根据系统信号的特点，结合模拟设计的架构，完善数字处理方法。景略半导体实验室里，技术团队经过反复的实验研究，已经成功攻克了这个难题。模拟高速通信，一秒钟发送60亿个波形，最高的地方代表1，最低的地方代表0，那么就有概率出现中间状态，这个时候如果让数字电路去处理，有时会把它当成1，有时会把它当成0，就会出现误码率，因此需要技术团队通过算法干扰，让信号只出现0和1两种状态，并且让系统将60亿分之一准确的还原成0或者1。

  作为一家推动高速网络技术发展的芯片设计公司，景略在技术路线方面始终追求实用性和创新性，在汽车里，尤其是传感器功耗，需要做到低功耗，公司EtherNext技术是独特的数模混合信号技术架构结合先进的制造工艺和智能传输协议，其创新的芯片架构，在性能、功耗和成本等方面具有领先优势，速率在高达万兆以上时仍可提供行业领先的低功耗远距离传输，景略相信，服务于整车的全栈车载高速网络技术将成为汽车智能化的核心基础架构。

  在车载智能化系统中，当前摄像头与显示屏的大量视频数据是通过独立的视频编解串芯片进行长距离传输的。景略半导体认为，车载高速数据与视频应用将各有侧重，并实现协同支撑，渐进迭代和系统共存。为满足车载行业系统级开发的需求，除在车载以太网的深厚积累外，作为ASA组织的会员，目前景略半导体同步正在开发兼容ASA技术标准的车载视频编解串芯片,为客户和业界提供富有竞争力的车载高速互联全栈解决方案。致力于为客户创造最高价值，通过与世界级的晶圆厂和封装厂合作，使用先进的制造工艺和严格的质量管理，向客户提供最高质量标准的芯片。

  在神经元看来，实现芯片国产化是一个必然事件，首先，半导体是一个资金密集型和智力密集型的领域，只有当一个国家发展到一定阶段时才有足够的能力发展芯片产业，而我国现在恰恰处于这一时期；其次，中国从改革开放发展到今天，中高端的芯片大多源自于欧美，因此对于一个大国来讲，打造本土化芯片产业，保证信息空间主权的完整，保障各个行业的安全，提升国家综合实力已成为不争的发展事实。神经元作为专注车载网络、工业互联网、卫星互联网等芯片设计与开发的芯片企业，自成立以来始终坚持自主可控的芯片研发，主导起草和申报了国际标准IEC61158-28、国家标准《基于时间敏感技术的宽带工业总线AUTBUS》，可用于车身域控制、传感及电池管理。相比传统CAN总线，AUTBUS总线Mbps带宽、具备高实时、低时延、多节点、可远距离传输能力，采用双绞线%布线%的电缆重量且易于维护，100%自主可控，全面覆盖了目前车载总线网络LIN、CAN、FLEXRAY和MOST的应用范围，满足对车载网络高带宽、确定性、强实时的需求。

  在电池管理系统中，电池数量多，需要采样的数据量大，要求传输速率高，控制操作响应快，要求时间同步性强，目前电池管理系统的通信方式为CAN+菊花链，且因为CAN总线、低速总线和竞争通信的特性，不能满足实时性和时间同步性的要求，导致电池效率低、寿命缩短、安全性差。而现在，一对双绞线连接电池包和电池管理单元，AUTBUS百兆带宽、时间同步无数据冲突、拓扑结构灵活且组网方便的特性，将无损数据传输速率提升10倍，同时对电池的监测和负载的控制更加精准，使得电池包系统更加安全，带来电池更高效，寿命更长，更安全的用户价值。在车辆360环视系统中，随着智能化系统的增加，摄像头使用量也越来越多，意味着需要更多的电缆，传统点对点连接模式无论从电缆数量还是传输速率，已经没办法适应智能汽车开发。神经元AUTBUS总线技术，一根总线解决多路摄像头接入和供电问题，百兆带宽实现了实时响应的效果。在智能辅助驾驶系统中，通过一根AUTBUS总线将主机、摄像头、传感器（压力传感器+温湿度传感器）、激光测距雷达连接起来，再通过主机控制电机。当前方车辆有任意动作，雷达都可以快速检测车辆状态，有效提供车距保持、避障等服务；另外一方面，当压力传感器识别到压力超过阈值时，电机会紧急停止，提供紧急停车服务。除此之外，在总线技术当中，多节点的接入能力是带载能力的重要体现，神经元AUTBUS总线个节点，几乎能够很好的满足汽车所有业务要求。

  从过去汽车电子架构需要5厘米粗的几十根总线到现在一两厘米粗的一组总线解决问题，AUTBUS高速宽带实时总线技术正在汽车电子、工业控制、飞机等领域成为替代传统总线的国内主流总线标准，解决传统总线，Modbus等协议总线数据的传输效率低、传输距离短的缺点，实现多业务数据融合互通，提供更加丰富的健康管理和实时运行数据信息，从而提升智能化、数字化水平。不仅如此，神经元开发的可用于架构基于TSN的车载以太网网络交换平台的网络交换芯片，以及在车联网具有广泛应用前景的SDR基带无线芯片，所有设计、流片、封装全流程100%国产化。2021年12月推出的车规时间敏感网络以太网交换芯片KD6630,通过车规ISO26262功能认证，功能安全级别达到ASIL-B级；并通过AEC-Q100可靠性认证，达到Grade2可靠性等级。该芯片已完成了6万公里的高温测试和100万公里的实车测试。神经元车联网通信一站式芯片解决方案以高带宽、总线虚拟化、多总线融合、实时高效、系统可扩展等优势构建了安全可控的智能汽车装备一体化网络系统，未来，公司还将结合工业领域的应用特征，不断的演进技术为工业、汽车、防务等领域提供自主可控的芯片解决方案。

  在推动汽车芯片国产化的过程中，仅仅走通技术还不够，联合上下游企业实现国产芯片的上车应用同样重要。经纬恒润成立于2003年，专注于为汽车、无人运输等领域的客户提供电子产品、研发服务和高级别智能驾驶整体解决方案，同时作为中国汽车芯片产业创新战略联盟副理事长单位和汽车芯片标准体系建设研究成果主要参研单位之一，积极与国际接轨，了解国外企业对于芯片产业的思考，以及汽车对于芯片的要求，同时与国内芯片企业充分交流，开阔自己的思路，了解上下游产业链发展的更多信息，前瞻性的使用和验证国产汽车，共同推动汽车芯片产业高质量健康发展和中国智能交通领域升级。

  面对过去几年芯片的短缺以及供应链安全方面，两种因素叠加，2018年，经纬恒润敏锐的察觉到国产汽车芯片领域新的窗口期，开始考虑国产替代的方案，充分发挥自身中国本土一级供应商的优势，开始主动验证并使用国产芯片，截止目前，在自动驾驶、座舱、底盘、车身几个方面实现了量产或正在积极开发。

  从全球芯片发展来看，中国半导体产业仍旧处于0到1的阶段，研发出更高级别难度的车规级芯片则需要更多时间成本，不过这并不代表国产的车用芯片一定要发展到十分成熟才会开始应用。对于经纬恒润来说，公司的技术产品不仅服务于国内的用户，同时也与德国、法国、日本等国外OEM合作，其中出现两类解决方案：第一，不区分进口芯片还是国产芯片，追求高性价比。由于芯片的研发投入十分高昂，必须要经过大量的出货分摊研究成本，那么当出货量没有达到一定规格时，芯片价格一定是比较高的，从这一点来看，目前国产芯片价格还不具备很大的优势，出货量仍然需要0到百万、再向千万的过渡；第二，立足于国内供应链安全的角度，公司会优先选择国产芯片，芯片作为一个有着高科技含量的产品，必须要经过大批量严格的测试。针对计算、控制、通讯、存储、电源几类芯片，经纬恒润也在积极的尝试，相信在大家的共同努力下，在这几类芯片上面都有机会走向量产，2021年，经纬恒润共生产和交付超过2000万个产品，其中涉及各种各样的芯片，经过时间证明，其产品质量非常稳定可靠，2023年，预计通过经纬恒润量产的国产芯片应用产品会超过200台套。

  在过去十年里，汽车发生了巨大的变革，从一个被驾驶员驱动的工具，到现在电动化、网联化升级，汽车不只是功能更加丰富，其电子电气架构已经彻底改变，这一改变所带来的就是过去的一些芯片将会消失，进而催生出新的芯片，对于国产汽车芯片领域是一个十分重要的契机。在智能汽车演进的过程中，近几年国内技术路线也在不断探索并调整，技术的逐步发展势必对芯片产生不同需求，那么以经纬恒润为代表的综合性Tier1，作为芯片企业与整车厂之间的中间力量，一方面要研发出新产品，提升自身产品竞争力，推动汽车工业进一步实现智能化；另一个方面，其覆盖方方面面的产品对芯片提出更大的要求，这些需求将帮助芯片企业设计和定义芯片，并且拉动更多国产企业开发新的芯片，及时了解市场发展需要，从这两方面来说，汽车电子产品提供商对于国产芯片领域持续壮大十分重要。

  未来，经纬恒润也将继续依托自身在智能驾驶、智能网联、新能源和动力系统、车身和舒适域、底盘控制等领域的汽车电子产品量产经验与技术优势，坚定不移的验证国产芯片并加速上车应用，现在开发的车身类产品，比如车门控制器、座椅控制器、4G和5G的T-Box、带信息安全和OTA功能的网关、自动驾驶控制器等汽车产品的研究都在使用国产芯片，希望在国产芯片的使用和推广方面发挥作用，对汽车行业甚至国家做出贡献。

  中国汽车芯片产业创新战略联盟：搭建国内外芯片产业和上下游企业的沟通桥梁，共同成长

  为早日建成中国汽车芯片产业创新生态，2019年，中国汽车芯片产业创新战略联盟成立，包含杰发科技、景略半导体、神经元、经纬恒润等产业链上下游企业，正式开启一段国产车用芯片跨界融合、共生共赢、产业成链、生态成盟的新旅程。

  首先，汽车芯片生态建设是存在薄弱点的，对于整个产业来说，产业链条是很长的，单独研发出几颗芯片无法解决芯片短缺、技术和应用问题，必须要上下游企业以合作伙伴的方式互相协同，才能真正促进芯片产业向前；其次，联盟成立后，将芯片划分为10大类60个小类，通过企业间的相互协作，先走通一两类小类芯片，推动一些中国自主的芯片设计企业先强大起来，其他种类的芯片企业参照这个模式去发展；再者，联盟希望服务自主的芯片设计企业，更好的推动中国国产车用芯片在本土汽车品牌上得到应用；最后，芯片作为一个全球性领域，联盟也希望联动国际上对中国汽车芯片感兴趣的企业或相关组织合作，整合国际资源。因此，通过这样一个更为开放的行业组织作为交流平台，牵头做一件单个企业或单个产业无法独立完成的事情，将集成电路、汽车等多个领域的优秀企业组织到一起，形成更为高效的合作机制，同时通过联盟及时了解国内外芯片产业发展，进而融入到全球供应链中。

  截至2022年底，联盟已有近三百家成员单位，包括了下游的整车企业和一级供应商、上游的芯片设计企业、晶元配套企业、研究测试机构、行业协会，共同构建并完善芯片产业创新生态，不仅从技术迭代、芯片应用层面发展，更要组织多个企业和行业专家共同参与标准体系制订和对应流程认证，把不同的资源方链接起来，让产业发展更有序、完整，同时形成对行业的反哺作用。联盟每年也会组织各种类型的活动，比如交流会，解决行业协同发展中的实际问题，让不同领域的各个企业集体发声，提出芯片研发和上车应用过程中难点、问题、挑战，帮助企业之间更高效的沟通。比如培训活动，让与芯片相关联的企业融合进来，交流信息，培养人才。比如汽车芯片应用创新大赛，围绕实际需求和痛点展开，鼓励大家主动完成芯片的设计和创新，推动芯片快速上车应用。

  中国汽车芯片发展道路虽然漫长，但充满光明，作为行业的公益性组织，联盟从始至终坚持共赢的原则，共同商量，各自贡献出力所能及的力量，相信在行业伙伴的共同努力下，我国的芯片产业将被磨砺的更加优秀，中国汽车芯片领域有机会和中国新能源智能汽车一样在世界上处于领先地位。（图文：吴菲）