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                                        汽車“芯事”如何解?專訪中星微CTO張亦農

                                        時間:2021-05-21 09:54來源:未知 作者:admin 點擊:

                                          一面是多家主力車企因為芯片緊缺宣布減產停產,一面是消費電子企業、互聯網企業、傳統及智能整車企業跑步進入汽車“造芯”賽道,汽車芯片市場與產業的表現可謂“兩重天”。近期,中星微電子集團宣布與一汽集團組建汽車芯片聯合實驗室。圍繞汽車行業受到“缺芯潮”的沖擊為何格外嚴重,如何看待各類企業下場造芯的市場邏輯,以及汽車芯片的升級方向等議題,記者專訪了中星微電子集團CTO張亦農。

                                          記者:目前全行業都受到“缺芯潮”的沖擊,但汽車行業受到的影響格外嚴重,通用、大眾、福特、豐田等多家車企都出現部分車型或工廠減產停產的情況。為什么“缺芯”對汽車行業的沖擊更加明顯?

                                          汽車芯片的種類雖多,但單一的汽車芯片和消費電子芯片相比,量還是很小,供應商很難將汽車芯片作為產能保障的優先項。據統計,2020年全球汽車銷量約為7803萬輛,相比消費電子并不算是一個非常大的量。比如手機一年有十幾億部的銷量,每一部搭載至少十幾種芯片,包括毛利率最高的先進制程芯片。相比之下,汽車行業的芯片用量沒有那么大,晶圓和封測廠在預留產能的時候就比較保守。這是汽車相比其他行業缺芯更加嚴重的原因之一。

                                          對于設計企業來說,汽車芯片門檻高,對故障率的要求是百萬分之一以下,運行周期在15年以上,遠遠超過一般消費領域的標準。廠商要制造合格的芯片,需要投入相當的資金和精力,且驗證周期漫長,成本上汽車芯片也無法在消費電子芯片復用。加上從2019年開始,汽車產業出現銷量上的萎縮,2020年新冠肺炎疫情導致整車企業在上半年進一步縮小訂單量,設計廠商下單的時候會以銷定產,偏于保守,為2020年下半年的“缺芯潮”埋下伏筆。

                                          二是8英寸產線向國內遷移的過程,被地緣貿易摩擦阻斷。本次芯片緊缺主要集中在8英寸晶圓,這也是汽車芯片主要采用的晶圓。本來8英寸產線作為老舊工藝,正處在從國外向國內自然遷移的過程中。貿易摩擦導致8英寸產線的零部件和易耗品供應受阻,很多產線還沒有組裝完成就被“卡了脖子”。也因為8英寸晶圓短缺,造成了整個行業的報復性囤貨,導致惡性循環。

                                          三是汽車芯片的戰線太長,“卡住”一個就卡住了整車的生產。汽車芯片涉及中央處理器、MCU、存儲單元、功率半導體等,顯示屏、CMOS攝像頭、LED燈等均由芯片控制。僅MCU就有面向變速箱、底盤、制動等系統的各種類別,一輛汽車里面有30多個MCU,有一款不能及時供貨,就會卡住整車的生產。

                                          首先,“缺芯”可以帶來一個正常的市場認知。汽車芯片的研發成本不低。同等性能、同樣功能的前提下,本土企業芯片售價通常只有國際企業的60%70%,甚至更低,把毛利空間壓縮得很小。這種先入為主的認知問題成了國內芯片突圍的阻礙。在芯片緊缺的情況下,車企被倒逼啟用國內芯片,車廠與芯片廠“坐下來”把芯片方面的各種問題解決掉,把芯片質量提升上去,對于國內產業整體提升大有益處,有技術積累的國內芯片企業也有機會脫穎而出。由短缺倒逼了選型,由選型修正了認知,由認知塑造了品牌,最終提升了業界對本地芯片設計公司的信心。逐漸抹去國內芯片就是中低端、只能搞低價競爭的思維定式。

                                          同時,中國連續多年成為全球最大的汽車消費市場,可以通過市場牽引把傳統汽車芯片的短板補上來。在智能駕駛方面,中國無論是車廠還是芯片廠商,都與國際廠商站在同一條起跑線上。尤其中國是最先從新冠肺炎疫情中恢復生產生活秩序的國家,就算汽車芯片的底子差一點,那“笨鳥先飛”,可以利用這段時間飛得再遠一點。

                                          記者:近年來,汽車芯片市場非常熱鬧。除了恩智浦、瑞薩、英飛凌等老牌廠商,地平線、黑芝麻等一批半導體新銳,高通、英偉達、華為等消費電子巨頭,比亞迪、吉利、北汽等整車企業紛紛入場造芯。您如何看待車用市場的“造芯熱”?

                                          張亦農:“造芯熱”表明產業互聯網化已經慢慢從IT、消費電子、安防監控等領域,延伸到汽車領域。這種垂直整合具有積極意義,而且每家公司都有自己的邏輯。

                                          在整車企業看來,汽車是一個載體,芯片是一個個提供功能和控制的節點,把這些“點”放入載體,由點入面,就構成了一輛汽車。

                                          互聯網企業覺得萬物皆為計算機,汽車只是一個殼子很大的外設。有了處理器和操作系統,把外設套上去,由里及表,也構成了一輛汽車。

                                          既然每一家企業或者每一個領域的企業都有各自的邏輯。那么車廠、芯片企業都加入了造車熱潮,產生各種各樣的融合和創新,這本身是件好事,但是要注意兩個平衡。

                                          一是要注意不計成本的投入和企業盈利能力之間的平衡。如今企業造芯,言必談L3、L4,動輒5納米、7納米,算力力爭100TOPS以上。那么投入會非常大,流片一次將耗費上千萬美金,需要上百人的團隊,購入多種EDA。這些投入攤銷到一顆芯片上,成本是非常高的。

                                          如果汽車一年的銷量維持在七千萬輛左右,一個車企有500萬輛銷路,已經是一個超大型企業了。但是這個量級在芯片行業里面,不算一個很大的數字,這就意味著每一顆芯片均攤的固定成本都是驚人的。無論企業多么不計成本地投入,終歸要追求盈利。如果這個平衡把握的不好,可能變得“一地雞毛”。

                                          另外要把握好概念創新和持久戰之間的平衡。L4以上的自動駕駛芯片還是一個未知領域,沒有510年的積累很難取得突破。很多面向消費領域的國產芯片,比如手機主芯片,從概念到成熟歷經了十幾年的積累,而汽車的造芯標準更加嚴苛。企業想要長久,必須腳踏實地進行研發和積累。

                                          家電企業也在造車,在他們看來,汽車是客廳的延伸,在家里面就可以監控車艙的情況,他們打造客廳娛樂中心的經驗也可以帶到汽車空間里。

                                          中星微電子集團過去10多年專注于安防監控領域,在圖像視頻處理、安全、人工智能等有著長期的積累,我們可以從智能感知、公共安全入手,把成功經驗帶到汽車芯片行業。

                                          因為從不同的角度入手,每個企業會關注提供不同的用戶體驗。這意味著,未來買車可能像買手機一樣,會有不同用戶群體關注打游戲的性能、拍照的美顏效果、屏幕的尺寸像素等各方面的體驗。而每一種功能、每一種體驗,都需要芯片作為底層支撐。在這種趨勢下,汽車芯片會形成一個相對健康,“幾花齊放”的競爭格局,但不會是百花齊放的局面??梢哉f,每一種邏輯被真正證明之前,都可以去嘗試。但是市場可能僅僅認可12種產品邏輯,選擇12個贏家。

                                          記者:下一階段汽車芯片技術和產品的升級方向是什么?“新四化(電動化、網聯化、智能化、共享化)”趨勢將為車載芯片帶來哪些機會和挑戰?

                                          一個是我們所謂的“喧賓奪主”,也就是原本作為錦上添花的屬性,通過“新四化”成為重要甚至主要屬性。

                                          舉個例子,手機本來是打電話的,但是現在消費者購買手機,不會關注打電話的原生屬性,反而更關注屏幕分辨率、美顏效果、以及聯機玩游戲是否卡頓等附加屬性。

                                          汽車行業也是一樣。它的原生屬性是把人從一個地點運輸到另一個地點?;ヂ摼W企業、芯片企業進入這個行業以后,將顛覆原先的認知,企業會認為在汽車把乘客送到其他地點的過程中,不僅讓他們坐在車上,還讓他們坐在一個特定的空間里。圍繞著實施自動駕駛后這個空間的第二屬性比如能否車上辦公、能否車載娛樂、能否成為化妝間等,與汽車原生屬性沒有多大關系,卻有機會成為主流選車標準。

                                          這種“喧賓奪主”,為芯片企業創造了大量機會。畢竟“新四化”的每一“化”都離不開芯片,芯片是畫龍點睛的那一“畫”。

                                          第二個趨勢是汽車芯片架構從分立走向分域再走向集中控制?,F在的汽車芯片架構是分立式的,可能一輛汽車里面散落了100多個芯片,各司其職。在“新四化”的基礎上,汽車控制芯片分布正經歷著從分立向分域演進的過程,典型的架構依據汽車電子部件功能將整車劃分為動力總成、車輛安全、車身電子、智能座艙和智能駕駛等幾個域。再演化下去,未來的極致形態可能是從分域向集中演進,汽車芯片里也會誕生最強大腦,成為整個汽車的主芯片。

                                          為什么最終走向集中控制?除了芯片本身爾定律演進中,高門檻芯片不斷“吃”低門檻芯片的不可抗規律,還有其他推手。

                                          首先,汽車要做容災備份。如果基于一顆芯片或者同一塊板子上的一組芯片進行集中控制,只要插一塊相同的板子就可以進行容災備份了。

                                          其次,今后汽車作為一個超大的電子產品載體,每一顆控制芯片都有軟件程序。采用集中控制的芯片架構,修車只需要檢測中央控制的芯片或者芯片組就可以了。而分立式的架構中,每一塊芯片都要單獨做軟件的升級更新和維修檢測,這顯然是不現實的。把絕大部分功能集中到一顆或者有限的幾顆芯片,汽車的升級換代才是一個可控的過程。

                                          從分立到分域再到集中控制,預計有一個20年的演進過程。需要廠商不斷去改良并豐富芯片功能,這個過程中也會誕生大量的機會。

                                          首先是有序。要避免重復投資和行業無序競爭,集中力量做大做強,而不是扎堆競爭,殺敵一千自損八百。如果企業一味殺價,得不到充足的利潤回報,是無法有足夠多的資金來支持持續創新的。做到有序、制定標準,是關鍵的一步,也就是我們所說的標準引領。“垂直域創新”的基礎是標準化的制定,追本溯源就是基礎技術的創新。以標準帶動應用,以應用催生市場,從市場創造需求,從需求挖掘規模,再由規模反哺創新域,形成一個良性循環,是關鍵核心領域實現重大突破的必然途徑。

                                          第二是內功。目前汽車技術創新集中在智能駕駛域和智能座艙域。但是,如同練武底盤要穩一樣,做汽車芯片也要敢于攻克汽車底盤和動力控制系統等技術難度高、可靠性門檻高的內功型芯片。過去國外汽車芯片廠商在此有長期積累,也是他們的核心價值所在。本土芯片公司要緊密與汽車廠商銜接合作,根據下游需求錘煉內功,再有標準的引領,芯片創新才能夠得到保障。如果解決不了這類問題,一旦再發生全球性的芯片產能短缺,我們的車企還會被束縛。

                                          第三是生態。芯片的創新要兼顧芯片和OS的深度綁定,這是一個全局的概念。在CPU芯片當道的PC時代,因為缺乏OS和應用的布局,國產CPU奮斗了二十多年,至今的投入和產出是不成比例的。在手機時代,國內廠商開始強調生態,自研OS,取得了長足的進展。但是,一旦貿易摩擦導致OS使用受限,我們依然感受到OS不是完全自主的短板。在智能汽車時代,創新需要在生態上更早布局,才能滿盤皆活。

                                          張亦農:中星微在過去十多年,一直致力于安防監控垂直領域的創新,構建了標準、芯片、平臺、集成、數據、服務一體的體系。我們將從三個維度切入汽車芯片布局。

                                          一是結合中星微在圖像、視頻ISP、圖像編解碼、機器視覺方面的長期積累,移植安防監控領域里的編解碼標準、采集標準、傳輸標準,由車載多路視頻監控的角度切入。在汽車的感知系統中,前置攝像頭每小時產生70-300GB數據,ADAS每小時則生成1TB數據,liDAR每小時生成36-252GB數據。這些數據很多需要做編解碼才能存儲。通過人工智能分析出的結構化數據,也需要做關聯存儲。由中星微主導并在芯片中支持的結構化的數據通道,可以有序支持這類結構化數據,讓檢索更方便。目前,中星微提供的車載智能監控解決方案,是將安防領域的積累移植到汽車領域的一種自然衍生。

                                          二是在國密和數據安全上發力。汽車中大量采集的數據,需要保證網絡安全、數據安全、人工智能安全和產業安全。前一陣,特斯拉因為數據安全的問題,又站到了的浪尖上。中星微車載智能監控解決方案是目前唯一能提供端、邊、云一體,符合國密要求的基于前端信源加密的融合解決方案。

                                          三是在系統集成架構尚在演進,算法還不成熟的時候,中星微提供的人工智能算力作為協處理器更有靈活性。目前的自動駕駛,包含了數采集、數據格式整合、數據處理等多個流水線環節。光是電子控制,就包含發動機控制、動力總成控制、傳動系統控制、制動控制、等多個流水線或分立的處理環節,很多環節用到了汽車圖像識別人工機器視覺和駕駛決策AI處理器。除此之外,還包括ADAS涉及的自適應巡航控制、自動緊急制動、主動變道輔助等環節,車載信息娛樂涉及的語音識別、手勢控制、音頻視頻播放和存儲等環節。這些環節還遠遠未達到集中處理的階段,很多域控制處理都是分布處理算力的。未來十年,域控制單元占比將由2020年的29%提升至2030年的43%。新鄉在線在上面提到的眾多環節中,中星微已經能提供或計劃提供的幾T到幾十T算力的AI處理器,能基于中星微NPU智能平臺支持駕駛員監控系統、ADAS等輔助駕駛功能,并兼顧算力、連通性、功耗、成本、布板面積方面的需求。

                                          未來,中星微將以上述幾個領域為抓手,繼續向其他車載芯片的種類擴展,深耕ECU領域。開發支持豐富人工智能模型的芯片,訓練數據并配合經典算法,走智能摩爾之路和XPU擴張之路,為中國汽車行業的騰飛賦能。(作者:中國電子報 張心怡)

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