汽車芯片進入5nm時代

　　【太平洋汽車網(wǎng) 行業(yè)頻道】前不久，搭載A14芯片的iPhone12和搭載驍龍888的小米11推出，消費電子產(chǎn)品芯片才剛剛進入5nm時代。

　　當(dāng)?shù)貢r間1月26日，高通召開了以“重新定義汽車”為主題的線上發(fā)布會，同時發(fā)布了兩款5nm制程的汽車用芯片。搭載該芯片的第4代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺開發(fā)套件預(yù)計于2021年第二季度就緒，計劃于2022年開始量產(chǎn)。汽車芯片從未以如此快的速度追趕消費級電子產(chǎn)品芯片制程工藝。

　　2020年可以說是“智能汽車元年”，隨著特斯拉Model3銷量漸長和國內(nèi)造車新勢力的快速成長，智能汽車開始走進了人們的視野。與此同時，各大傳統(tǒng)汽車巨頭也紛紛加快了電動化、智能化轉(zhuǎn)型的步伐。相伴而來的，是汽車對高端芯片的需求量激增。

　　4G時代的到來催生了移動互聯(lián)網(wǎng)和全球聯(lián)網(wǎng)的普及，讓人人得以接入互聯(lián)網(wǎng)從而縮小了數(shù)字鴻溝。而即將到來的5G時代，憑借低延時、高可靠、大帶寬的特性，5G不僅會實現(xiàn)人與人的互聯(lián)，并且萬物將始終與云相連，而汽車作為人們出行最重要的工具，智能化轉(zhuǎn)型已經(jīng)勢在必行。

　　5G預(yù)期將支持?jǐn)?shù)十億終端接入網(wǎng)絡(luò)。未來數(shù)年，這些終端產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)對于全球經(jīng)濟至關(guān)重要。5G通過連接從中央云到邊緣側(cè)的智能與數(shù)據(jù)，將讓AI大有用武之地。正如4G推動了互聯(lián)網(wǎng)接入的普及，5G將通過推動計算的普及并將計算擴展至云端，來進一步讓AI普及。5G+AI將賦予發(fā)明家和創(chuàng)業(yè)者們隨時隨地獲取計算處理和智能的能力，這將開啟新一輪的創(chuàng)新浪潮，也將為高通和整個生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大的機遇。根據(jù)IHS預(yù)測，到2035年，5G將創(chuàng)造13.1萬億美元經(jīng)濟產(chǎn)出。

　　當(dāng)前，汽車正在經(jīng)歷從總線到域控制器為核心的全新電子電氣架構(gòu)轉(zhuǎn)型，車內(nèi)各個功能單元正在被完全打通。汽車內(nèi)部系統(tǒng)的數(shù)字化水平不斷提升，各個層級的汽車都將配備更多更大的顯示屏幕。甚至很多入門級的汽車其中一個核心的功能就是電子信息娛樂系統(tǒng)以及車載網(wǎng)聯(lián)功能。蜂窩連接功能在汽車上的采用比例越來越高。根據(jù)預(yù)測，到2027年，所有在售的汽車內(nèi)置蜂窩連接技術(shù)和功能的，將從2015年的20%提高到近3/4。

　　當(dāng)然，更大的變化可能發(fā)生在自動駕駛方面。目前，ADAS（先進輔助駕駛系統(tǒng)）已經(jīng)變得越來越普遍，而在AI技術(shù)不斷成熟后，汽車將有望實現(xiàn)更高階的自動駕駛功能。而導(dǎo)航也將從基于GPS全球定位系統(tǒng)和一些路況信息，升級到基于5G技術(shù)的C-V2X車路協(xié)同和高精度地圖、高精度導(dǎo)航。

　　近年來L2+級別自動駕駛功能正在快速的發(fā)展和普及。而隨著連接技術(shù)正在成為汽車的傳感器，輔以高性能且具有高效散熱設(shè)計的AI芯片組，汽車對于駕乘人員而言變得越來越安全，而我們也正在逐漸迎接一個全自動駕駛的世界。

　　而智能座艙、自動駕駛水平的提升，都依賴大算力、低功耗芯片的支持。當(dāng)前仍是主流的24nm乃至48nm制程工藝的車規(guī)級芯片顯然已經(jīng)跟不上產(chǎn)業(yè)的快速轉(zhuǎn)型，即便英偉達和Mobileye，其最先進的自動駕駛芯片目前也僅采用7nm工藝制成。高通如此迅速的將目前最先進的5nm制程工藝芯片完成車規(guī)級驗證引進到汽車領(lǐng)域，掀起了智能汽車時代高端芯片的新的較量，最先進制程的芯片將不再只是消費級電子產(chǎn)品的專屬。

　　高通為汽車行業(yè)提供技術(shù)解決方案已經(jīng)超過15年，早在2015年開始布局智能座艙和自動駕駛市場，早前推出的主力產(chǎn)品820A座艙SoC采用7nm制程工藝，已經(jīng)獲得了不少客戶的青睞。在發(fā)布會上，高通表示全球25家主要車企中已經(jīng)有20家與高通達成合作，使用其智能座艙產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品訂單量總估值已經(jīng)超過了80億美元。

• 第4代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺

　　而最新發(fā)布的兩款5nm SoC，是汽車領(lǐng)域首款5nm芯片。本次發(fā)布的第4代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺，其核心是是一顆5nm SoC，內(nèi)部整合了采用和今年高通旗艦芯片驍龍888同一世代的第6代Kryo CPU、多核高通AI引擎、第6代高通Adreno GPU等，性能和能耗較820A有了大幅提升。

　　第4代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺支持駕乘者的個性化設(shè)置、車內(nèi)虛擬助理、自然語音控制、語言理解、駕駛員監(jiān)測、駕乘者識別，以及自適應(yīng)人機界面等AI應(yīng)用。通過串行接口支持16路攝像頭輸入，以及以太網(wǎng)接口接入更多攝像頭，第4代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺可以實現(xiàn)實現(xiàn)車內(nèi)環(huán)視等功能。

　　同時，第4代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺還預(yù)集成支持C-V2X技術(shù)的高通驍龍汽車5G平臺，提供針對無縫流媒體傳輸、OTA升級和數(shù)千兆級上傳與下載功能所需的高帶寬。在連接方面預(yù)集成Wi-Fi 6和藍牙® 5.2，提供頂級車內(nèi)無線體驗，包括熱點、高速游戲以及無線Android Auto等手機鏡像技術(shù)。

　　在軟件方面，其上層操作系統(tǒng)（HLOS）和應(yīng)用程序的架構(gòu)和分發(fā)采用Android車載嵌入式操作系統(tǒng)和谷歌汽車服務(wù)（GAS），Linux、Yocto和車規(guī)級Linux（AGL），基于AliOS的斑馬智行，webOS Auto和其它AOSP分發(fā)版。而實時操作系統(tǒng)（RTOS）支持黑莓® QNX® 和QNX® OS安全版，Green Hills Software INTEGRITY®和u-velOSity™，以及威騰斯坦高完整性系統(tǒng)SAFERTOS。Hypervisors管理程序包括黑莓QNX® Hypervisor和QNX Hypervisor安全版，Green Hills Multivisor®和u-velOSity™，以及OpenSynergy COQOS Hypervisors。而Linux 容器化技術(shù)包括提供并使用虛擬化和容器化組合，在混合關(guān)鍵架構(gòu)中滿足內(nèi)存、性能和功能安全以及隔離需求。

　　據(jù)悉，，第4代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺從今年第二季度開始，其開發(fā)套件就將出貨，屆時開發(fā)者可以提前針對硬件開發(fā)軟件產(chǎn)品。真正實現(xiàn)裝車量產(chǎn)需等到2022年。

　　此外，高通還宣布與通用汽車持續(xù)合作，基于跨越多代蜂窩技術(shù)的長期合作，雙方將充分發(fā)揮專長打造下一代汽車所需的高度領(lǐng)先的技術(shù)。高通技術(shù)公司將聯(lián)合通用汽車，賦能數(shù)字座艙、下一代車載網(wǎng)聯(lián)系統(tǒng)以及未來的先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS），滿足不斷演進的需求，從而為消費者提供更好的駕乘體驗。據(jù)悉，目前通用汽車正在采用第3代高通驍龍™汽車數(shù)字座艙平臺。

• Snapdragon Ride自動駕駛平臺

　　另外，高通同時宣布Snapdragon Ride自動駕駛平臺的核心SoC也將基于5nm制程打造。目前，英偉達、Mobileye最新的自動駕駛芯片均采用7nm制程工藝，而特斯拉自研的自動駕駛芯片采用了三星14nm制程。

　　不過，隨著蘋果、華為海思、高通、三星在去年下半年及境內(nèi)先后發(fā)布了旗下首款手機用5nm SoC，車用5nm SoC的競爭也已經(jīng)悄然拉開了帷幕。據(jù)海外媒體報道，特斯拉目前也在聯(lián)手三星悄然進行著5nm制程車用芯片的研發(fā)。

　　我們知道，更先進的制程工藝，芯片單位面積內(nèi)可以堆疊的晶體管也就越多。高通最新的移動端旗艦芯片驍龍888晶體管數(shù)量達到了百億級別，較上代旗艦驍龍865，其CPU性能提升了25%，GPU性能提升了35%。而車用芯片雖然對可靠性要求更高，但對于功耗和能效的要求卻比移動端芯片更為寬松，預(yù)期將實現(xiàn)更好的性能表現(xiàn)。

　　高通表示，Snapdragon Ride自動駕駛平臺由汽車行業(yè)領(lǐng)先的可擴展且高度可定制化的自動駕駛SoC系列平臺組成，其基礎(chǔ)算力達到10TOPS，而功耗小于5W，單顆便可實現(xiàn)L1/L2級自動駕駛。而通過多顆SoC組合和多個AI加速器，最大算力可以達到700TOPS以上，可以支持L4級自動駕駛功能，而屆時整個域控制器的功耗也只有130W。

　　發(fā)布會上，高通宣布維寧爾、法雷奧和Seeing Machines三家三家Tier 1將率先使用Snapdragon Ride自動駕駛平臺。面向L2+和L4級的SoC和AI加速芯片目前已經(jīng)出樣，最快將搭載進明年開始量產(chǎn)的車型中。而面向的L1、L2級自動駕駛SoC和集成軟件棧預(yù)計將在2024年量產(chǎn)。

　　目前，5nm芯片需采用EUV極紫外光刻機生產(chǎn)，當(dāng)下全球僅臺積電和三星具備這樣的能力，當(dāng)前5nm制程的產(chǎn)能基本已經(jīng)被手機芯片占滿，車用5nm制程芯片最快也需等到明年才能開始量產(chǎn)。不過隨著5nm制程工藝的不斷完善，如果屆時可車用5nm芯片可以用上改進的5nm工藝，那么車用芯片將首次趕上消費電子芯片發(fā)展的步伐。

　　在汽車智能化的大背景下，對于芯片的先進性和算力的需求正在與日俱增，5nm制程芯片在性能和能效方面大幅提升，將會助力汽車智能化水平的更快發(fā)展，包括自動駕駛，也包括智能座艙。未來，汽車將不僅局限于一個單純的交通工具，而是在不斷變化的大型移動終端。汽車智能化會深刻的改寫我們未來的出行方式和體驗。（文：太平洋汽車網(wǎng) 郭睿）