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在国际市场上,尽管仍然由少数几家企业主导,但中国的MCU芯片制造商正逐步进入中高端市场,显示出国产芯片在品质和性能方面的提升。
2023年全球车规级MCU芯片主要厂商分别有,英飞凌(28.5%),瑞萨(22.5%),恩智浦(21.5%),ST(10.6%),微芯科技(7.6%)。部分国产车规级MCU厂商们也在汽车领域应用上积极投入,比如芯驰科技在车身、座舱、域控、动力、底盘、智驾上都有所涉及,还有旗芯微、云途半导体、杰发科技、兆易创新、苏州国芯、紫光芯能等。
同时,计算芯片领域也在经历行业寡头化的同时,本土品牌凭借技术创新和产能扩张,正在快速崛起,在智能驾驶和座舱控制等细分市场表现活跃。在智能驾驶域控芯片供应商来看,除特斯拉自研外,英伟达成为主流选择,地平线、爱芯元智、华为、黑芝麻等也开始起量;在智能座舱域控芯片供应商来看,高通断层式领先,国内芯擎科技和华为率先量产搭载。面向智能座舱与自动驾驶快速发展,其所需的SoC芯片性能要求不断提高,促使产业加速推出新一代SoC。
此外,功率半导体由于其在新能源汽车等领域的广泛应用,市场需求旺盛,国内多家企业已经在IGBT等关键元件上取得进展,并开始向高电压、高性能方向发展。目前,IGBT仍是逆变器搭载的主流,但随着800V的发展,SiC也快速上量。比亚迪半导体在2023年国内功率半导体在逆变器的搭载中正在快速增长。
目前,碳化硅功率半导体仍面临成本高、高压绝缘、轴电流腐蚀、EMI、高可靠性等挑战,从SiC功率器件制造到应用全链路降本成为通行做法,另外,结构创新+封装工艺创新成为性能优化的重要发展方向。
智能网联汽车产生的海量数据将对存储的带宽和容量提出更高的要求,未来汽车存储将由GB级走向TB级别。据美光科技预测,到2025年,每辆汽车将配备平均16GB的 DRAM 和204GB 的NAND,较2021年至少翻了三倍,核心增量主要来源于IVI车载信息娱乐系统、ADAS系统等领域。未来随着大模型以及更高等级智能驾驶的逐步上车,预计到2030年单车将需要TB级的存储空间。
随着整车电子电气架构升级,车内通讯整体朝着高带宽、高可靠、低时延技术方向发展,加速了SerDes、UWB数字钥匙、星闪等新技术在车上的应用。
芯片集成也是车规级高性能芯片产业发展的关键。后摩尔时代,集成电路芯片技术将通过器件、工艺和架构的协同优化创新,逐渐从传统的冯•诺依曼范式向高算力、高密度、低成本、低功耗、多功能集成的新型芯片方向发展。
Chiplet芯片成为汽车高性能SoC开发新突破口,作为搭积木芯片设计的技术代表,Chiplet具有成本低、周期短等优点,目前行业入局者正在变多,但其要想实现规模化量产,仍需攻克接口标准、功耗和散热以及可靠性等难题。
Intel、AMD、ARM、高通、三星、台积电、日月光、Google Cloud、Meta和微软等公司联合推出的Die-to-Die互连标准,其主要目的是统一Chiplet(芯粒)之间的互连接口标准,打造一个开放性的Chiplet生态系统。
2023年12月,日本12家企业(5家车企+5家半导体公司+2家电子元件制造商)组成“汽车先进SoC研究(ASRA)” 联盟,旨在研究通过Chiplet(小芯片)技术。不同厂商不同芯片之间的通信接口存在差异,随着芯片集成度的提高,芯片之间的通信和数据传输量也会增加,从而导致功耗的增加和散热难题的加剧,以及数据传输安全也面临更高要求。不过降本增效,是解决高性能芯片需求的创新型方案。
存算一体有望成为AI大模型时代的新需求。存算一体芯片能很好解决传统冯•诺依曼架构下的“存储墙”和“功耗墙”问题,从而使得其具备较高的上限以及稳定的底线,将是解决AI时代下对算力和存储双向需求提升的优势方案,有望成为后续的发展方向。
RISC-V也是当前继ARM架构之后的新选择,相较于ARM架构,RISC-V具有开源免费、商业模式灵活的优势,已获得了多家头部汽车芯片企业的青睐。从中长期来看,随着RISC-V软件生态逐渐完善,其有望在智驾、座舱、动力和安全等车规场景得到应用。2023年6月,谷歌、三星、高通、SiFive、平头哥、英特尔等13家企业发起了全球RISC-V软件生态计划“RISE”,推动RISC-V在移动通信、数据中心、边缘计算及自动驾驶等领城落地。2023年8月,英飞凌、高通、博世、Nordic半导体、恩智浦等公司宣布,将组建一家专注RISC-V技术新公司,新公司初期专注于为车用芯片,未来将扩大至手机及物联网领域。