衔接两种生态:从汽车Tier1的视角看芯片

“所以对汽车人而言,我们的工作更多是怎么把这一套系统架构做好,让它能快速适配不同的芯片,也能快速地验证不同的芯片。”

2023年2月21日,由盖世汽车主办的2023第二届汽车芯片产业大会上,中汽创智高级总监季栋辉介绍, Tier1对芯片的选择有一个体系:其中包括项目成熟度的管控、对整个供应链的资质和评定,以及新项目产品的开发、设计、量产和售后维修各阶段的标准,比如在批量生产时,重点看保供、看长期的可靠性,看针对突发问题做的紧急预案,当然在质量管控方面也有一系列的方法论支持。

中汽创智高级总监季栋辉

以下是演讲内容整理:

近年来,有很多人将智能车比作大手机。从技术上来看,智能车和智能手机有很多相似之处。手机有眼(摄像头), 耳(麦克风), 嘴(扬声器), 脸(屏幕), 脑(SOC芯片), 有着电源和通讯作为基础设施。 智能车有着更多的眼, 耳, 嘴,脸, 脑以及基础设施。 但同时, 智能车还有着神经系统 (整车网络), 骨骼 (框架结构), 腿 (底盘系统)需要更快的响应时间、更高的安全性和更长的使用寿命。此外,车子还需要在更恶劣的使用环境中运行,这对可靠性提出了更高的要求。

中汽创智对汽车芯片的理解

因此,我认为智能车不应该被看作是大手机。相反,智能车的进化目标将是硅基生命体, 车内的各控制器就类比各器官,智能化时代下的Tier1则更像是一个外科医生,需要将智能化的控制器作为器官移植到智能车里面,车规级就是最基本的配对标准,车规化要求更极端的工作温度、更多的风险规避手段、更低的失效率、更高的服务质量。

车规级和消费级有着很多的差异, 比如:车规级工作温度范围较宽, 消费类电子可靠性是由良率驱动的;汽车电子的可靠性是由质量驱动的。消费类电子对于质量,风险的规避方法论较少 (e.g. FMEA)。 消费类产品的PPM分布不平均 (其规格、合同和商业模式也是如此), 相对于汽车类,有50-100倍的失效率。 JEDEC 和AEC-Q 设备之间可靠性测试spec不同。ESD保护不同,不同潮敏等级,不同铅要求。 车规对服务,质量等支持有别于非车规(例如8D报告等)

Tier1对芯片的选择有一个体系,其中包括项目成熟度的管控、对整个供应链的资质和评定,以及新项目产品的开发、设计、量产和售后维修各阶段的标准,比如在批量生产时,重点看保供、看长期的可靠性,看针对突发问题做的紧急预案,当然在质量管控方面也有一系列的方法论支持。

我个人认为,这一轮汽车新四化,尤其是智能化,不可能全靠汽车从业人员去完成,就像上海不能只靠上海人就成为金融中心和物流中心一样。汽车人的主要职责是守住底线,确保汽车作为一个安全可靠的大设备能够对消费者负责。而真正的智能化则需要集合芯片公司、AI专家、IT从业人员和其他相关产业的人来完成,不是只靠汽车从业人员。

目前,车载芯片的数量呈倍数级增长,我们可以从汽车的几大域控(车身、座舱、底盘、动力和自动驾驶相关)对其进行分类,也可以基于半导体的两大类(数字类芯片和模拟类芯片)来进行分析,从这些分类中就可以初步感知到车载芯片的复杂度。至少涵盖了控制类, 驱动类, 功率类,电源类,模拟类, 计算类, 通讯类, 存储类, 传感类,安全类。 汽车已经成为芯片应用的最大场景。

在这种情况下,半导体行业和汽车行业都面临着巨大而复杂的挑战,汽车人需要识别并合作优质的芯片公司,构建成熟可靠的解决方案。例如座舱领域,座舱系统包含MCU和SOC等核心元件芯片,同时由于功能多样,又与软件密切相关,这就需要将软件多种类型的芯片进行协同开发,与此同时,车载OS也日益受到重视,与之配套就有虚拟机、中间件等基础软件的支撑,要引入SOA框架实现功能的快速迭代。

中汽创智的实践

所以对汽车人而言,我们的工作更多的是怎么把这一套系统架构做好,让它能快速适配不同的芯片,能快速地验证不同的芯片。

具体而言,首先,第一项工作是要选对、用好芯片,过去,汽车人主要依赖全球的Tier1提供成熟方案,将国外的方案在国内进行复制、量产和降本。然而现在市场上不仅有国外的芯片产品,也有国内的芯片产品,大量芯片是在中国市场首发, 没有可以借鉴的方案给我们了,这就要求汽车人必须深入了解平台硬件的设计和创新工作,做好“选择合适芯片,设计平台硬件,开发软件,保证功能安全和信息安全”这四项基础工作。

第二项工作是系统化,主要通过模组封装实现,在此过程中将通讯模块、算力模块、电源模块、存储模块进行封装和部署。配合上基础软件, 可以极大的降低控制器的开发成本,周期及风险

第三项工作是IP合作:将汽车行业特有IP移植到芯片内,这类IP可以是基础软件相关的,信息与算法框架相关的内容。进一步优化系统, 达到软硬件的更好融合

第四项工作是设计级合作:将汽车人对未来发展趋势的理解,与芯片公司的设计能力相结合,并定制基于中央计算平台及功能安全、信息安全等方面特殊功能。以上四点是我们要完成的工作。

从整车架构看:目前分为三大域控——智控、智驾、智舱平台;整体层为感知与机械平台;其上为各类算力与接口平台(由芯片公司完成),再上面就是汽车人、软件人要完成的工作:将车载、智驾与车控操作系统与芯片有机结合,并提供算力给上层应用,再上层类似AUTOSAR架构:包括通信协议栈、数字链路, SOA 架构等内容,最上层就是应用层。

车企更多做的是车辆OS层、车辆应用层、云平台的工作,而物理架构、控制器这一层则有芯片公司的合作伙伴,或者一些方案公司完成。

具体实践而言,我们率先与芯驰合作开发,发现和解决黑屏水波纹、内存踩踏、内存泄露、媒体播放等系统稳定性问题126项,完善USB、文件系统、升级等基本功能27项。并做了上车前的各种验证工作

芯驰这个平台能够满足入门级座舱、域控需求,当然,现在国内的需求在于如何做大算力的平台,怎么对标高通8155芯片?我个人的理解是,用车用芯片目前的水平直接对标高通的芯片平台是不合理的,因为芯片产业的初始投入很大,尤其是大算力SoC、高制程芯片,前期投入会在3亿美元左右,而汽车级芯片目前的销量水平是无法支撑其可持续发展和产品迭代的。

所以我们和展锐合作推出了一个平台,这一平台可以推进消费级规芯片车规化,分析和解决芯片散热、射频等问题,基于展锐平台手机基线代码重构,精简系统,在Android13之上适配automotive框架,功能完善和补齐,代码重构和优化更加适用车用场景。

中汽创智的下一步规划

目前, 我们和芯驰合作的平台已经走向量产,展锐平台目前正在和客户联合开发,预计今年量产,我们想做好芯片产业链与汽车产业链的衔接者,将两种生态打通。

首先,我们同芯片公司会深度合作,首先联合打造一个好的设计和测试方案,通过这个方案芯片可以满足车规级要求,能够上车。第二,联合打造车规化的模组,将底层软件和其他基础服务功能模块化,降低成本。第三,将汽车行业的需求对齐到芯片公司,比如座舱领域要实现多屏互动,对虚拟化有什么需求,对底层GPU有什么需求等;要进行模组化开发,要实现功能安全和信息安全,对芯片有什么样的需求;下一代车型需要什么样的芯片,诸如此类趋势性的要求。

我们下一步的核心目标是构建自主车规算力芯片完整体系能力,赋能主机厂实现自主可控+局部领先再到全面领先的战略,在业务上,以需求定义、资源整合及生态建设为核心,拉动行业资源,逐步完成使命;在产品上,(SOC+MCU)融合芯片、功率芯片、传感芯片三大板块业务齐发力;成果上,通过定制化, 车规化及生态融合“两化一融合”,形成具有组合竞争力的产品IP。

此外,中汽创智还可以提供广义操作系统的能力,我们建立自己的座舱、智驾、车控的软件平台,有底层驱动的模组化开发能力,可以快速将芯片同外部设备打通。我们和合作伙伴协同加强了车规化测试的能力,可以在早期验证芯片是否满足车规要求,而不用等到上车之后才发现问题。

最后,我们的愿景是协同产业中、尤其是芯片行业的合作伙伴一起做技术创新的引领者,产业孵化的践行者,数据服务的驱动者, 供应链安全的守护者。

(以上内容来自中汽创智高级总监季栋辉于2023年2月21日由盖世汽车主办的2023第二届汽车芯片产业大会上发表的《从Tier1视角看芯片》主题演讲。)

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