" 所以對汽車人而言,我們的工作更多是怎麽把這一套系統架構做好,讓它能快速适配不同的芯片,也能快速地驗證不同的芯片。"
2023 年 2 月 21 日,由蓋世汽車主辦的 2023 第二屆汽車芯片産業大會上,中汽創智高級總監季棟輝介紹, Tier1 對芯片的選擇有一個體系:其中包括項目成熟度的管控、對整個供應鏈的資質和評定,以及新項目産品的開發、設計、量産和售後維修各階段的标準,比如在批量生産時,重點看保供、看長期的可靠性,看針對突發問題做的緊急預案,當然在質量管控方面也有一系列的方法論支持。
中汽創智高級總監季棟輝
以下是演講内容整理:
近年來,有很多人将智能車比作大手機。從技術上來看,智能車和智能手機有很多相似之處。手機有眼(攝像頭), 耳(麥克風), 嘴(揚聲器), 臉(屏幕), 腦(SOC 芯片), 有着電源和通訊作爲基礎設施。 智能車有着更多的眼, 耳, 嘴,臉, 腦以及基礎設施。 但同時, 智能車還有着神經系統 (整車網絡), 骨骼 (框架結構), 腿 (底盤系統)需要更快的響應時間、更高的安全性和更長的使用壽命。此外,車子還需要在更惡劣的使用環境中運行,這對可靠性提出了更高的要求。
中汽創智對汽車芯片的理解
因此,我認爲智能車不應該被看作是大手機。相反,智能車的進化目标将是矽基生命體, 車内的各控制器就類比各器官,智能化時代下的 Tier1 則更像是一個外科醫生,需要将智能化的控制器作爲器官移植到智能車裏面,車規級就是最基本的配對标準,車規化要求更極端的工作溫度、更多的風險規避手段、更低的失效率、更高的服務質量。
車規級和消費級有着很多的差異, 比如:車規級工作溫度範圍較寬, 消費類電子可靠性是由良率驅動的;汽車電子的可靠性是由質量驅動的。消費類電子對于質量,風險的規避方法論較少 ( e.g. FMEA ) 。 消費類産品的 PPM 分布不平均 ( 其規格、合同和商業模式也是如此 ) , 相對于汽車類,有 50-100 倍的失效率。 JEDEC 和 AEC-Q 設備之間可靠性測試 spec 不同。ESD 保護不同,不同潮敏等級,不同鉛要求。 車規對服務,質量等支持有别于非車規(例如 8D 報告等)
Tier1 對芯片的選擇有一個體系,其中包括項目成熟度的管控、對整個供應鏈的資質和評定,以及新項目産品的開發、設計、量産和售後維修各階段的标準,比如在批量生産時,重點看保供、看長期的可靠性,看針對突發問題做的緊急預案,當然在質量管控方面也有一系列的方法論支持。
我個人認爲,這一輪汽車新四化,尤其是智能化,不可能全靠汽車從業人員去完成,就像上海不能隻靠上海人就成爲金融中心和物流中心一樣。汽車人的主要職責是守住底線,确保汽車作爲一個安全可靠的大設備能夠對消費者負責。而真正的智能化則需要集合芯片公司、AI 專家、IT 從業人員和其他相關産業的人來完成,不是隻靠汽車從業人員。
目前,車載芯片的數量呈倍數級增長,我們可以從汽車的幾大域控(車身、座艙、底盤、動力和自動駕駛相關)對其進行分類,也可以基于半導體的兩大類(數字類芯片和模拟類芯片)來進行分析,從這些分類中就可以初步感知到車載芯片的複雜度。至少涵蓋了控制類, 驅動類, 功率類,電源類,模拟類, 計算類, 通訊類, 存儲類, 傳感類,安全類。 汽車已經成爲芯片應用的最大場景。
在這種情況下,半導體行業和汽車行業都面臨着巨大而複雜的挑戰,汽車人需要識别并合作優質的芯片公司,構建成熟可靠的解決方案。例如座艙領域,座艙系統包含 MCU 和 SOC 等核心元件芯片,同時由于功能多樣,又與軟件密切相關,這就需要将軟件多種類型的芯片進行協同開發,與此同時,車載 OS 也日益受到重視,與之配套就有虛拟機、中間件等基礎軟件的支撐,要引入 SOA 框架實現功能的快速叠代。
中汽創智的實踐
所以對汽車人而言,我們的工作更多的是怎麽把這一套系統架構做好,讓它能快速适配不同的芯片,能快速地驗證不同的芯片。
具體而言,首先,第一項工作是要選對、用好芯片,過去,汽車人主要依賴全球的 Tier1 提供成熟方案,将國外的方案在國内進行複制、量産和降本。然而現在市場上不僅有國外的芯片産品,也有國内的芯片産品,大量芯片是在中國市場首發, 沒有可以借鑒的方案給我們了,這就要求汽車人必須深入了解平台硬件的設計和創新工作,做好 " 選擇合适芯片,設計平台硬件,開發軟件,保證功能安全和信息安全 " 這四項基礎工作。
第二項工作是系統化,主要通過模組封裝實現,在此過程中将通訊模塊、算力模塊、電源模塊、存儲模塊進行封裝和部署。配合上基礎軟件, 可以極大的降低控制器的開發成本,周期及風險
第三項工作是 IP 合作:将汽車行業特有 IP 移植到芯片内,這類 IP 可以是基礎軟件相關的,信息與算法框架相關的内容。進一步優化系統, 達到軟硬件的更好融合
第四項工作是設計級合作:将汽車人對未來發展趨勢的理解,與芯片公司的設計能力相結合,并定制基于中央計算平台及功能安全、信息安全等方面特殊功能。以上四點是我們要完成的工作。
從整車架構看:目前分爲三大域控——智控、智駕、智艙平台;整體層爲感知與機械平台;其上爲各類算力與接口平台(由芯片公司完成),再上面就是汽車人、軟件人要完成的工作:将車載、智駕與車控操作系統與芯片有機結合,并提供算力給上層應用,再上層類似 AUTOSAR 架構:包括通信協議棧、數字鏈路, SOA 架構等内容,最上層就是應用層。
車企更多做的是車輛 OS 層、車輛應用層、雲平台的工作,而物理架構、控制器這一層則有芯片公司的合作夥伴,或者一些方案公司完成。
具體實踐而言,我們率先與芯馳合作開發,發現和解決黑屏水波紋、内存踩踏、内存洩露、媒體播放等系統穩定性問題 126 項,完善 USB、文件系統、升級等基本功能 27 項。并做了上車前的各種驗證工作
芯馳這個平台能夠滿足入門級座艙、域控需求,當然,現在國内的需求在于如何做大算力的平台,怎麽對标高通 8155 芯片?我個人的理解是,用車用芯片目前的水平直接對标高通的芯片平台是不合理的,因爲芯片産業的初始投入很大,尤其是大算力 SoC、高制程芯片,前期投入會在 3 億美元左右,而汽車級芯片目前的銷量水平是無法支撐其可持續發展和産品叠代的。
所以我們和展銳合作推出了一個平台,這一平台可以推進消費級規芯片車規化,分析和解決芯片散熱、射頻等問題,基于展銳平台手機基線代碼重構,精簡系統,在 Android13 之上适配 automotive 框架,功能完善和補齊,代碼重構和優化更加适用車用場景。
中汽創智的下一步規劃
目前, 我們和芯馳合作的平台已經走向量産,展銳平台目前正在和客戶聯合開發,預計今年量産,我們想做好芯片産業鏈與汽車産業鏈的銜接者,将兩種生态打通。
首先,我們同芯片公司會深度合作,首先聯合打造一個好的設計和測試方案,通過這個方案芯片可以滿足車規級要求,能夠上車。第二,聯合打造車規化的模組,将底層軟件和其他基礎服務功能模塊化,降低成本。第三,将汽車行業的需求對齊到芯片公司,比如座艙領域要實現多屏互動,對虛拟化有什麽需求,對底層 GPU 有什麽需求等;要進行模組化開發,要實現功能安全和信息安全,對芯片有什麽樣的需求;下一代車型需要什麽樣的芯片,諸如此類趨勢性的要求。
我們下一步的核心目标是構建自主車規算力芯片完整體系能力,賦能主機廠實現自主可控 + 局部領先再到全面領先的戰略,在業務上,以需求定義、資源整合及生态建設爲核心,拉動行業資源,逐步完成使命;在産品上,(SOC+MCU)融合芯片、功率芯片、傳感芯片三大闆塊業務齊發力;成果上,通過定制化, 車規化及生态融合 " 兩化一融合 ",形成具有組合競争力的産品 IP。
此外,中汽創智還可以提供廣義操作系統的能力,我們建立自己的座艙、智駕、車控的軟件平台,有底層驅動的模組化開發能力,可以快速将芯片同外部設備打通。我們和合作夥伴協同加強了車規化測試的能力,可以在早期驗證芯片是否滿足車規要求,而不用等到上車之後才發現問題。
最後,我們的願景是協同産業中、尤其是芯片行業的合作夥伴一起做技術創新的引領者,産業孵化的踐行者,數據服務的驅動者, 供應鏈安全的守護者。
(以上内容來自中汽創智高級總監季棟輝于 2023 年 2 月 21 日由蓋世汽車主辦的 2023 第二屆汽車芯片産業大會上發表的《從 Tier1 視角看芯片》主題演講。)