在当前汽车智能化大变革中，汽车芯片的性能与功能安全正在变得同等重要
作者 | 巴里
编辑 | 子钺
头图来源 | 摄图网
即使是从不关心汽车的人，也能深切感受到这个行业正处于巨大的变革之中。
正如芯驰科技董事长张强在近期芯驰发布会上所说：在过去的一百三十年里，汽车只是一个“交通工具”，而如今在智能化、网联化、电动化的大趋势中，用户开始呼唤一个有智慧、有温度、安全可靠的“汽车人伙伴”。
当下，汽车行业显性的变革是电动化，它来得轰轰烈烈，将颠覆汽车产业的现有格局；隐性的变革是智能化，它来得悄无声息，但是会彻底改变我们的用车体验。
从2014年开始，在传统车企的燃油车改混动/电动的基础上，造车新势力们将新能源汽车推向了全电动化，加上在营销、交互及信息流环节引入了互联网思维，开始向着实现“新四化”（电动化、联网化、智能化、共享化）的目标迈进。
这其中，智能化成为了传统车企和造车新势力们竞争的重头戏。例如，越来越多的车企已开始为消费者提供多屏互动功能，大大加强了座舱体系的整体性与科技感。此外，座舱内摄像头的人脸识别功能使车机能够更加准确的判断驾驶者的身份，允许车机在得到使用者授权的前提下记录驾乘人员的多媒体使用习惯，提供更智能的个性化服务。而搭载SOA（面向服务的架构）的车型也在今年陆续上市，车厂已经开始把产品定义权交给终端消费者。
与此同时，随着“新四化”的深入，在体验上不断升级的智能汽车，也在遇到新的挑战，Upstream Security数据显示，自2016年至2020年1月，汽车网络安全事件的数量增长了605%，其中2020年全球针对智能网联汽车的黑客网络攻击、软件漏洞操控等相关恶意攻击已经超过280万次。车载娱乐系统遭受攻击也许不会造成致命损失，但整车总线控制、发动机管理系统等与生命、财产密切相关的区域如果被黑客攻击，后果可能会不堪设想。因此，智能汽车的发展也逐渐从追求智能化，到安全与智能并重，毕竟安全才是基础。
在这场汽车智能化大变革中，作为最关键的零部件之一的汽车芯片，其性能与功能安全也正在变得同等重要。Strategy Analytics数据显示，到2025年中国汽车半导体市场规模将超过1200亿元，较当下实现翻倍。而车规芯片的设计制造能力正在成为这一市场的制胜关键。
从“芯片变砖头”到一次性量产成功
到底有多远？
“车规经验的积累过程是很痛苦的，即便是再有能力、再聪明的人也要交学费。”这是芯驰科技CEO仇雨菁常跟团队讲的一句话。
研究生毕业后，仇雨菁正式进入到半导体产业。20多年间，她主导研发了十余款车规芯片，曾带领团队研发出全球市占率第一的车规SoC芯片，深知打造一颗车规芯片背后的不易。
有一件事情至今让她记忆犹新：20多年前在硅谷刚刚参加工作时，她曾遇到过没日没夜设计的芯片无法“点亮”的情况，也无法找到问题出在哪里。“芯片变砖头”这件事情一度让她当时所在的团队成员心情非常焦虑和难过。
她谈到，有太多的地方可能会因为疏忽导致最终芯片无法正常工作。所以，“硅农”（芯片工程师对自己调侃的称谓）随着职业发展，胆子会越来越小，在芯片流片之前，也会担心各种问题，“你所有没有验证到的，没有想到的，都会被认为大概率是错的。”工作时间越久，越会对这个行业保持一颗敬畏之心。
车规芯片设计生产过程中有太多的坑，只有十几年甚至二十几年如一日的反复打磨，把坑都踩过，才能保证未来的芯片一次流片成功。
据创业邦了解，芯片的试错成本非常高，一颗16nm制程的芯片仅流片就要花费大几千万元人民币，每次重新流片要花费半年以上的时间，芯片最佳量产交付的时间窗口很有可能错过。
值得注意的是，与消费电子类芯片相比，车规芯片由于涉及人的生命安全，在使用寿命、稳定性、耐温能力等方面的认证要求更为严苛，也更必要。
例如，车规级芯片的容错率是消费级芯片的几百分之一，百万芯片规模中允许消费芯片出错的数量是300-500个，而对车规级芯片的要求是无限接近于0，因为涉及到人身安全，一个错都不能容忍。
其次，要达到车规级，芯片的设计周期就要远超消费类芯片，比如要通过ISO 26262 ASIL B的产品认证，一般意味着要增加30%的周期，而如果想要达到ISO 26262 ASIL D产品认证要求，则意味着要增加接近一倍的周期。
此外，车规芯片的原材料、IP、封装测试相对于消费类芯片来说也更贵，以封装测试来说，由于车规特有的三温等极限场景的测试，光测试费用就是消费类芯片的5倍左右。
随着长期的经验积累，在仇雨菁后来领导的项目中，不仅全部实现一次成功流片，更重要的是一次性就能够通过车规可靠性、安全性认证并量产。据介绍，如今她所领导的芯驰科技已经拥有一套非常完善的车规芯片生产流程，每一步都经过反复验证，确保万无一失。
据悉，成立于2018年的芯驰科技已成功推出了智能座舱芯片“舱之芯”X9、中央网关芯片“网之芯”G9、自动驾驶芯片“驾之芯”V9三个获得ISO 26262 ASIL B产品认证的车规芯片，以及功能安全等级达到ASIL D（最高功能安全等级）的E3“控之芯”MCU，这四款产品均是一次流片成功。
仇雨菁形容道，如果说芯片流片的过程好比生娃之前的阵痛，那芯片“点亮”的过程就像孩子出生一样，几乎所有团队成员都会在“产房”外焦急地等待。当芯片“点亮”的那一刻，整个公司都会沸腾起来，这是一件非常神圣的事情。
厚积薄发
芯驰的破局之策
Strategy Analytics数据显示，2018年-2025年全球汽车半导体市场将从近3000亿人民币增长到超过4000亿元，中国汽车半导体市场也将从600亿元达到1200亿元，实现翻倍。
智能化浪潮之下，汽车芯片正在迎来爆发。“无论是造车新势力还是国内传统车企，对汽车智能化的需求都是非常迫切的，都在积极的与芯片厂商展开面向未来的深度合作。很多欧美一线品牌也明显感觉到中国市场上智能化‘卷’的激烈程度与消费者的热切程度，如大众、宝马等，他们都在与我们展开多种合作，并积极的将创新探索介绍回欧洲总部。”芯驰科技首席品牌官陈蜀杰谈到。
面对百年一遇的窗口期，高通、英伟达、三星等消费级芯片巨头来势汹汹，凭借其性能上的优秀表现，如外星人一般“入侵”汽车芯片领域，但其在车规芯片的高可靠、高安全方面，以及在面对多系统、多屏的环境中，也显现出短板。
而很多传统的汽车电子厂商仍然处在功能时代，突然之间面临庞大的智能化需求，沉重的历史包袱却也让其“船大难调头”。
芯驰科技作为创新企业，既具有深厚的车规经验，又可轻装上阵、在性能上直逼甚至秒杀消费芯片巨头，逐渐在车规芯片这条赛道上成为一支异军突起的“急行军”。
4月12日，芯驰科技发布了其最新的车规MCU E3“控之芯”系列产品，可全面应用于线控底盘、制动控制、BMS、ADAS/自动驾驶运动控制、液晶仪表、HUD、流媒体视觉系统CMS等对安全性和可靠性要求极高的应用。
据介绍，控制芯片E3在设计之初就设定了非常高的稳定性和安全性目标，车规可靠性标准达到AEC-Q100 Grade 1级别，功能安全标准达到ISO 26262 ASIL D级别，采用双核锁步Cortex-R5，实现高达99%的诊断覆盖率。即使在全球范围内，能同时满足上述两个标准的车规MCU也屈指可数。
睿兽分析数据显示，从2020年至今，仅中国市场的车规MCU投资金额就超过200亿元。在市场方面，瑞萨和恩智浦等传统大厂一直占据绝对优势，中国MCU芯片厂商的产品多集中于中低端市场。
与市面上普遍采用的100-300 MHz MCU不同，芯驰科技E3系列产品CPU主频高达800MHz，远超英飞凌等国际品牌，同时具有高达6个CPU内核，其中4个内核可配置成双核锁步或独立运行，填补国内高可靠、高安全级别车规MCU市场的空白。
随着车规MCU产品线的发布，芯驰芯片家族已完成高性能MCU、智能座舱、自动驾驶、中央网关四大应用领域的全面覆盖。发布会当天，芯驰科技还邀请到《变形金刚》里的擎天柱、大黄蜂、威震天来站台，代表了汽车的“智商”、“情商”、“沟通力”和“行动力”，帮助消费者更好的去理解汽车如何从“交通工具”华丽转身为智慧的“汽车人”。
从2020年开始，芯驰科技针对智能座舱、自动驾驶、中央网关应用领域发布了X9、G9、V9高性能SoC。其中，智能座舱芯片“舱之芯”X9可以通过一颗芯片同时驱动仪表、中控、后视镜、后排娱乐等多达10个高清显示屏幕，满足未来智能座舱各项功能需求；自动驾驶芯片“驾之芯”V9集成了高性能的CPU、GPU和AI处理引擎，基于V9芯驰还构建了全开放自动驾驶平台UniDrive，具有低延迟、高效率和高安全的特性；中央网关处理器“网之芯”G9可以在车内外建立起稳定可靠的数据通道，实现高流量、低延迟的信息交互。
与此同时，公开资料显示，芯驰是目前国内首家实现“四证合一”的车规级芯片厂商。2019年，芯驰科技率先取得ISO 26262:2018 ASIL D流程认证，而“舱之芯”X9、“驾之芯”V9、“网之芯”G9三款芯片则率先拿下AEC-Q100 Grade2产品可靠性认证和ISO 26262 ASIL B功能安全产品认证；G9网关芯片是国内首批获得国密认证的车规SoC芯片。此次发布的MCU E3芯片已经通过了德国莱茵TÜV的安全概念阶段的评估，确认其安全架构满足ISO 26262 ASIL D的要求，而在全球范围内拿到ISO26262 ASIL D产品认证的企业屈指可数，就连一些国际大厂也并未取得该认证。
据了解，车规级芯片的认证过程极为艰难。芯驰科技专业的功能安全管理团队提交了数百份的文档，不断分析所有风险项，这也是一个不断和自己较量的过程。以ASIL级别的流程认证为例，需要每年注册认证一次，否则会取消资格。
芯驰科技副总裁徐超介绍，“虽然会带来一定的工作量，但我们的工程师已经将整套流程纳入到日常工作中，也更让我们意识到了百年汽车工业总结下来的精髓是非常有价值的，会让我们的思维方式更加严谨、更从安全性的角度考虑问题，而不单纯是为了功能实现，这也成为了整个公司产品研发的一种文化。”
厚积薄发，正是芯驰成功破局之策。
之所以能够做到厚积薄发，与芯驰科技团队的深厚积淀密不可分。据了解，芯驰科技董事长张强和CEO仇雨菁均拥有超过20年的芯片研发、市场及销售经验，研发团队多来自国际一线半导体科技公司，是国内为数不多的具有车规芯片产品定义、技术研发及大规模量产落地经验的整建制团队。
“最懂车的芯片公司”是主机厂对芯驰科技的评价。拥有同一语言体系、有过硬的产品可靠性、有响应及时且专业的服务能力，这些都是芯驰科技获得客户信任的重要因素。
就连以要求严苛出名的日系车企和零部件供应商也对芯驰科技的服务能力表示认可。例如，在一次交流会上，17位日本院士级专家给芯驰科技提出了170多道问题。芯驰的团队在48小时内就给出了非常详尽且专业的回复，对方也被如此迅速且专业的回答所折服。几经交流下来，芯驰科技顺利签下了日本最著名的两家零部件供应商。
四有“芯”人
向中央计算迈进
与部分芯片公司只做单一产品线的思路不同，芯驰科技着力构建“全场景、平台化”的独特优势，四大产品系列采用通用的底层架构。
这么做带来的好处也显而易见。芯驰科技董事长张强表示，平台化的贯通设计，不仅大大降低了研发成本和时间投入，更能迅速提升车厂的供应链弹性，缓解“缺芯”风险。
据悉，芯驰从产品顶层设计到落地和市场推广，都采用平台化方式，产品之间有机结合不割裂，能够大大提升效率。
在研发端，芯驰凭借独家的设计能力和平台化优势，座舱、自动驾驶、网关、MCU四款产品软硬件的复用率达60%以上，可以有效提升研发效率，节省成本和时间。
在营销端，一个销售人员可以同时负责客户的多个部门，客户拜访的效率高很多。同时，技术支持团队也是共通的，从而销售效率得到大大提升。由于同时服务多个部门，也能够得到更多的信息，销售也可以进行通盘考虑，更好的支持客户；客户各部门之间的交流，也有助于形成更好的客户粘性。
凭借着“全场景、平台化”优势，目前，芯驰的车规芯片已覆盖中国70%以上的车厂，拿下60多个车型定点。此次E3在还没有正式面世时，就已经有近20个客户基于它提前开始了产品设计，E3全系列产品已经向客户开放样品和开发板申请，预计在今年第三季度实现量产。
当前，汽车电子电气架构正从传统的分散式的ECU向集中式的“域控制器”架构转变，未来还将向“中央计算+区域控制”演进，唯有底层架构的提升，才能支持汽车全新的智能化要求。
“从分散走向集中，不仅交互效率提升了，成本和出错几率也被大大降低。”在采访中，陈蜀杰也不止一次提到“顺势而为”这个词。
“中央计算平台”是未来汽车电子架构公认的趋势和目标。而要实现这个目标，就像要建造一座高塔，要有坚实的塔基。为此，芯驰当天也率先发布了面向未来的“芯驰中央计算架构 SCCA 1.0”。这一架构既能支持安全可靠的任务部署，又具有灵活的系统扩展能力。
国际数据公司(IDC)对智能座舱未来5年的发展趋势进行了预测，其中就写到：随着汽车行业逐步走向智能化，车辆电子电器架构正逐步从分布式ECU架构向域集中式发展，座舱域内的芯片算力将得以整合。这一方面将提升座舱域算力的使用效率，另一方面将允许车企部署更具整体性的解决方案，智能座舱底层系统的运行速度将大幅提升。
芯驰“四芯合一”的构想则完全符合这一趋势，不仅完全吻合当下主流车厂（大众、长城、长安、东风日产等）座舱域、中央网关域、控制域、自动驾驶域的架构设计，更是在全球率先提供平台级解决方案，成为了当下走得最靠前的公司。
对于资本市场而言，芯驰面向未来的业务布局也极具吸引力。从点到面，真正能够将未来智能汽车的应用场景相互连接，变得生动起来。
从2016年成立开始就把“新计算”作为重要投资方向之一，布局多元异构、应用导向的芯片设计和端边云协同的联想创投在2018年就率先投资了芯驰科技，联想集团高级副总裁、联想创投总裁贺志强认为，大算力将是未来社会发展和国家竞争的重要基础；新的计算应用平台，比如车载计算、机器人计算、AR/VR、IoT等多个场景，将催生未来10年对算力数以百倍计的需求。2018年，联想创投天使轮阶段投资芯驰科技，看重的就是其能够专注在车载计算场景，并拥有业界顶级的车载半导体团队。
据芯驰科技首席架构师孙鸣乐透露，今年下半年芯驰还将推出新一代支持舱泊一体的智能座舱芯片和单片算力高达200TOPS的自动驾驶芯片。
“汽车，到底是不是汽车人？”，这是芯驰科技E3发布会一开始抛出的问题。如今，能够赋予汽车“情商、智商、沟通和控制”全系列产品能力的芯驰科技，正朝着这个目标，一往无前地奔跑。