助力本土车规芯片跨越挑战，芯耀辉接口IP解决方案亮相行业盛会

集微网消息，2023年1 月 10日， 由Anritsu（安立）、Tektronix（泰克）联合主办的高速接口测试论坛年会隆重召开，众多处理器、存储、FPGA、IP、消费电子、汽车电子、服务器、互联网公司等高速接口产业链相关企业在睽违多时后得以再度相聚，回顾2022年业界前沿进展，共论2023年技术发展趋势。

在本次年会上，芯耀辉资深技术支持经理黄浩然先生发表主旨演讲，详细探讨了IP助力汽车SoC发展这一议题。

汽车智能化浪潮加速展开

演讲中，黄浩然首先分享了对汽车电子市场整体趋势的洞察。他指出，过去十多年来我们的生活方式经历了深刻的数字化、智能化变革，以手机为例，已从应用单一、软件固化的功能手机，发展到如今可实现软件快速迭代的智能手机，大大提升了用户体验。

在汽车领域，这一趋势同样正在展开，新一代智能汽车搭载先进传感系统、决策系统、执行系统，并运用信息通信、互联网、大数据、云计算、人工智能新技术，具有部分或完全自动驾驶功能，汽车正从单纯的交通运输工具，逐步向智能移动空间转变。

2016到2025年是智能汽车从概念到普及的年代，在2020年，我国智能网联功能汽车在新车销售中的渗透率是48.8%，2025年有望达到75.9%，实现真正意义上的普及。汽车电动化和智能化转型的趋势，将带来对汽车芯片的强劲需求。

随后，黄浩然细致梳理了电动化、智能化所能带来的半导体价值增量。在汽车电动化方面，纯电动汽车较传统燃油车的单车半导体价值可增加358美元，对比后者目前417美元的平均“含硅量”有大幅提高。而汽车智能化所需要的车身控制域、动力安全域、智能座舱域、自动驾驶域、网关域等相关芯片增量需求同样强劲，以典型的L2级别辅助驾驶为例，将贡献100-150美元的单车半导体价值，而到了L3级别，这一数字将激增至600美元，L4/L5级别则可进一步达到900-1200美元。

亮丽的市场前景，使汽车电子芯片，特别是自动驾驶、智能座舱芯片已成为本土厂商角逐的主战场，黄浩然援引分析机构数据，预计到2026年全球自动驾驶市场规模将达687亿美元，CAGR达到25.4%，智能座舱市场规模会达到440亿美元，CAGR约为11.3%，中国市场增速则有望超越这一水平。

黄浩然还谈到，智能汽车供应链存在很多细分市场，带来了新的机遇，比如平显（HUD）、域控制器、自动驾驶等，也被期待成为本土企业“弯道超车”的领域。不过本土厂商在崛起的同时，也不得不面对传统汽车芯片厂商和新兴消费芯片巨头的竞争，前者的优势是车规级芯片设计制造经验丰富，而消费芯片厂商则具备极强研发能力，服务体系完备。

面对这样的产业格局，芯耀辉秉持助力新兴厂商抓住发展机遇的初心使命，旨在发挥其立足本土、并深刻理解市场和应用需求的优势，与国内主机厂联合开发，实现产品成本和性能上的优异表现。

汽车智能化驱动汽车芯片SoC化

伴随方兴未艾的汽车电动化、智能化浪潮，汽车电子架构也正在发生深刻变化。在2020年，整车方案中较多采用的还是分布式架构，也就是一个ECU控制一个功能。而到了2025年，将可以看到更多域集中式的架构，即多个ECU合并成“域”（Domain），包含动力域、底盘域、座舱域、自动驾驶域和车身域，会通过域控制器来控制多个功能。进一步展望到2030-2035年，届时会进一步集中化，形成中央计算式的架构。整体趋势将是ECU的数量不断减少，控制和计算不断的中心化。与此同时，未来智能网联汽车将实现本地和云的协同化，每一辆车都是一个流动的数据终端，时时刻刻都在进行本地和远程的协同运算和控制，实现车与车之间、车与各种基础设施之间的实时通信。黄浩然进一步指出，这些系统及架构的转变将推动汽车芯片SoC化的需求及发展。

从智能座舱SoC芯片及自动驾驶SoC芯片两大热门领域看，无论是国际或是本土的知名SoC厂商，近年来均已进行积极布局。在智能座舱SoC芯片领域，以高通为例，从早期的骁龙820AP到8155P、8295P，其智能座舱芯片制程实现了14纳米到5纳米的跨越，CPU\GPU性能倍增，从8155P开始，用于AI加速的NPU单元也引入SoC，最新的8295P 其NPU提供高达30TOPS算力，较8155P增加了7倍以上，极大提升了智能化程度和用户体验，也勾勒出智能座舱芯片的主要发展方向。

而在自动驾驶芯片领域，则呈现出算力为王的趋势，国际级的大厂包括英伟达和高通，在芯片算力上进行了积极提升，主流产品单芯片算力普遍达到200TOPS以上，能效比在3以上，制程也进入16纳米及以下线宽。此外，支持多种传感器输入、提供完整开放的解决方案、符合功能安全认证等对自动驾驶芯片的要求，亦成为产品间竞争的重要价值维度，且增加了芯片及系统设计复杂度和难度。

总体而言，汽车电子芯片和系统设计已变得日益复杂。其中，接口IP又堪称最复杂的部分，以自动驾驶芯片为例，常见的如LDDR、PCIe、HDMI、USB接口等虽然参数配置与消费级产品接近，但由于技术要求更加成熟、可靠性更高、稳定性更强、测试更完善，所以其规格会较主流手机产品晚上一代。同时，产品在上市前需要通过复杂的测试过程，使得车规产品开发周期远大于消费级产品。

黄浩然指出，随着汽车的发展，汽车电子传统总线技术性能出现瓶颈，消费电子领域成熟技术已逐渐迁移至汽车应用，如车载以太网的兴起，结合IEEE提出的TSN(时间敏感网络)标准，以精准的时间同步限制传输延迟，可支持各种基于音视频的媒体的应用。目前，车载以太网带宽性能已迈向25Gbps，而LVDS、MIDI、PCIe、USB等接口技术也正加速渗透，可以看到整体趋势是带宽越来越高，功能越来越复杂，迭代也越来越快，需求日益多元化。

芯耀辉助力车规芯片跨越多重挑战

黄浩然着重谈到，车规IP可靠性、功能安全性要求迥异于消费电子IP。在可靠性要求方面，消费级产品的设计使用寿命一般是2至3年，期间失效率一般要求300ppm，而汽车电子产品的要求则达到1ppm，产品设计使用寿命要达到至少10年以上，一般是15年以上，且在环境温度的容限上差异也很明显。关于可靠性的要求，AEC组织有很多不同的标准，其中AEC-Q100是车规芯片IP业界广泛采用的可靠性认证标准，其规定了一系列严格的测试要求，涵盖各种可靠性测试，例如HTOL和ELFR，对开发商带来从电路设计到流片测试的巨大成本。

而车规IP的可靠性要求相较于消费类IP在工作温度、耐久性和可靠度上的差异会带来大量的、额外的复杂工作，以Mission Profile为例，不同的Tier 1 厂商对于Mission Profile的定义不尽相同，作为IP厂商也有自己的独到见解，芯耀辉从产品定义阶段就会与客户和代工厂进行合作，共同定义切合实际应用场景的Mission Profile，并结合车规的工艺和车规相关的设计数据进行严格的仿真验证。

除了可靠性要求，功能安全认证也是一个影响车规芯片开发周期与成本的重要环节。ISO-26262是国际标准化组织对汽车功能安全定义的国际标准，分为QM，A、B、C、D五个安全等级，每一级别的SPFM和LFM逐级提高，带来更低的随机硬件故障率。

相比消费级IP产品的安全机制一般是通过相关协议的覆盖，ISO-26262标准要求车规级IP产品除了协议的安全机制外，在电路层面也需要具备安全机制以检测和恢复随机故障影响，由此带来电路设计和分析仿真的大量额外资源投入。此外，消费级产品几乎无需涉及的DFMEA、FMEDA、Safety Manual，以及第三方权威机构的评估报告或认证证书，在车规级产品上成为符合功能安全要求必备的要素。

车规产品对可靠性及功能安全性的设计要求，如AEC-Q100和ISO26262等严格的汽车电子元器件认证标准，大幅增加了本土芯片厂商打入车规市场的难度，也加大了厂商投入的成本。通过采用符合车规可靠性及功能安全性要求的IP，可以隐去中间巨量的繁琐过程和时间开销，用户可以从IP供应商处获得 safety package，包含DFMEA、FMEDA、Safety Manual和认证证书等，大幅加速车规芯片的开发进程。

总体来看，车规级SoC设计挑战包括：可控制质量和可溯源的QMS体系；行业标准要求的可靠性设计AEC-Q100；功能安全性设计ISO-26262；各个流程环节的审查报告、签核交附件和第三方权威机构评估报告或认证证书等。

芯耀辉作为本土IP厂商，通过优异的IP解决方案，可以协助用户减少产品设计测试中繁琐过程、降低资源开销、节约研发成本、加速车规芯片开发过程和产品上市时间（TTM），助力汽车电子SoC芯片设计跨越三重挑战。

针对严格的车规级产品设计PPA、稳定性、可靠性、互操作性、协议兼容性要求的挑战，芯耀辉采用业界最成熟的验证方法学和IP架构，专注IP质量和完整的解决方案，依靠完整的设计和验证平台，专业的技术支持团队，提供优异的车规级IP产品。

针对复杂的车规级设计要求的挑战，如业界标准：AEC-Q100、ISO26262、IATF 16949，芯耀辉可提供完整的解决方案，符合车规工作温度、耐用性、可靠度要求的设计和验证，符合车规标准的保护和冗余设计方案，且设计流程符合严格的质量管理要求。

而针对用户集成和实现的挑战，如：子系统集成、高速接口系统级SI/PI设计、第三方车规审查和评估，芯耀辉可提供车规IP子系统集成、车规SoC系统设计、性能分析和芯片调试等服务，助力用户开发符合车规测试及认证要求的产品。

展望未来，黄浩然表示，车规级接口IP是汽车电子SoC设计的重要基石，芯耀辉完整的车规级接口IP解决方案持续赋能国产自主车规SoC芯片发展，推动中国汽车电子产业的自主可控。（校对/萨米）