2023年,半导体行业将在汽车中取得长足进步
2023-02-04 07:08:28
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来源:半导体产业纵横(ID:ICVIEWS)编译自semiengineering

汽车是半导体和半导体生态系统取得巨大进步的行业之一。从自动驾驶汽车的日益发展,到更加身临其境的驾驶员和乘客舒适度和信息娱乐体验,以及其他与安全相关的功能,这是一个丰富的开发环境。

当今汽车行业的大局趋势是什么?

根据Yole的预测,汽车半导体行业在2023年的发展仍然良好增长。然而另一个问题是供应链中断仍然存在,这正在引发汽车生态系统中的各种活动。

在满足日益增长的自动驾驶汽车的需求方面,该行业目前处于什么位置?此方面仍然缺乏足够的自动驾驶SoC。当然,有像英伟达或高通这样的芯片,但如果你不大规模生产,这些芯片会非常昂贵。如果你想拥有一个可扩展的芯片,让你从高档汽车下降到入门级汽车,那么这两个芯片可能太贵了。这就是为什么有很多汽车生态系统的客户正在研究如何扩展这种芯片,以及如何以更适合的价格创建芯片。这是一个大问题,我们预计围绕这一点会有很多设计活动,不一定来自传统的半导体公司,也来自其他公司。

原始设备制造商和一级供应商如何应对这一挑战?

OEM和一级供应商希望进入SoC设计,因为他们意识到所有功能都将转移到芯片中,因此他们需要更好地了解作为SoC的一部分可以做什么。这就是为什么他们想进入芯片设计领域,但他们仍然需要找到自己的角色,以及他们想做什么。例如,他们可以进入虚拟原型阶段,这将有助于他们创建规范,然后将其余部分传递给设计公司或半导体合作伙伴。他们也可以说,“我们不仅要做虚拟原型,还要做RTL设计”,然后由其他人完成实现。这因公司而异。对于原始设备制造商和一级供应商来说,问题是他们没有芯片设计经验,也没有芯片设计团队,所以他们中的一些人正在组建团队。这是现在的挑战,因为设计师现在在市场上非常重要,你需要支付很多薪水才能让他们加入。设计师也短缺,这对他们来说真的很棘手。

来自移动或消费市场的传统半导体公司在SoC设计方面非常有经验,他们现在意识到:“汽车增长相当不错。让我们进入这个市场。”你会看到这里甚至有从未做过任何汽车芯片的公司的活动。一个公开的例子是三星,它开发了8nm的汽车信息娱乐芯片,但还有更多的公司。他们知道如何进行复杂的SoC设计,但他们不知道如何处理功能安全,以及围绕可靠性、生命周期和质量的典型汽车问题。这意味着如果你在最后对芯片进行测试,他们期望PPM故障率为零。这对他们来说是一个问题。然后有些初创公司正在开发新芯片,所以他们想知道如何尽快将芯片推向市场,并用他们没有的能力来增强他们现有的团队。

似乎正在发生的是,原始设备制造商似乎已经意识到,他们不必在电气化的同时进行ADAS 5级,这些可能是并行的努力,在不同的时间推出。他们在什么时候意识到需要进行这些调整?

定价和功耗是汽车缺乏SoC的原因

通过观察英伟达和高通的芯片,这些都是超高性能的水冷芯片,它们将消耗大量电力。这也是它们如此昂贵的原因:因为它们非常复杂。它们不仅在晶体管数量上很复杂,而且在需要冷却的方式上也很复杂。这就是电动汽车的问题:功耗。在英伟达的一个芯片中,他们提供了整个ECU,它已经是自动驾驶最常用的原型环境。问题是它消耗 500 瓦,电动汽车可以一次行走多远呢?这就是ADAS缺乏足够的SoC的原因。

汽车供应链出现了什么问题?

当谈到供应链中断时,代工厂的产能短缺其实在成熟节点。它不在 5nm 或 7nm 节点上。随处可见的组件(如稳压器、微控制器等)的大批量采用——这些芯片是在 65nm 及以上完成的。这就是问题所在。对于先进的节点,代工厂投入了大量资金,因此不会短缺。如果客户说他们想做这个或那个芯片,并询问在工艺技术方面有什么建议,代工厂通常会立即告诉他们,如果他们进入成熟节点,请做好准备,如果您的产量低,您将因为晶圆厂产能而遇到麻烦。这些投资实际上主要发生在先进的节点上。由于供应链短缺,一些晶圆厂即将上线成熟节点,这也是汽车公司试图自己做芯片的另一个原因。

如果你有一个非常通用的微控制器,你基本上可以与市场上任何制造洗衣机、小型设备或汽车ECU的人竞争。这些都是标准组件。但是,当您在重要的地方需要创建自己的芯片时,您是唯一的客户。就数量而言,如果您查看半导体数量,那么与其他市场相比,汽车相当小,也因此汽车公司永远无法与移动公司竞争。这是一个完全不同的水平,他们总是处于最前沿。

在定价方面,关键是达到一定的数量,就可以收取合理的价格。有时有些芯片,比如45美元的相机芯片,是这个价格,因为它们没有音量。但在某个细分市场中,他们是市场领导者,这是获得可观投资回报率的价格点。人们愿意付钱。这是一个非常复杂的情况。

当今汽车技术面临的最大挑战是什么?

在当今的汽车领域,存在紧密相连的特定应用挑战。对于每种应用,也存在全面的通用汽车挑战。原因是中央计算单元中有区域控制器,它们能够显著减少ECU。即,从 100 个 ECU 下降到 30 个 ECU 或 40 个 ECU。您可以想象成本节约以及简化的网络。为了将区域架构落实到位,您需要满足一些先决条件,即车载网络带宽。必须有一个高速网络。对于ECU间通信/ECU到ECU通信,骨干网将基于以太网。目前生产的以太网是 1 千兆位,通常需要有 10 千兆位才能正常工作。路线图高达25千兆位,所以这是需要解决的一件事。

由于区域控制器是多功能设备,因此它们需要具有相当显著的计算性能。这意味着区域控制器最终需要处理雷达数据、摄像头数据、音频数据、激光雷达数据以及所有典型的处理任务,并为ECU整合提供优势。现在,由于这些区域控制器,它们具有许多功能,因此计算性能与功耗以及与之相关的任何内容都是一件大事。

除了所有这些主题之外,汽车生态系统还面临着许多其他技术挑战,包括硬件/软件复杂性、跨应用要求、热问题、可靠性、安全性和安全性,甚至以及云计算和5G,因为这就是汽车与外部世界连接的方式。

 
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