登上時代的巨輪,車企正共同奔赴軟件定義汽車的時代。
機遇將至,砥礪前行一個甲子的中國汽車開始嶄露頭角,其中有時運的輪轉,背后亦少不了汗水和堅韌。總之,在新能源汽車的道場中,中國品牌已然亮劍。其勇氣不止來源于背靠全球第一大汽車市場的底氣,更因我國擁有著聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中的全部工業(yè)門類,且全球唯一。
得益于巨大的產(chǎn)業(yè)先發(fā)優(yōu)勢與制造業(yè)潛力,中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)、市場均做到了全球首位。今年7月,中國新能源乘用車市場份額占全球的68%[1],這意味著,世界上每賣出10輛新能源汽車,就有7輛行駛在中國的土地上。
世界向東,中國向上,是眼下新能源汽車井噴時期的縮影。但是否意味著終局已現(xiàn)?不盡然。
任何產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都無法一蹴而就,只是在摸索前行的過程中,電動化成為了新能源汽車“革命”的立足點,同時也為高度智能汽車的實現(xiàn)創(chuàng)造了先決條件。在新能源汽車發(fā)展的下半場,智能化程度才是真正的勝負手。而負責協(xié)調統(tǒng)領各部分的“大腦”——芯片,則直接決定著品牌上限。
在此背景下,8155、820A、8295……等一串串數(shù)字正被車企視為通往成功的密碼。
“8155”到底是誰?這枚芯片全稱為高通SA8155P,是高通第3代數(shù)字座艙平臺的旗艦產(chǎn)品,也是目前車規(guī)級SoC芯片中的“網(wǎng)紅產(chǎn)品”。此刻,“8155”正運行在20余款、數(shù)十萬輛自主中高端車型的主板上[2],這些車型是中國汽車整體向上的縮影,同時,它們也站在了與國外汽車品牌抗衡的最前沿。
但撥開紛繁的信息,高通8155是否就意味著高銷量轉化率?答案是否定的,畢竟在新能源市場風頭正勁的特斯拉和比亞迪都沒有采用這枚網(wǎng)紅芯片。
此外,在《每日經(jīng)濟新聞》記者調查中,諸多芯片行業(yè)從業(yè)者都給出了相同的觀點——“在智能座艙領域,高通8155并非不可替代?!痹蚴?,基于手機消費芯片改版而來的高通8155.與車規(guī)級芯片的研發(fā)設計流程并不相同。
相反,國內可替代高通8155的車規(guī)級智能座艙芯片已不在少數(shù):芯馳的智能座艙芯片“艙之芯”X9、地平線的征程5、芯擎科技剛剛完成流片的龍鷹一號……
“以前,國產(chǎn)汽車芯片市場占有率只有2.5%,而且絕大多數(shù)還是低端芯片。對我們來說,第一步是把產(chǎn)品做好,第二步是把成本降下來,才能和國際芯片同臺競技。”芯馳科技副總裁、首席品牌官陳蜀杰認為,國產(chǎn)芯片已經(jīng)迎來窗口期,本地化的研發(fā)與生產(chǎn)將在未來競爭中占據(jù)優(yōu)勢。
眼下,美國《2022芯片與科學法案》的正式簽署,將芯片制造提升至國家戰(zhàn)略高度,妄圖以產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢將中國圍逼成芯片“孤島”。而當以納米度量的芯片世界都要被人為劃出界限,真正的變革或許不遠了。
高通8155并非不可替代
“7nm工藝制造、八個核心、8TOPS算力,集成了CPU、GPU、NPU、AI引擎,還包括處理各種各樣攝像頭的ISP,支持多顯示屏的DPU、集成音頻處理等功能”,這是高通8155的硬件能力。
但撥開紛繁的信息,高通8155是否如外界所言般“神乎其神”?答案是否定的。
事實上,這顆芯片源于4年前智能手機平臺上的驍龍855芯片,通過“降低CPU的頻率”“提高GPU和NPU的頻率”“強化視頻圖像等數(shù)據(jù)的處理能力”等一系列針對汽車使用場景的“魔改”,高通8155芯片得以誕生。
“高通8155確實是在手機消費芯片基礎之上研發(fā)的,要想用在汽車上就需要設置多個操作系統(tǒng),同時還要滿足功能安全要求。高通8155有本地語音,可以幫助汽車的語音系統(tǒng)實現(xiàn)可見即可說、延時聆聽、全場景等功能。”億咖通科技董事長兼首席執(zhí)行官沈子瑜向記者解釋了高通8155受歡迎的原因。
威馬汽車創(chuàng)始人、董事長兼CEO沈暉也從主機廠的角度解釋了車企選擇高通8155的原因?!案咄?155的優(yōu)勢在于自身是ARM處理器架構,與安卓系統(tǒng)有著成熟的適配。目前幾乎所有的車機系統(tǒng)同樣是安卓架構,高通8155憑借芯片與系統(tǒng)的適配性,以及軟件的開放性和豐富性迅速崛起?!鄙驎熣f。
對車企而言,高效且能精準匹配需求的“拿來主義”并非不可取,尤其是在智能汽車越來越趨向“消費電子化”的今天,參數(shù)上的直觀碾壓遠比講故事、敘情懷更能挑起消費者的沖動,這也是“8155”走熱背后的現(xiàn)實情況。
但需要注意的是,“8155”并不稱職。一般而言,芯片分為消費級、工業(yè)級和車規(guī)級,工藝難度和質量標準也依次遞增。作為在手機消費芯片基礎上研發(fā)的芯片,高通8155與不少車規(guī)級芯片最初的設計流程并不完全相同。
“一些知名芯片品牌雖然性能標稱值很高,但整個芯片設計流程是消費電子的設計流程。而按照這一流程設計出來的芯片不太可能完成功能安全的ASIL(Automotive Safety Integration Level,汽車安全完整性等級)的級別認證。只有設計流程按照車規(guī)級流程實施,生產(chǎn)出來的產(chǎn)品才有可能完成車規(guī)級認證?!标愂窠芨嬖V記者,從嚴格的車規(guī)級芯片角度來看,高通8155并非不可替代。
智能座艙芯片是如何煉成的?
車規(guī)級芯片的誕生是漫長的過程,嚴苛的技術考量著研發(fā)者的智慧、反復的測驗打磨著從業(yè)者的韌性、長周期的時間成本也考驗著投資者的耐心。
“一個真正意義上的智能座艙芯片需要支持很多功能,包括驅動儀表、中控、后視鏡、后排娛樂,并支持多屏共享和互動?!?陳蜀杰透露,市場中部分芯片實力并不能完全支持這些功能,它們可實現(xiàn)的功能只屬于智能座艙芯片功能的一部分。
高技術標準拉長了車規(guī)級芯片的量產(chǎn)時間。長時間的研發(fā)設計是第一步,之后,智能座艙芯片還要經(jīng)過3~6個月的流片(小規(guī)模試生產(chǎn))。以近日亮相的芯擎科技7nm“龍鷹一號”芯片為例,它早在2019年就開始被研發(fā),如今才剛剛完成流片。
“按照科學的發(fā)展規(guī)律,車規(guī)級芯片的研發(fā)從0開始很難,更不可能一蹴而就,需要有大量的技術積累。芯馳以16個月的速度完成流片和點亮,然后又用了一年左右的時間才真正量產(chǎn)上車,這已經(jīng)是極快的速度??陀^來說,這樣的速度也是建立在我們的核心研發(fā)人員都具有20年以上扎實芯片研發(fā)經(jīng)驗基礎上的?!标愂窠苷f。
比起時間成本,車規(guī)級認證的高門檻也令芯片制造商頭疼。除了公認的車規(guī)元器件的通用測試標準——AEC-Q100可靠性認證[3]之外,車規(guī)級芯片往往還需要經(jīng)過ISO26262功能安全產(chǎn)品認證[4]、國密認證[5]等。
尤其ISO26262功能安全產(chǎn)品認證分為ASIL不同等級。其中,ASIL-A級芯片可應用于天窗控制;ASIL-B級芯片可應用于儀表盤顯示;ASIL-C級芯片可應用于引擎控制;ASIL-D級(汽車功能安全最高標準的等級)芯片可應用于自動駕駛、EPS。
“ISO 26262功能安全產(chǎn)品認證至關重要,因為智能座艙不是只考慮娛樂舒服就行,車規(guī)級芯片需要做到功能和安全的平衡。日常中一些消費級產(chǎn)品可能在極端溫度下就會關機,但車規(guī)級芯片的要求遠遠高于普通的消費類芯片。如果車輛行駛過程中出現(xiàn)后視鏡失靈、儀表盤卡殼都會造成非常危險的后果?!标愂窠苷f。
隨著智能汽車要處理的數(shù)據(jù)越來越多,信息安全也成為業(yè)內關注的問題,因而國密認證也開始成為車規(guī)級芯片需要考慮的認證標準。
一般情況下,一款車規(guī)級芯片的認證周期長達2~3年。然而,當一系列的認證完成后也不意味著大功告成。此時,主機廠開始進入到定點合作階段。
“接下來,主機廠和芯片提供商要一起進行研發(fā)。因為芯片是最底層的東西,芯片之上的操作系統(tǒng)、應用都需要進行調試,這樣才能進入到芯片點亮階段。再之后,才可以去真正量產(chǎn)出貨,整個流程也要一年到一年半的時間才能完成?!标愂窠苷f。
好消息在于,隨著國產(chǎn)芯片研發(fā)前期的布局和如今的加速,芯馳、地平線、芯擎科技等國內芯片制造商已經(jīng)開始嶄露頭角,“國產(chǎn)替代”成為智能座艙芯片比拼賽中的新亮點。
比如,芯馳已拿到了超100個量產(chǎn)定點車型,實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn);地平線也已實現(xiàn)中國車規(guī)級AI芯片前裝量產(chǎn),與20多家車企達成戰(zhàn)略合作。其中,在智能座艙領域,地平線已經(jīng)擁有50款以上的量產(chǎn)車型(包括已經(jīng)量產(chǎn)上市和已經(jīng)定點合作車型)。
“不少車企之所以宣傳高通8155.有不少商業(yè)角度的考量。實際上,很多車企的一款車型并不會全系搭載高通8155.相反很多車型都選擇了國產(chǎn)芯片,而且性能絲毫不會打折扣。”一位不愿具名的芯片行業(yè)人士透露。
芯片算力≠智能駕駛
隨著車規(guī)級芯片進入上車階段,芯片算力已成為車企較量的另一個維度。
算力,通常被用來指代芯片的性能。簡單來說:芯片算力越大,性能越好。2012年至今十年時間,車規(guī)級芯片GPU算力需求已經(jīng)從20 GFLOPS(即每秒10億次的浮點運算數(shù))演變至700 GFLOPS。
集度汽車CEO夏一平告訴記者,智能化賽道的迭代優(yōu)勢需要芯片在算力上給予很大支持,尤其很多高精的AI能力更離不開強大的算力。
“智能化的終端背后一定是運算能力。好的芯片才能把軟件和硬件配合好,達到軟硬件的協(xié)同混合計算。智能座艙需要的系統(tǒng)級芯片SoC就是多核異構模式,芯片內部有不同的運算單元來解決不同的問題?!鄙蜃予ひ蔡岢隽送瑯拥挠^點。
正是基于這樣的觀點,汽車圈似乎在芯片算力參數(shù)上掀起了競賽。比如,集度汽車發(fā)布首款汽車機器人概念車ROBO-01時表示,將搭載高通8295計算平臺,其算力為30TOPS,相當于是高通8155(4TOPS)的下兩代產(chǎn)品。從制程工藝上看,高通8295是首款5nm車規(guī)級芯片,高通8155則是7nm制程工藝。
“高通8295算力差不多是高通8155的8倍,這其實是為了提升座艙智能化的體驗,尤其是增強智能語音交互能力?!毕囊黄秸f。
但在算力比拼的同時,也有聲音認為,不能簡單地“以算力論英雄”。
“受摩爾定律的功耗限制,追求純算力突破并不可持續(xù),算力也并不代表汽車智能芯片‘真實性能’,芯片計算效率也同樣需要關注。”地平線工作人員告訴記者,“正如對于汽車來說,馬力(單位:HP)不如百公里加速時間(單位:秒)更真實反映整車動力性能,算力(單位:TOPS)也不反映汽車智能芯片實際性能,而每秒準確識別幀率FPS才是更真實的性能指標?!?/p>
沈暉也表達了相同的觀點:“更先進的制程工藝必然會帶來更強算力,從這個意義上說,芯片內卷是客觀的科技發(fā)展規(guī)律,永無止境。內卷也有利于產(chǎn)品的進化和迭代。但需要知道的是算力≠芯片,算力只是資本市場在芯片中摘取的一個向度。”
既然芯片算力不等于智能駕駛,為何還有“算力堆料”的存在?
“與座艙不同,高階智能駕駛還處在探索階段。在現(xiàn)階段的落地過程中,有大量的Corner Case場景還沒有被挖掘出來。場景的不確定性導致了我們必須要有足夠的硬件冗余。比如,威馬M7采用了4塊Orin-X自動駕駛芯片,綜合算力高達1016TOPS,并配置了3顆激光雷達,其目的就是為不可預測的場景,提供足夠強的硬件支撐。在這個邏輯中,我們首先要滿足的是基礎的安全?!鄙驎熣J為,預留足夠算力和足夠傳感器,是給未來自動駕駛系統(tǒng)的技術升級留出冗余。
“國產(chǎn)化”迎來窗口期
芯片算力的內卷也帶來了芯片制造商的內卷。
“從目前競爭格局來看,國外芯片制造商占領了多個賽道??陀^而言,國內芯片廠商其實面臨著很大的壓力,也有代差的存在。比如,高通8155已經(jīng)開始降價,而我們的龍鷹一號剛剛發(fā)布;5nm的高通8295芯片已經(jīng)投放市場,而我們的(5nm芯片)還在規(guī)劃之中?!鄙蜃予ぬ岢隽藝a(chǎn)芯片制造商在車規(guī)級芯片競爭中的客觀難題。
但伴隨著汽車進入智能化比拼的下半場,越來越多的玩家已經(jīng)開始入局車規(guī)級芯片賽道,嘗試分一杯羹。
事實上,國產(chǎn)芯片還有著不得不崛起的理由。
8月初,美國簽署了2022年芯片與科學法案,要求芯片的設計和生產(chǎn)都要在美國。近日,美國商務部(工業(yè)和安全局)正式宣布最終規(guī)定,對EDA(Electronic Design Automation)軟件等四項技術實施新的出口管制,相關禁令生效日期為2022年8月15日。值得一提的是,EDA軟件被譽為“芯片之母”,是電子設計的基石產(chǎn)業(yè)。
“EDA軟件屬于芯片制造的上游產(chǎn)業(yè),涵蓋集成電路設計、布線、驗證和仿真等所有流程。我們國內設計的芯片基本上都用的是EDA軟件。”從事芯片設計的韋云頗為無奈,“國外起步早是事實,但我們并非沒有國產(chǎn)的軟件,北京華大九天、杭州廣立微等都是國內的EDA公司。”
美國這些背離公平競爭原則的做法給國產(chǎn)芯片帶來了挑戰(zhàn),但挑戰(zhàn)中往往也孕育著機遇。中國已經(jīng)成為全世界最大的新能源汽車市場,這樣的市場規(guī)模也幫助國內的芯片制造商在危機中尋找到了突破點。
沈子瑜認為:“隨著多核異構和SoC出來以后,國內的半導體公司就有機會了。因為在這個里面就不再只比拼CPU和GPU,而是去看芯片的系統(tǒng)能力?!迸e例來看,蘋果的A系列芯片與高通的同代芯片相比可能在參數(shù)性能上不占優(yōu)勢,但是其跟軟件iOS整合到一起,就會發(fā)揮出“1+1>2”的效果。
芯片產(chǎn)業(yè)還具有規(guī)模效應的這一特點,由于芯片研發(fā)成本高,只有大量用戶攤薄費用,芯片成本才會下降。因而,成本控制也是國產(chǎn)芯片的另一個突破口。
“一方面,許多國際大廠的芯片本身成本較高;另一方面,更關鍵的是,我們在考慮成本的時候,不僅要考慮芯片本身的成本,還要考慮整個BOM成本、研發(fā)成本以及相關的軟件適配。相比之下,國產(chǎn)芯片不僅產(chǎn)品技術過硬,同時在本地化支持和研發(fā)成本、開發(fā)投入等方面有很大的成本優(yōu)勢。”陳蜀杰表示,中國75%以上的車其實是15萬元以下的車,所以國內高水平芯片廠商可以有力地推動整個汽車智能化的發(fā)展和進程。
業(yè)內普遍認為,國產(chǎn)芯片已經(jīng)迎來窗口機會。
“眼下,新能源汽車和芯片這兩個最好的賽道正在交匯,我們的芯片制造商一定要抓住最好的時機。目前,我們的客戶主要是一汽系和吉利系品牌,他們的銷量已占到了國產(chǎn)汽車的24%,這是我們的基石。芯擎科技也跟其他車廠進行接觸,經(jīng)過兩到三年的時間,我們一定能夠在智能座艙這一領域和高通8155芯片平分天下?!毙厩婵萍级录鍯EO汪凱對記者說。
盡管眼下芯片領域“子彈橫飛”,韋云覺得國內芯片產(chǎn)業(yè)鏈條的研發(fā)與制造都在逐步成熟,大家正在共同把市場蛋糕做大。
陳蜀杰更是認為,國產(chǎn)芯片在技術、產(chǎn)業(yè)鏈、從業(yè)人員的專業(yè)度上都沒有問題,在時間的打磨下,國產(chǎn)芯片沒有理由不成功。
記者手記:國產(chǎn)芯片沒有理由不成功
電動化帶來的汽車芯片需求量約是傳統(tǒng)燃油車的兩倍,智能化帶來的需求量則提升至8~10倍。“爭奪車規(guī)級芯片就是在未來汽車比拼的關鍵”,這是記者與芯片從業(yè)者們溝通時最為真切的感受。
由于參數(shù)優(yōu)異且與安卓系統(tǒng)有著成熟的適配,“高通8155”們一度占據(jù)了智能座艙芯片領域話語權。但在巨大聲浪之下,其實很多車企的很多車型反而選擇了國產(chǎn)芯片。原因在于,拋開商業(yè)的考量,從安全穩(wěn)定與成本控制來考慮,國產(chǎn)芯片的性能絲毫不會打折扣。
我們不否認我國芯片起步晚是事實,但可以明確的是,智能化的比拼其實剛剛起步,未來汽車賽道的競爭就像馬拉松比賽。國產(chǎn)芯片供應商一直在與時間賽跑,也在不斷闖下AEC-Q100可靠性認證、ISO26262功能安全產(chǎn)品認證、國密認證等一道道關。
此外,國產(chǎn)芯片也有著不得不崛起的理由。美國在近期簽署了2022年芯片與科學法案,要求芯片的設計和生產(chǎn)都要在美國,并對EDA軟件實施新的出口管制,這一系列操作對國內芯片從業(yè)者的影響是真實存在的。
在與芯片從業(yè)人士交談過程中,記者感受到他們的無奈,但更能感受到他們直面現(xiàn)實的智慧與毅力?!皣鴥刃酒a(chǎn)業(yè)鏈條的研發(fā)與制造在反復打磨中已逐步成熟”“我們在努力通過本土化將成本控制做到極致”“24小時駐場在主機廠隨時為他們提供服務”……正像這些芯片從業(yè)人士所堅信的:國產(chǎn)芯片在技術、產(chǎn)業(yè)鏈、從業(yè)人員的專業(yè)度上都沒有問題,在時間的打磨下,國產(chǎn)芯片沒有理由不成功。