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“缺芯”中的智能轿车芯片究竟是什么?

 发布时间:2022-08-04 17:14:21 来源:乐鱼平台app

  能够分为四类:集成电路(微操控器、模仿 IC、逻辑 IC、存储芯片),分立器材,传感器和履行器、光电子器材共四大类。依据 HIS 数据核算,估计 2025 年全球商场规模将到达682 亿美元,其间模仿 IC 约 170 亿美元、分立器材约 110 亿美元、逻辑 IC 约 101亿美元、存储 IC 约 87 亿美元、微操控器约 85 亿美元、光学半导体约 66 亿美元、传感器与履行器约 63 亿美元。

  依照半导体在智能轿车上详细的使用范畴区分:轿车半导体可分为与智能化相关的核算芯片、存储芯片、传感与履行器芯片、通讯芯片,以及与电动化相关的动力供给芯片。一起,跟着处理事情复杂性的日益进步,亦存在将几种不同类型的芯片集成在一起,构成体系级芯片(SoC)。一般,SoC 芯片中包含一个或多个处理器、存储器、模仿电路模块、数模混合信号模块以及片上可编程逻辑,然后能够有效地下降电子/信息体系产品的开发本钱,缩短开发周期,进步产品的竞赛力。

  核算及操控芯片:此类芯片以微操控器和逻辑 IC 为主,首要用作核算剖析和决议计划。与人体大脑相似,可分为主控芯片和辅佐芯片。其间,主控芯片包含MCU(微处理器)、CPU(中心处理单元)、FPGA(现场可编程门阵列器材)、ASIC(专用芯片)等,辅佐芯片则包含主管图形图画处理的 GPU 以及主打人工智能核算的 AI 芯片等。

  存储芯片:首要用于数据存储功用,详细包含 DRAM(动态存储器)、SRAM(静态存储器)、FLASH(闪存芯片)等。

  传感芯片:首要用于勘探、感触外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息转变为电信号或其他所需方法传递给其他设备。详细包含 CIS(CMOS 图画传感器)、MEMS、电流传感器、磁传感器、陀螺仪、VCSEL 芯片和 SPAD 芯片(用于激光雷达)。

  通讯芯片:首要用于发送、接纳以及传输通讯信号,详细包含基带芯片、射频芯片、信道芯片、电力线载波通讯芯片、卫星导航芯片等。

  动力供给芯片:首要用于保证和调理动力传输,以分立器材为主。详细包含电源办理芯片(AC/DC、LED 驱动芯片等)、晶体管(IGBT、MOSFET 等)、二极管、晶闸管等。

  从芯片类型上来看,传统用于中心核算的 CPU 已无法满意智能轿车的算力需求,调集 AI 加快器的体系级芯片(SoC)应运而生。在分布式架构年代,ECU 是轿车功用体系的中心,其主控芯片为 CPU,仅用于逻辑操控(是与非、加或减)。跟着E/E 架构由分布式向域操控器/中心核算晋级的进程加快,域操控器(DCU)正代替ECU 成为智能轿车的标配。在此晋级过程中,仅依托 CPU 的算力与功用早已无法满意轿车智能化所需,将 CPU 与 GPU、FPGA、ASIC 等通用/专用芯片异构交融的SoC 计划被推至台前,成为各大 AI 芯片厂商算力军备竞赛的主赛道。

  SoC 中各处理器芯片各司其职,其间 CPU 担任逻辑运算和使命调度;GPU 作为通用加快器,可承当 CNN 等神经网络核算与机器学习使命,将在较长时刻内承当首要核算作业;FPGA 作为硬件加快器,具有可编程的长处,在 RNN/LSTM/强化学习等次序类机器学习中体现优异,在部分老练算法范畴发挥着杰出效果;ASIC 可完成功能和功耗最优,作为全定制的计划将在自动驾驭算法中凸显其价值。

  从使用场景来看,核算芯片能够区分为智能座舱芯片和自动驾驭芯片、车身操控芯片。

  芯片结构:以“CPU+功用模块”的 SoC 异构交融计划为主。以高通智能座舱主控核算芯片 820A 系列为例:高通 820A 芯片选用 14 纳米工艺,从全体功能上来看,能够完成 hypervisor 和 QNX 体系发动时刻小于 3 秒,Android 体系发动时刻小于 18 秒,倒车印象发动小于 3 秒。进一步拆解后可分为四大模块:(1)CPU,选用主频高达 2.1GHz 的 64 位四核处理器(Qualcomm® Kryo™ CPU),用于对一切硬件资源的调度与办理;(2)GPU,选用高通 Adreno530GPU,可支撑多个 4K 超高清触屏显现,完成一芯多屏;(3)DSP,选用Qualcomm® Hexagon™ 680 DSP,能够在不添加 CPU 负载的情况下,支撑 8 个摄像头传感器一起输入;(4)LTE 调制解调器模块,保证车辆内行驶过程中取得继续的移动衔接性。除此之外,该芯片可搭载高通深度学习软件开发包(SDK)——Qualcomm 骁龙神经处理引擎(NPE),然后可集成依据机器学习的先进驾驭辅佐体系。

  竞赛格式:瑞萨、英伟达、高通、英特尔、三星等厂商凭仗优胜的芯片功能和供给链在中高端座舱芯片范畴锋芒毕露。其间,高通、三星、英伟达因为其在手机、消费电子等范畴巨大的出货量及技术储备而大幅摊薄新一代架构的研制本钱(7nm、5nm 制程的研制费用昂扬),因此可首先卡位智能座舱芯片赛道。现在,高通在国内新式旗舰车型上近乎完成独占,其座舱产品迭代速度简直与手机产品一起更新(三星、联发科座舱芯片至少落后手机一代)。依据高通数据显现,其 2021 年轿车芯片在手订单逾 80 亿美元,主控芯片月出货量高达数百万颗。国产厂商方面,华为和地平线 快速出圈,华为与高通相似,具有强壮的研制、万物互联的鸿蒙生态以及不逊于高通的迭代才能,极狐阿尔法 S 是首款搭载麒麟 990A 的车型,单颗芯片可一起驱动12.3 英寸液晶外表、20.3 春 4K 触控屏以及 8 寸的 HUD,全体算力到达3.5TOPS(高通最新座舱芯片 SA8155P 为 3TOPS)。而地平线也因其敞开的开发渠道和齐备的东西链遭到主机厂喜爱,其征途 2 座舱芯片已取得长安 UNI-T车型定点。

  竞赛格式:依照供给方法能够分为软硬一体式解决计划和敞开式解决计划两大阵营。其间,英特尔(Mobileye)和华为是国内外自动驾驭软硬一体式解决计划供给商的代表,行将传感器、芯片、算法绑定出售的全家桶式计划。该计划优势是能够协助自研才能缺乏的主机厂快速上车量产,其间 Mobileye 系列芯片到 2019 年底出货 5400 万,全球 ADAS 商场占有率约为 70%(2019 年),特斯拉前期便在 Autopilot HW1.0 中选用 Mobileye EyeQ3 作为自动驾驭主控芯片。

  此外,华为也宣告供给全栈式解决计划,华为 MDC 核算渠道选用“一致硬件架构,一套软件渠道,系列化产品”,将在极狐阿尔法 S 上首先落地量产。英伟达和地平线是国内外自动驾驭敞开式解决计划供给商的代表,二者均具有彻底敞开的生态和齐备易用的东西链,OEM 厂商能够在芯片、算法中的恣意层次购买服务。现在,英伟达自动驾驭解决计划已被很多新势力厂商及自主品牌所选用,包含小鹏、抱负、蔚来等新势力品牌,以及上汽智己等自主品牌;地平线在自动驾驭落地方面也在继续推动傍边,现在已宣告在抱负 ONE 中代替Mobileye 成为新的自动驾驭主控芯片供给商,将搭载两颗征途 3 自动驾驭芯片。咱们以为在智能轿车职业开展初期,部分 OEM 厂商会归纳考虑本钱、开发周期、体系稳定性等要素而挑选软硬件一体式解决计划;当职业迈向老练阶段,头部 OEM 厂商已具有相当程度算法开发才能,将会倾向于挑选更为敞开的核算渠道,在完善的开发东西链之上结合场景自研算法,以满意差异化需求。

  芯片结构:车身操控芯片对算力要求较低,一般以 8 位或 32 位的 MCU 芯片为主。车身操控域的实质是在传统车身操控器(BCM)的基础上,集成了无钥匙发动体系(PEPS)、纹波防夹、空调操控体系等功用。因此其间的首要芯片仍以车规级 MCU 为主。依据芯片数据吞吐量的不同,车规级 MCU 首要可分为 8 位、16 位以及 32 位三种。其间,8 位作业频率在 16-50MHz 之间,具有简略经用、贱价的优势,首要使用于车窗、车门、雨刮等车身操控范畴;32 位MCU 作业频率最高,处理才能、履行效能更好,使用也更广泛,首要使用于动力域、座舱域等。

  一起,因为 8 位的 MCU 的效能继续进步,现在已满意为低阶的 16 位 MCU 的使用需求,叠加 32 位 MCU 本钱的逐渐下降,两层要素效果下 16 位 MCU 的商场份额正逐渐萎缩。依据 HIS 数据估计,2025 年全球车规级 MCU 商场规模将到达 73.5 亿美元,其间 32 位 MCU 占比将到达 76.6%。

  竞赛格式:外资厂商高度独占,职业“缺芯”事情布景下国内厂商正加快兴起。依据 HIS 数据核算,外资厂商凭仗先发优势已高度独占全球车规级 MCU 商场,详细包含恩智浦(14%)、英飞凌(11%)、瑞萨电子(10%)等。而在 2020 年底以来,轿车职业“缺芯”事情加重,进口 MCU 存货紧俏且价格高企。在此布景下,国内车规级 MCU 商场正加快进口代替。现在,国内老练的车规级MCU 供给商包含比亚迪电子、杰发科技、芯旺微等。

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