汽車芯片進入5nm時代

　　【太平洋汽車網 行業頻道】前不久，搭載A14芯片的iPhone12和搭載驍龍888的小米11推出，消費電子產品芯片才剛剛進入5nm時代。

　　當地時間1月26日，高通召開了以“重新定義汽車”為主題的線上發布會，同時發布了兩款5nm制程的汽車用芯片。搭載該芯片的第4代驍龍汽車數字座艙平臺開發套件預計于2021年第二季度就緒，計劃于2022年開始量產。汽車芯片從未以如此快的速度追趕消費級電子產品芯片制程工藝。

　　2020年可以說是“智能汽車元年”，隨著特斯拉Model3銷量漸長和國內造車新勢力的快速成長，智能汽車開始走進了人們的視野。與此同時，各大傳統汽車巨頭也紛紛加快了電動化、智能化轉型的步伐。相伴而來的，是汽車對高端芯片的需求量激增。

　　4G時代的到來催生了移動互聯網和全球聯網的普及，讓人人得以接入互聯網從而縮小了數字鴻溝。而即將到來的5G時代，憑借低延時、高可靠、大帶寬的特性，5G不僅會實現人與人的互聯，并且萬物將始終與云相連，而汽車作為人們出行最重要的工具，智能化轉型已經勢在必行。

　　5G預期將支持數十億終端接入網絡。未來數年，這些終端產生的海量數據對于全球經濟至關重要。5G通過連接從中央云到邊緣側的智能與數據，將讓AI大有用武之地。正如4G推動了互聯網接入的普及，5G將通過推動計算的普及并將計算擴展至云端，來進一步讓AI普及。5G+AI將賦予發明家和創業者們隨時隨地獲取計算處理和智能的能力，這將開啟新一輪的創新浪潮，也將為高通和整個生態系統帶來巨大的機遇。根據IHS預測，到2035年，5G將創造13.1萬億美元經濟產出。

　　當前，汽車正在經歷從總線到域控制器為核心的全新電子電氣架構轉型，車內各個功能單元正在被完全打通。汽車內部系統的數字化水平不斷提升，各個層級的汽車都將配備更多更大的顯示屏幕。甚至很多入門級的汽車其中一個核心的功能就是電子信息娛樂系統以及車載網聯功能。蜂窩連接功能在汽車上的采用比例越來越高。根據預測，到2027年，所有在售的汽車內置蜂窩連接技術和功能的，將從2015年的20%提高到近3/4。

　　當然，更大的變化可能發生在自動駕駛方面。目前，ADAS（先進輔助駕駛系統）已經變得越來越普遍，而在AI技術不斷成熟后，汽車將有望實現更高階的自動駕駛功能。而導航也將從基于GPS全球定位系統和一些路況信息，升級到基于5G技術的C-V2X車路協同和高精度地圖、高精度導航。

　　近年來L2+級別自動駕駛功能正在快速的發展和普及。而隨著連接技術正在成為汽車的傳感器，輔以高性能且具有高效散熱設計的AI芯片組，汽車對于駕乘人員而言變得越來越安全，而我們也正在逐漸迎接一個全自動駕駛的世界。

　　而智能座艙、自動駕駛水平的提升，都依賴大算力、低功耗芯片的支持。當前仍是主流的24nm乃至48nm制程工藝的車規級芯片顯然已經跟不上產業的快速轉型，即便英偉達和Mobileye，其最先進的自動駕駛芯片目前也僅采用7nm工藝制成。高通如此迅速的將目前最先進的5nm制程工藝芯片完成車規級驗證引進到汽車領域，掀起了智能汽車時代高端芯片的新的較量，最先進制程的芯片將不再只是消費級電子產品的專屬。

　　高通為汽車行業提供技術解決方案已經超過15年，早在2015年開始布局智能座艙和自動駕駛市場，早前推出的主力產品820A座艙SoC采用7nm制程工藝，已經獲得了不少客戶的青睞。在發布會上，高通表示全球25家主要車企中已經有20家與高通達成合作，使用其智能座艙產品，相關產品訂單量總估值已經超過了80億美元。

• 第4代驍龍汽車數字座艙平臺

　　而最新發布的兩款5nm SoC，是汽車領域首款5nm芯片。本次發布的第4代驍龍汽車數字座艙平臺，其核心是是一顆5nm SoC，內部整合了采用和今年高通旗艦芯片驍龍888同一世代的第6代Kryo CPU、多核高通AI引擎、第6代高通Adreno GPU等，性能和能耗較820A有了大幅提升。

　　第4代驍龍汽車數字座艙平臺支持駕乘者的個性化設置、車內虛擬助理、自然語音控制、語言理解、駕駛員監測、駕乘者識別，以及自適應人機界面等AI應用。通過串行接口支持16路攝像頭輸入，以及以太網接口接入更多攝像頭，第4代驍龍汽車數字座艙平臺可以實現實現車內環視等功能。

　　同時，第4代驍龍汽車數字座艙平臺還預集成支持C-V2X技術的高通驍龍汽車5G平臺，提供針對無縫流媒體傳輸、OTA升級和數千兆級上傳與下載功能所需的高帶寬。在連接方面預集成Wi-Fi 6和藍牙® 5.2，提供頂級車內無線體驗，包括熱點、高速游戲以及無線Android Auto等手機鏡像技術。

　　在軟件方面，其上層操作系統（HLOS）和應用程序的架構和分發采用Android車載嵌入式操作系統和谷歌汽車服務（GAS），Linux、Yocto和車規級Linux（AGL），基于AliOS的斑馬智行，webOS Auto和其它AOSP分發版。而實時操作系統（RTOS）支持黑莓® QNX® 和QNX® OS安全版，Green Hills Software INTEGRITY®和u-velOSity™，以及威騰斯坦高完整性系統SAFERTOS。Hypervisors管理程序包括黑莓QNX® Hypervisor和QNX Hypervisor安全版，Green Hills Multivisor®和u-velOSity™，以及OpenSynergy COQOS Hypervisors。而Linux 容器化技術包括提供并使用虛擬化和容器化組合，在混合關鍵架構中滿足內存、性能和功能安全以及隔離需求。

　　據悉，，第4代驍龍汽車數字座艙平臺從今年第二季度開始，其開發套件就將出貨，屆時開發者可以提前針對硬件開發軟件產品。真正實現裝車量產需等到2022年。

　　此外，高通還宣布與通用汽車持續合作，基于跨越多代蜂窩技術的長期合作，雙方將充分發揮專長打造下一代汽車所需的高度領先的技術。高通技術公司將聯合通用汽車，賦能數字座艙、下一代車載網聯系統以及未來的先進駕駛輔助系統（ADAS），滿足不斷演進的需求，從而為消費者提供更好的駕乘體驗。據悉，目前通用汽車正在采用第3代高通驍龍™汽車數字座艙平臺。

• Snapdragon Ride自動駕駛平臺

　　另外，高通同時宣布Snapdragon Ride自動駕駛平臺的核心SoC也將基于5nm制程打造。目前，英偉達、Mobileye最新的自動駕駛芯片均采用7nm制程工藝，而特斯拉自研的自動駕駛芯片采用了三星14nm制程。

　　不過，隨著蘋果、華為海思、高通、三星在去年下半年及境內先后發布了旗下首款手機用5nm SoC，車用5nm SoC的競爭也已經悄然拉開了帷幕。據海外媒體報道，特斯拉目前也在聯手三星悄然進行著5nm制程車用芯片的研發。

　　我們知道，更先進的制程工藝，芯片單位面積內可以堆疊的晶體管也就越多。高通最新的移動端旗艦芯片驍龍888晶體管數量達到了百億級別，較上代旗艦驍龍865，其CPU性能提升了25%，GPU性能提升了35%。而車用芯片雖然對可靠性要求更高，但對于功耗和能效的要求卻比移動端芯片更為寬松，預期將實現更好的性能表現。

　　高通表示，Snapdragon Ride自動駕駛平臺由汽車行業領先的可擴展且高度可定制化的自動駕駛SoC系列平臺組成，其基礎算力達到10TOPS，而功耗小于5W，單顆便可實現L1/L2級自動駕駛。而通過多顆SoC組合和多個AI加速器，最大算力可以達到700TOPS以上，可以支持L4級自動駕駛功能，而屆時整個域控制器的功耗也只有130W。

　　發布會上，高通宣布維寧爾、法雷奧和Seeing Machines三家三家Tier 1將率先使用Snapdragon Ride自動駕駛平臺。面向L2+和L4級的SoC和AI加速芯片目前已經出樣，最快將搭載進明年開始量產的車型中。而面向的L1、L2級自動駕駛SoC和集成軟件棧預計將在2024年量產。

　　目前，5nm芯片需采用EUV極紫外光刻機生產，當下全球僅臺積電和三星具備這樣的能力，當前5nm制程的產能基本已經被手機芯片占滿，車用5nm制程芯片最快也需等到明年才能開始量產。不過隨著5nm制程工藝的不斷完善，如果屆時可車用5nm芯片可以用上改進的5nm工藝，那么車用芯片將首次趕上消費電子芯片發展的步伐。

　　在汽車智能化的大背景下，對于芯片的先進性和算力的需求正在與日俱增，5nm制程芯片在性能和能效方面大幅提升，將會助力汽車智能化水平的更快發展，包括自動駕駛，也包括智能座艙。未來，汽車將不僅局限于一個單純的交通工具，而是在不斷變化的大型移動終端。汽車智能化會深刻的改寫我們未來的出行方式和體驗。（文：太平洋汽車網 郭睿）