一臺智能汽車會使用哪些芯片

這兩天算是和標準杠上了，哈哈。 昨天剛把智能網聯汽車關于安全相關標準做了梳理和總結，晚上就看到了工信部關于國家汽車芯片標準體系建設指南的通知。 在詳細閱讀了該通知后，我發現之前我對于汽車芯片使用的認知還非常落后，因此有必要在原文的基礎上深度挖掘一下，也有必要和大家一起分享，如有不對的煩請指正，一起進步。

1.汽車芯片技術邏輯

在《工業和信息化部辦公廳關于印發國家汽車芯片標準體系建設指南的通知》中，它基于當前汽車芯片的技術結構，從汽車芯片通用要求出發，分析汽車芯片典型應用場景并提出相關產品技術，最后圍繞整車匹配試驗完整芯片驗證的邏輯閉環。 該通知要求圍繞通用基礎、產品與技術應用和匹配試驗建立起汽車芯片標準體系，具體框圖如下：

可以看到，當前汽車控制器仍采用跨域集中式電子電氣機構，而向車輛集中電子電氣機構演進需要芯片在制程、計算性能、成本等得到有效控制后才會突破。 E/E架構演進如下：

那么既然是跨域電子電氣架構，那么從應用場景來說這張圖還是可以繼續使用。

典型應用場景粗略分為五大類：智駕系統、座艙系統、車身系統、底盤系統和動力系統。 針對這五大場景，該通知提出了4類汽車的通用基礎要求：

功能安全(Safety)

信息安全(Security)

電磁兼容(EMC)

環境及可靠性

針對產品應用在汽車上的不同功能，提出了10類汽車芯片產品：

控制芯片

計算芯片

傳感芯片

通信芯片

存儲芯片

安全芯片

功率芯片

驅動芯片

電源管理芯片

其他類芯片

針對芯片在汽車上的匹配程度，提出了部件、整車等試驗要求，包括整車匹配臺架試驗和整車匹配臺架試驗。

2.汽車芯片產品詳解和廠商一覽

2.1 控制芯片

這類芯片主要面向動力、底盤和車身等方向，也就是之前我經常聊到的國產汽車芯片內卷重災區--MCU。 根據IC Insights數據整理，汽車電子MCU市場始終被瑞薩、恩智浦和英飛凌這三家幾乎瓜分，具體如下：

瑞薩因為背后有本田、豐田的大力支持，汽車電子MCU競爭力始終在行業前沿；NXP在收購飛思卡爾之后車規MCU實力大幅增加；英飛凌在收購賽普拉斯后完善了汽車電子MCU產品線。 這兩年國產替代也加快了國內芯片廠的研發腳步， 但是始終沒有看到高端MCU產品的誕生。根據德邦證券分析，當前國產車規MCU廠商如下：

當然，這里少了最近勢頭很猛的旗芯微、云途、智芯等。 不過今年隨著上述車規MCU御三家的產能恢復，市占率進一步被瓜分，勢必對國內MCU造成毀滅性打擊。有興趣的話，大家可以通過今年這幾家的財報窺探一二，這個我們后面再談。

2.2 計算芯片

計算芯片主要針對智能座艙和智能駕駛芯片。 在當前汽車E/E架構，智能座艙大屏幕、多功能、多模式人機交互功能的算力需求顯然是傳統的MCU芯片難以滿足的，因此SoC芯片毫無疑問是智能座艙芯片主流。

所謂SoC就是系統級芯片(System of Chip)，通常集成 CPU、GPU、NPU等多個處理單元，能夠支持高性能計算、圖形計算、AI計算、音頻處理等多項功能，具備強大的計算性能，也是座艙域控制器實現多硬件融合控制的關鍵。

根據華安證券預測，在2027年，智能座艙SoC市場規?？蛇_50億美元，國內有望達到15億美元。 智能座艙SoC當前主要還是有國外大廠霸占，例如NXP的i.MX系列、瑞薩的R系列、TI的Jacinto系列，除此還有一些消費電子廠商，如AMD通過特斯拉進入座艙市場，英偉達、高通也在國內享有盛名，特別是高通8155P在去年長城貓咪事件大放異彩。 國內廠商如芯馳、杰發、瑞芯微、芯擎科技、地平線也加入混戰，例如地平線的征程5、芯馳的X9瑞芯微的RK3588M等。 智能駕駛芯片主要滿足智駕域，它是自動輔助駕駛系統決策層的重要組成部分，是自動駕駛實現的硬件支撐。一個智駕系統包括感知層、決策層和執行層，決策層是自動駕駛的“中央大腦”，由芯片、計算平臺和軟件構成。

從當前行業趨勢來看，智駕芯片正從CPU+XPU的多核異構模式往CPU+ASIC方向發展。主流的智駕芯片目前主要是英偉達 XavierThor、特斯拉 FSD、高通Ride SA8650芯片等，國內主要是地平線征程35，黑芝麻A1000A1000 PRO等，具體總結如下：

2.3 傳感芯片

傳感芯片相當于汽車的眼睛，根據不同場景有不同的傳感器分類。例如

智駕類傳感器：可見光圖像、紅外熱成像、毫米波雷達、激光雷達；

電機類傳感器：控制位置傳感器、電機溫度角度傳感器、OBCDCDC電流傳感器；

車身類傳感器：座椅壓力、位置、溫度等傳感器，車窗位置傳感器、雨刷角度傳感器、后視鏡位置傳感器等等；

底盤類傳感器：方向盤轉角、扭矩、制動液壓、加速度、角速度、輪速等傳感器；

胎壓類傳感器：前側碰撞傳感器、加速度傳感器

座艙類傳感器：座艙內外溫度傳感器、濕度傳感器、空氣質量傳感器等

這類芯片在功能、信息安全上要求不高，但必須通過AEC-Q100認證。

2.4 通信芯片

作為智能網聯汽車，通信毫無疑問是最關鍵的一環，這也是在汽車芯片里筆記容易被忽視的一個方向。 整車通信分為車內通信和車外通信，針對車外通信就有蜂窩數據、衛星定位、藍牙、無線局域網、超寬帶（UWB）及以太網，車內通信就有以太網、CAN、FlexRay、Lin等等。 這部分目前來說國內沒人重視，估計也有研發壁壘較高的原因。 CANLIN芯片主要由NXP、TI、英飛凌、ST和安森美壟斷，國內有北京君正，芯力特等； FlexRay主要有NXP和瑞薩壟斷； 以太網PHY芯片有NXP、博通、瑞昱、微芯、TI等國外大廠壟斷，國內有科創板上市公司裕太微電子，據說目前1000Base-TI PHY已經有客戶導入。 以太網交換芯片主要是博通、Marvell 和NXP壟斷。

2.5 存儲芯片

存儲芯片主要包括SRAM、DRAM和非易失存儲器(eFlash、NorNAND Flash、EEPROM)。 智能汽車的存儲需求主要來自車載信息娛樂系統 （IVI）、高級駕駛輔助系統（ADAS）、車載信息系統、儀表板等四大領域。其中，IVI 約占總存儲產品用量的 80%，ADAS 占約 10%。由于目前自動駕駛普 遍以 Level 1/2/2+為主，對存儲產能需求仍十分有限，部分高端車型中 至多搭載 12GB DRAM 和 256GB UFS，與當前旗艦智能手機相當；中端車型中，2/4GB DRAM 和 32/64GB eMMC 為常見配置；在低端車型中，DRAM 和 eMMC 容量需求較低，僅需 1/2GB 和 8/32GB 即可。 根據佐思汽車研究，當前主要的車載存儲廠商如下：

2.6 安全芯片

安全芯片分為幾種：MCUMPUSOC等內置HSM、安全存儲芯片、TPM、eSIMV2X等。這類芯片都是為車端提供信息安全服務。 具體來說，目前主流的MCU、智能座艙駕駛SoC基本都有內置HSM；eSIMV2X有英飛凌SU 系列、ST的ST4SIM、紫光同芯的THD89 eSIM SE、華達微電子的CIU 98 eSIM SE等。

2.7 功率芯片

功率芯片是電子裝置中電能轉換與電路控制的核心，主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉換等。 功率芯片可分為功率IC和功率分立器件兩 大類，二者集成為功率模塊（包括 MOSFET/IGBT 模塊，IPM 模塊，PIM 模塊）。

我們以MOSFET和IGBT為例，目前還是以英飛凌為代表占據絕對優勢，國內比亞迪、斯達半島、士蘭微、華潤微緊隨其后。

2.8 驅動芯片

汽車驅動芯片的種類包括柵極驅動、電機驅動、高低邊開關、LED 驅動、音頻驅動等。驅動芯片主要負責汽車電機、LED、揚聲器等負載的運動、發光、發聲控制。 在大小三電系統、座艙娛樂系統、線控底盤系統，以及各類域控制器、ECU 中均大量采用汽車驅動芯片，發揮負載驅動、功率路徑保護等功能。

2.9 電源管理芯片

電源管理芯片（PMIC）光主要用于座艙、智駕、IVI、BMS系統。根據佐思汽車今年發布的《2023年汽車電源管理芯片行業研究報告》，PMIC主要分為AD/DC、DC/DC、LDO、電池管理IC等。 其中，缺口最大的當屬BMS中AFE（模擬前端）芯片，它主要負責電芯電壓和溫度，采用特定算法對電池SOC和SOH進行估算。目前已有比亞迪半導體、大唐恩智浦、CHIPWAYS、賽微微電等。 車規DCDC進入國產替代周期，南芯半導體、杰華特電子、希荻微等已有產品打入客戶市場。

2.10 系統基礎芯片

系統基礎芯片，全稱System Basic Chip，也就是我們常說的SBC。這塊芯片雖然小，但是干了汽車控制器相當多的工作，包括供電、總線收發、診斷監控和休眠喚醒等功能。如下：

可以說，這類芯片基本就決定了OEM相關控制器的面積大小、成本等。因此可以看到有很多OEM是非常迫切地想和芯片廠一起參與深度定制。 目前，我們常用的基本還是NXP、英飛凌、TI、ST等，這一部分遲遲沒有國產替代出現，究其原因還是缺乏有經驗的leader進行布局。 很多消費、工業電子轉型的芯片廠甚至連SBC是什么都不知道。

3.小結

經過上面分析，我們基本了解了一款智能汽車需要哪些芯片。

對于一個軟件開發者來說，這些芯片不要求完全掌握，主流的芯片手冊至少得熟悉一下，任重道遠，但我相信終會柳暗花明。