今天2020年下半年以來(lái)，汽車(chē)行業(yè)的“缺芯”問(wèn)題就一直困擾著全球各大車(chē)廠，福特、通用、豐田、現(xiàn)代、沃爾沃等一眾車(chē)廠相繼出現(xiàn)部分工廠或車(chē)型停產(chǎn)的情況，而國(guó)內(nèi)也有南北大眾和蔚來(lái)等車(chē)廠受到影響，出現(xiàn)短暫停產(chǎn)現(xiàn)象。

　　目前來(lái)看，這一芯片短缺問(wèn)題并不會(huì)馬上得到緩解。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)負(fù)責(zé)人之前表示，芯片供應(yīng)問(wèn)題對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的影響會(huì)在2021年二、三季度重點(diǎn)顯現(xiàn)，四季度影響會(huì)略有下降，真正緩解可能要到明年一季度。

　　（圖片來(lái)源：中國(guó)汽車(chē)消費(fèi)網(wǎng)）

　　一顆小小的芯片可以如此輕松地扼住一家大型車(chē)廠的“喉嚨”，可見(jiàn)芯片在汽車(chē)發(fā)展進(jìn)程中的作用何等重要。對(duì)整車(chē)廠，尤其是同時(shí)處于缺芯、貿(mào)易摩擦和智能化發(fā)展需求等多重背景下的國(guó)內(nèi)車(chē)廠而言，如何在芯片領(lǐng)域布局事關(guān)其未來(lái)多年發(fā)展大局。

　　合資、投資、自研，國(guó)內(nèi)車(chē)廠各施其招布局芯片領(lǐng)域

　　近年來(lái)，在汽車(chē)智能化發(fā)展大勢(shì)下，國(guó)內(nèi)整車(chē)廠已經(jīng)在芯片方面開(kāi)始投入精力和資源，而此次前所未有的缺芯潮更是堅(jiān)定了他們對(duì)芯片加大投入的決心。他們紛紛成立了芯片相關(guān)的部門(mén)或小組，并通過(guò)各種方式在芯片領(lǐng)域進(jìn)行更加直接的布局，例如與芯片廠商合作研發(fā)，投資入股芯片廠商，甚至是自主研發(fā)芯片。

　　在芯片領(lǐng)域投入方面，國(guó)內(nèi)車(chē)廠布局最早的要數(shù)比亞迪，其早在2005年就意識(shí)到了芯片的重要性，組建了車(chē)規(guī)芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)啟了自研芯片之路。旗下比亞迪半導(dǎo)體擁有包含芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試和下游應(yīng)用在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)鏈，IGBT、MCU等多種車(chē)規(guī)級(jí)芯片均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)及裝車(chē)。

　　國(guó)內(nèi)的其他傳統(tǒng)汽車(chē)大廠，如吉利、上汽、北汽、廣汽、長(zhǎng)城、東風(fēng)等，一方面為了加快發(fā)展汽車(chē)的智能化功能，另一方面也或早或晚意識(shí)到了缺芯可能帶來(lái)的嚴(yán)重影響，因此在這一兩年開(kāi)始通過(guò)成立合資公司，投資入股等方式來(lái)強(qiáng)化自身在芯片領(lǐng)域的自主權(quán)。

　　國(guó)內(nèi)的造車(chē)新勢(shì)力，如蔚來(lái)、小鵬、理想、零跑等，他們的做法則更為直接——效仿特斯拉，在自研芯片方面開(kāi)始發(fā)力。特斯拉在2017年招攬了傳奇芯片架構(gòu)師Jim Keller作為其AI芯片項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，開(kāi)始自研AI芯片，并于2019年在其Autopilot HW3.0平臺(tái)上成功搭載自研的全自動(dòng)駕駛（FSD）主控芯片。

　　從應(yīng)對(duì)缺芯角度看，無(wú)論合資、投資還是自研，都表明國(guó)內(nèi)車(chē)廠希望在芯片供應(yīng)方面掌握更多主動(dòng)權(quán)。其中，自主“造芯”即自研也許是最理想的方式，車(chē)廠可以根據(jù)自身需求更從容地安排芯片生產(chǎn)，減少因芯片產(chǎn)能不足或供應(yīng)鏈不暢而導(dǎo)致的缺芯風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，除了深入把控芯片供應(yīng)，自研芯片更重要的意義在于憑借精準(zhǔn)定義、縮短周期、實(shí)現(xiàn)差異化等一系列優(yōu)勢(shì)助力車(chē)廠加快智能化發(fā)展步伐。

　　定義準(zhǔn)、周期短、差異化，車(chē)廠“造芯”好處多多

　　相比用于消費(fèi)電子產(chǎn)品的芯片，車(chē)規(guī)芯片從規(guī)劃、研發(fā)到量產(chǎn)、上車(chē)的周期要長(zhǎng)得多，往往需要3-5年的時(shí)間。這一方面是因?yàn)檐?chē)規(guī)芯片在安全性、可靠性、使用壽命方面有著很高的要求，同時(shí)獲取認(rèn)證的時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)，另一方面則在于芯片設(shè)計(jì)企業(yè)和車(chē)廠在彼此溝通和支持上并不順暢，導(dǎo)致很多車(chē)用芯片在定義和規(guī)劃時(shí)走了很多彎路。

　　如果是車(chē)廠自主“造芯”，就不會(huì)存在上述的溝通問(wèn)題，相反車(chē)廠會(huì)充分利用他們對(duì)汽車(chē)和用戶更加了解的優(yōu)勢(shì)，將自己的造車(chē)經(jīng)驗(yàn)、對(duì)汽車(chē)發(fā)展尤其是智能化應(yīng)用的理解、用戶的實(shí)際需求和芯片設(shè)計(jì)有效地結(jié)合起來(lái)，使芯片的定義和規(guī)劃更精準(zhǔn)、快速，且更具針對(duì)性和前瞻性。

　　此外，隨著芯片設(shè)計(jì)和汽車(chē)制造的一體化，也簡(jiǎn)化了芯片上車(chē)調(diào)試乃至最終裝車(chē)的流程，這可以進(jìn)一步縮短車(chē)規(guī)芯片從定義到上車(chē)的整個(gè)周期，進(jìn)而可以支持車(chē)廠快人一步推出功能更先進(jìn)的車(chē)型。

　　自主“造芯”還有利于實(shí)現(xiàn)差異化功能。車(chē)廠可以根據(jù)自身設(shè)定的智能化發(fā)展路徑，在芯片設(shè)計(jì)中加入想要實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新功能，相比和其他車(chē)廠采用來(lái)自相同芯片廠商的芯片，這樣做可以實(shí)現(xiàn)更加獨(dú)特的車(chē)載功能，使自己的車(chē)型更具賣(mài)點(diǎn)，更容易受到用戶青睞。

　　對(duì)于當(dāng)前火熱發(fā)展的自動(dòng)駕駛應(yīng)用，車(chē)廠自研芯片也是提高自動(dòng)駕駛平臺(tái)實(shí)際算力的有效途徑。例如，之前有廠商推出了算力高達(dá)1000 TOPS的自動(dòng)駕駛芯片，但是車(chē)廠將其真正裝載到汽車(chē)上時(shí)，所能達(dá)到的實(shí)際算力可能就要打不少折扣。如果由車(chē)廠自身直接通過(guò)算法來(lái)定義芯片，則可以大大提高芯片的有效算力。

　　由此可見(jiàn)，自研芯片于車(chē)廠有諸多好處，是值得長(zhǎng)期投入的發(fā)展方向。但是，想要做成任何事都非一朝一夕之功，車(chē)廠自研芯片仍有一些壁壘需要跨越，他們究竟該怎樣做才能更快實(shí)現(xiàn)“造芯”呢？

　　研發(fā)經(jīng)驗(yàn)、算力壁壘、車(chē)規(guī)要求，國(guó)內(nèi)車(chē)廠“造芯”缺什么

　　自主“造芯”的口號(hào)好提，真正實(shí)踐起來(lái)并非易事。國(guó)內(nèi)整車(chē)廠如果單純憑借自己的力量從頭開(kāi)始研發(fā)芯片，布局時(shí)間難免過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)過(guò)程中會(huì)因?yàn)槿狈π酒邪l(fā)經(jīng)驗(yàn)以及AI算力和車(chē)規(guī)性要求難以滿足而走很多彎路。

　　其實(shí)對(duì)于國(guó)內(nèi)車(chē)廠而言，其所缺少的這些能力或者說(shuō)可能會(huì)碰到的壁壘并不難解決，一個(gè)好的合作伙伴就可以幫助他們應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，換言之，他們真正缺少的其實(shí)是一個(gè)合適的合作伙伴。

　　在汽車(chē)領(lǐng)域擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的半導(dǎo)體IP廠商就是這樣的合作伙伴，比如全中資背景，總部在英國(guó)的Imagination Technologies。根據(jù)筆者對(duì)這家企業(yè)的了解，發(fā)現(xiàn)他們所具備的能力可以和車(chē)廠形成極佳的互補(bǔ)關(guān)系。

　　從研發(fā)經(jīng)驗(yàn)上來(lái)說(shuō)，Imagination擁有近30年的GPU研發(fā)歷史及眾多GPU基礎(chǔ)與核心專利，目前超過(guò)900名全球員工當(dāng)中有80%都是工程師。蘋(píng)果作為Imagination多年的GPU客戶在2017年曾拋開(kāi)Imagination自研GPU，但這并非易事，2020年初Imagination官網(wǎng)曾宣布蘋(píng)果再次授權(quán)使用Imagination的GPU。

　　在全球范圍內(nèi)，Imagination合作過(guò)大量的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)并為他們提供了全面的支持，目前帶有Imagination IP的芯片出貨量早已超過(guò)110億片。在汽車(chē)領(lǐng)域， Imagination的歷史也已超過(guò)15年，瑞薩、TI、索喜（Socionext）這些全球領(lǐng)先的汽車(chē)芯片廠商都是Imagination的長(zhǎng)期客戶。目前，Imagination在全球汽車(chē)GPU IP市場(chǎng)中占據(jù)43%的份額，高居第一，全球有3億多輛汽車(chē)在路上使用Imagination的技術(shù)。

　　如此深厚的技術(shù)積累和研發(fā)實(shí)力使Imagination可以幫助開(kāi)啟“造芯”之路的車(chē)廠少走很多彎路，一方面直接將成熟的IP授權(quán)車(chē)廠使用，另一方面在芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中提供充分的技術(shù)支持，加快芯片的研發(fā)過(guò)程。

　　從車(chē)規(guī)要求上來(lái)說(shuō)，Imagination在2020年5月成功通過(guò)了HORIBA MIRA對(duì)其功能安全管理系統(tǒng)進(jìn)行的審查，獲得了ISO 26262流程一致性認(rèn)證，其車(chē)用GPU、NNA（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器）、EPP（以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包處理器）等IP產(chǎn)品均符合ISO 26262汽車(chē)功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

　　在GPU方面，Imagination最新的IMG B系列中的BXS是當(dāng)前最先進(jìn)的車(chē)用GPU，也是業(yè)界首款符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的可授權(quán)GPU IP。此外，BXS采用了“分塊區(qū)域保護(hù)（TRP）”功能，這使得3D流水線能夠用于顯示安全關(guān)鍵型人機(jī)界面（HMI）信息，并且不會(huì)影響性能。

　　在NNA方面，4NX NNA是專門(mén)面向先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛的AI加速解決方案，可在不影響性能的情況下，安全地進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理，其硬件安全機(jī)制可以保護(hù)編譯后的網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)的執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理管道。

　　在EPP方面，Imagination的EPP IP已獲恩智浦用于其S32 車(chē)載網(wǎng)絡(luò)處理器中，該IP遵循了Imagination一貫的安全策略，可支持S32車(chē)載網(wǎng)絡(luò)處理器達(dá)到ISO 26262 ASIL-D等級(jí)的要求。

　　Imagination在ISO 26262車(chē)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方面所獲得的認(rèn)證，可以幫助車(chē)廠在開(kāi)發(fā)芯片時(shí)更順利、更快速地通過(guò)ISO 26262認(rèn)證，縮短芯片的上車(chē)周期，進(jìn)而助力車(chē)廠更早地在新車(chē)型上實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的智能化功能，在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。

　　從AI算力上來(lái)說(shuō)，Imagination最新的4NX NNA和B系列GPU都具備業(yè)界領(lǐng)先的算力水平，而且這兩款I(lǐng)P產(chǎn)品都支持多核形態(tài)，4NX NNA甚至還支持基于多核集群進(jìn)行擴(kuò)展。就目前從智能駕艙到ADAS再到自動(dòng)駕駛的汽車(chē)智能化應(yīng)用而言，Imagination GPU和NNA的算力水平完全可以滿足。

　　比如，瑞薩和TI就一直在駕艙芯片中采用Imagination的GPU，國(guó)內(nèi)的汽車(chē)芯片新創(chuàng)企業(yè)芯馳科技最新發(fā)布的智能駕艙芯片中也采用了Imagination的GPU。此外，隨著GPU算力的提升，再加上NNA加速器，在ADAS方面也開(kāi)始有一些使用Imagination IP的芯片落地。

　　上面提到的BXS GPU，最多支持4核集群，可提供4 TFLOPS的算力；而4NX NNA更是可以支持8核集群，實(shí)現(xiàn)100 TOPS的算力，而且還可以將多個(gè)8核集群再組成更大的集群，例如6個(gè)8核集群就可以輕松滿足L5級(jí)自動(dòng)駕駛的500 TOPS算力需求。

　　Imagination的GPU和NNA還可以形成完美協(xié)作的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，在提供高算力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)充足的靈活性。利用Imagination創(chuàng)新的AI協(xié)同（AI Synergy）技術(shù)，GPU的部分資源可用于圖形處理，其余資源用于可編程AI計(jì)算，而NNA則專注于固定功能的AI計(jì)算。而且二者可以共享統(tǒng)一的API接口和同一套開(kāi)發(fā)工具，對(duì)汽車(chē)智能化應(yīng)用而言，是完美的解決方案。

　　強(qiáng)大的AI算力加上靈活的異構(gòu)計(jì)算模式，Imagination可以幫助車(chē)廠輕松打破AI芯片的算力壁壘，大幅加快智能化的步伐。而且，BXS GPU和4NX NNA都是面向未來(lái)打造的IP，只要成功地實(shí)現(xiàn)上車(chē)應(yīng)用，將會(huì)令車(chē)廠在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)受益良多。

　　結(jié)語(yǔ)

　　對(duì)汽車(chē)行業(yè)而言，智能化發(fā)展需求、芯片供應(yīng)短缺、中美貿(mào)易摩擦等一系列因素的出現(xiàn)，進(jìn)一步堅(jiān)定了車(chē)廠加快布局芯片領(lǐng)域的決心。當(dāng)前的時(shí)點(diǎn)對(duì)車(chē)廠自主“造芯”是一個(gè)空前的好時(shí)機(jī)，天時(shí)、地利、人和各方面都擁有很好的優(yōu)勢(shì)。

　　天時(shí)方面，汽車(chē)智能化和自動(dòng)駕駛的發(fā)展迫切需要新的技術(shù)、新的架構(gòu)提供支撐；地利方面，中國(guó)是全球最大的汽車(chē)市場(chǎng)，而且在自主研發(fā)大背景下有各種本地政策支持芯片技術(shù)發(fā)展；人和方面，過(guò)去多年國(guó)際汽車(chē)芯片大廠在國(guó)內(nèi)培養(yǎng)了一大批人才，這些人才現(xiàn)在正致力于本土汽車(chē)芯片的開(kāi)發(fā)。所有這些優(yōu)勢(shì)疊加在一起，形成了絕佳的發(fā)展環(huán)境。

　　作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上游的IP廠商是芯片研發(fā)過(guò)程中非常重要的一環(huán)，他們的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和深度參與將使車(chē)廠的自主“造芯”之路走得更快更順利！