近日，芯擎科技7納米車規(guī)級智能座艙高性能SoC芯片流片成功。當(dāng)前全球汽車行業(yè)正飽受缺芯的困擾，從此次的危機中不難看出，將汽車芯片的核心技術(shù)掌握在自己手中，滿足現(xiàn)有需求以及未來汽車發(fā)展趨勢是當(dāng)務(wù)之急。芯擎科技高端汽車芯片的流片成功對于中國汽車行業(yè)來說，無疑是一則振奮人心的喜訊。
88億顆晶體管，一次性點亮
芯擎科技重磅推出國內(nèi)首創(chuàng)7納米工藝制程的全新一代高性能智能座艙SoC—“龍鷹一號”，強勢入局汽車智能座艙市場。關(guān)于芯擎科技的“龍鷹一號”芯片，業(yè)界對其的關(guān)注度頗高，尤其是在當(dāng)下全球汽車芯片缺貨，國產(chǎn)芯片能否取得突破性進展的關(guān)鍵時刻，芯擎科技在這樣的風(fēng)口浪尖下依然如期帶來了好消息。
10月28日下午3點36分，國內(nèi)首款車規(guī)級7納米智能座艙芯片“龍鷹一號”成功流片返回芯擎科技。這顆88億個晶體管的芯片，在抵達芯擎科技上海實驗室后，10分鐘CPU就啟動了，僅不到30分鐘就被順利點亮！24小時LPDDR5全速工作及主要外設(shè)打通，48小時多核操作系統(tǒng)穩(wěn)定運行。經(jīng)團隊實測，目前芯片的所有參數(shù)均達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
“龍鷹一號”凝結(jié)了300余位工程師歷時兩年多的心血，創(chuàng)造了國內(nèi)團隊在7納米工藝車規(guī)級超大規(guī)模SoC首次流片即成功的記錄，這足以彰顯芯擎科技的技術(shù)實力。
“龍鷹一號”采用業(yè)界領(lǐng)先的低功耗7納米車規(guī)工藝制程，符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)置ISO26262 ASIL-D安全等級的“安全島”和滿足汽車功能安全應(yīng)用，這種安全設(shè)計機制更適合國內(nèi)汽車功能安全的需求。該芯片最大的優(yōu)勢就是其高性能、高可靠性、低功耗、多核異構(gòu)計算模型的SoC設(shè)計，集成了CPU、GPU、NPU、ISP、DSP、VPU、DPU等高性能加速模塊，以及與之匹配的高帶寬低延遲LPDDR5內(nèi)存通道。
芯片內(nèi)置高性能嵌入式AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元，提供更多個性化的智能語音、機器視覺及輔助自動駕駛體驗。新一代多核圖形處理單元，可以動態(tài)根據(jù)負載進行資源分配；一機多屏多系統(tǒng)，支持多個高分辨率高刷新率屏幕同時輸出和強大的3D渲染；內(nèi)置高性能音頻信號處理單元及豐富的音頻接口，為用戶提供豐富超凡的音視頻娛樂體驗；專業(yè)的硬件加解密引擎為車載應(yīng)用提供了信息安全保障。同時，芯片提供了豐富的高速通信接口和高帶寬大容量存儲。
如今“龍鷹一號”芯片的流片成功也為明年的量產(chǎn)上車打下了堅實的基礎(chǔ)。據(jù)悉，芯擎科技智能座艙芯片“龍鷹一號”已得到國內(nèi)眾多車企和一級供應(yīng)商青睞，多個量產(chǎn)車型正在系統(tǒng)設(shè)計過程中，預(yù)計2022年完成上車集成和測試。
現(xiàn)階段國內(nèi)市場上還沒有真正上車的國產(chǎn)高性能智能座艙芯片，芯擎科技在這方面的努力將打破此前國際供應(yīng)商在這一市場的壟斷地位，并填補我國在自主設(shè)計高端智能座艙平臺主芯片領(lǐng)域的空白。
為何選擇7納米工藝制程？
如今主流的車規(guī)芯片都在10+納米半導(dǎo)體工藝上百花齊放，“龍鷹一號”是國內(nèi)首款基于先進7納米工藝制程的車規(guī)級智能座艙控制芯片。為何選擇7納米？此前芯擎科技產(chǎn)品規(guī)劃管理總經(jīng)理蔣漢平博士曾在「2021汽車車載芯片技術(shù)峰會」上講到，“7納米工藝是高性能智能座艙車規(guī)芯片的必選項”。
在蔣博士看來，相對于10+納米， 7納米的工藝節(jié)點會帶來顯著的優(yōu)點：首先是芯片集成度更高。單位面積的晶圓上可以放置更多的邏輯門，同時封裝面積變小，節(jié)約了晶圓成本和封裝成本，進一步節(jié)約了成品芯片在單板上所占的面積，使得相同大小的電子產(chǎn)品功能更多，速度更快。其次，芯片耗電量更低。同樣大小的邏輯電路做出來，用更先進的工藝會導(dǎo)致耗電量更低，進而導(dǎo)致功耗變低。最后，響應(yīng)速度更快。單管開斷速度更快，同樣的邏輯電路能夠跑到的主頻更高，性能大幅提升。
而且，相比10+納米節(jié)點工藝，7納米平均晶體管密度接近100MTr/mm2，是10+納米工藝的3.3倍，在同等功耗上提供35~40%的速度提升或者可以降低65%的功耗；同時7納米相對10+納米，可以提供更高占比的動態(tài)功耗（>90%），這樣才能真正發(fā)揮各個計算單元（CPU、GPU等等）的有效算力，同時降低靜態(tài)功耗，減少漏電效應(yīng)，提供高效的熱管理。所以針對高性能的數(shù)字駕艙SoC，7納米車規(guī)工藝是必選項。也正因此，目前海內(nèi)外絕大部分車廠新款車型的智能座艙均選用了7納米工藝的SoC產(chǎn)品。
但7納米的芯片設(shè)計和流片成本很高，設(shè)計難度也很大，很多在10+納米大放異彩的芯片設(shè)計公司在7納米工藝節(jié)點上舉步維艱。但芯擎科技認為這正是他們的機會，難度越大，電子行業(yè)的馬太效應(yīng)越凸顯，建立了在先進設(shè)計和工藝上的護城河。
針對不同工藝，芯片設(shè)計要做的工作也不盡相同，例如冗余電路、備份設(shè)計都是需要在芯片設(shè)計階段增加的內(nèi)容， 這些都是先進工藝才會出現(xiàn)并考慮的問題，需要長期合作積累經(jīng)驗才能完成最終的量產(chǎn)，沒有捷徑可走。據(jù)了解，芯擎科技的技術(shù)團隊在10納米及更先進工藝制程上有著開發(fā)流片及量產(chǎn)的完整成功經(jīng)驗，這也無疑為其智能座艙芯片的一次性流片成功提供了技術(shù)保障。
要達到流片成功，工藝和設(shè)計必須要相輔相成，芯片設(shè)計公司和代工廠必須要保持密切的合作模式。中間會出現(xiàn)各種各樣的問題。比如：良率低了到底是設(shè)計的時序余量不足，還是工藝波動；性能差了是設(shè)計的環(huán)路穩(wěn)定性不夠，還是工藝參數(shù)設(shè)置錯誤？工藝參數(shù)的提取，仿真模型的構(gòu)建與修改，同一芯片不同工藝下的參數(shù)對照，最終都是要設(shè)計公司和代工廠共同努力的結(jié)果。
汽車芯片廠商角逐先進工藝
其實，從制程工藝來講，以往以手機為代表的消費電子產(chǎn)品要遠遠領(lǐng)先于車載芯片，但是現(xiàn)在一切開始發(fā)生轉(zhuǎn)變。前有恩智浦宣布與臺積電合作，將在下一代高性能汽車平臺中采用先進制程；后有今年初高通發(fā)布第4代先進制程驍龍汽車數(shù)字座艙平臺。一場汽車芯片工藝領(lǐng)域的新戰(zhàn)場已然在醞釀！而在這場戰(zhàn)爭中，尤以智能座艙芯片為烈，隨著智能座艙逐步成為新車的標(biāo)配，一輪新的市場增長周期即將到來。
目前，智能座艙已成為各路玩家的新戰(zhàn)場，無論是新勢力造車力量和傳統(tǒng)車企已經(jīng)主動打破邊界，由被動的接受通用芯片和生態(tài)提供的解決方案，轉(zhuǎn)變到親自下場制定芯片的規(guī)格和量產(chǎn)車型。在智能座艙領(lǐng)域，有恩智浦、瑞薩、英偉達、德州儀器這樣的傳統(tǒng)汽車芯片廠商，也有從手機市場進入的芯片廠商，如高通、英特爾、三星、聯(lián)發(fā)科等。
在工藝方面，高通可謂走在前列。2015年開始，高通切入智能座艙和自動駕駛市場，其14納米驍龍820A座艙SoC已經(jīng)拿下不少客戶，甚至成了2020年不少中高端車型的標(biāo)配。2019 CES展上，高通發(fā)布基于臺積電第一代7納米制程的第一款車規(guī)級數(shù)字座艙SoC驍龍SA8155。到今年1月份，高通發(fā)布了5納米的第4代驍龍汽車數(shù)字座艙平臺，預(yù)計將于2022年量產(chǎn)。
2016年，三星宣布以80億美元收購美國汽車技術(shù)制造商Harman International Industries，這也是三星最大的全現(xiàn)金收購，以此來將自己置于汽車技術(shù)市場的核心。2019年1月，三星推出了Exynos 旗下首款汽車品牌處理器，采用8納米制程。
可以看出，在7納米及以上的先進工藝和高算力的智能座艙芯片市場上，主要由高通、英偉達等國際巨頭壟斷。作為一家初創(chuàng)企業(yè)，芯擎科技可以說走在智能座艙芯片先進工藝的前列。隨著“龍鷹一號”芯片的流片成功，會極大的改變國內(nèi)在高端汽車芯片匱乏的現(xiàn)狀，并帶動相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈，支撐國內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)展。在智能座艙芯片這個領(lǐng)域，以芯擎科技為代表的國產(chǎn)汽車芯片廠商有望成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車時代不容忽視的“新力量”。
結(jié)語
當(dāng)前汽車產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷一場全球化的大變革，屹立了多年的汽車行業(yè)的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈不再適用，汽車芯片企業(yè)在全新的智能汽車供應(yīng)鏈體系中參與程度越來越高。站在這個時間節(jié)點上，芯擎科技的7納米智能座艙芯片的流片成功，交出了國內(nèi)最領(lǐng)先、也是唯一一張可量產(chǎn)的7納米車載芯片的完美答卷！風(fēng)口之上，國內(nèi)的芯片設(shè)計企業(yè)應(yīng)該盡快的抓住行業(yè)的契機，把握好方向，發(fā)展重點行業(yè)，解決芯片“卡脖子”問題，進而縮小與先進國家的差距。
