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汽车芯片大致可分为功能芯片MCU、功率半导体、传感器

2023-06-08 01:04:00

近日，中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所研究员倪光南再次在半导体行业引发热议，他说，RISC-V可以很好地满足“需求定义软件，软件定义硬件”智能联网车芯片的理想选择是时代需求。

从产业发展格局来看，RISC-V汽车工业确实有巨大的发展机遇。如果合理引导其开源和模块化特征，可以更好地适应汽车工业发展的大趋势。然而，同时，我们也应该考虑汽车行业自身的因素和更高的汽车监管芯片门槛。

RISC-V在传统汽车中，汽车芯片大致可以分为功能芯片MCU、传感器BPV11F、功率半导体三大类。其中，功能芯片MCU在车身电子系统、车身动力系统、娱乐系统等相关系统中，主要负责汽车的信息传递和数据处理。

随着智能汽车水平的提高，汽车需要面对的场景和汽车产生的数据量发生了巨大的变化。因此，除了功能芯片外，汽车芯片已经从传统的三类转变为最新的五类MCU，增加了功率半导体，传感器AI芯片和内存。

而对于RISC-V另一方面，其主要应用方向是MCU和AI芯片。

目前，市场已经基于RISC-V架构的MCU芯片，如果这些芯片想要在汽车领域赢得机会，第一步是通过汽车规则，第二步是进入产业链，进入预装市场。

当然，对于RISC-V就架构而言，在MCU它不一定以单一的产品形式出现。在异构的总体趋势下，它也可以用作芯片内部的软核或硬核，以提高相关芯片的系统集成IO接口丰富度。然而，无论是作为核心还是作为核心IP使用，过车规也是必要的一环。

倪光南院士提到“软件定义硬件”事实上，行业还有一句话:软件定义汽车。随着智能联网汽车概念的兴起，软件在汽车行业的应用越来越普遍和重要。

软件定义汽车的本质是汽车电子和电气结构EEA大升级，从传统的分布式ECU到域控制器，并逐渐过渡到统计中央集中处理平台，这也是为什么人们会说未来汽车越来越像一台电脑在路上行驶。

电子电气结构EEA在升级过程中，如上所述，汽车上的信息处理芯片也在发生变化，从过去开始MCU计算能力变得越来越强大AI芯片。

当中央集中架构实现时，汽车将进入3.0时代，自动驾驶，ADAS，智能驾驶舱和车联网将成为汽车的核心功能，所有功能都可以通过OTA升级。当然，汽车3.0不是终极形态，后面有车4.0、即进一步强化车联网的概念，将软件放置在云端，进一步提高车辆的计算能力水平。

如果你想完成汽车3.0和汽车4.0的转换需要通过软件对汽车硬件进行抽象和解耦，这是软件定义汽车的核心本质。当然，在这个过程中还需要添加其他辅助元素，如中间件、操作系统和虚拟化。

虽然它被称为中央集中架构，但这并不意味着使用的汽车AI芯片只有CPU，还有GPU，FPGA，ASIC并加入了神经网络单元N-SOC等，和MCU同样，这些芯片也不一定单一产品的形式上车。在异构计算的概念下，制造商也在寻求各种集成，以提高硬件的灵活性，更好地适应软件不断升级的新生态。

因此，软件定义了汽车时代和汽车时代，除了不断追求大的计算能力AI为了应对汽车上非结构化数据的爆炸性增长，芯片的一个必要特征是灵活性。

那么，RISC-V为了应对软件定义汽车的复杂需求，架构有许多突出的优势。RISC-V这是一种宽松的开放式结构BSD（伯克利软件套件）开源模式允许它在任何目的下自由使用，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片或软件。RISC-V指令集非常简洁，没有图像ARM架构和x与86架构相同的历史包袱，可扩展性强。RISC-V具有模块化的优点，可以以模块化的方式组织，能够更好地满足软件定义硬件的高灵活性要求。

智能联网汽车是未来芯片发展的重要终端市场，需要提前规划。

RISC-V不过，上车前路漫漫，RISC-V要想在智能联网汽车方面取得成绩，还有许多明显的困难需要跨越。

首先是车辆规格级别的超长时间认证。一般来说，一个芯片完成车辆规格级认证通常需要2年左右的时间。进入汽车企业供应链后，一般有5-10年的供应周期RISC-V对于结构相关的企业来说，这个行业的特点是非常不友好的，但也是必要的。

二是计算能力的要求，目前RISC-V在核心层面，我们正在冲刺高性能计算市场，但还没有形成规模，还有ARM架构之间还是有差距的，这也是一个障碍RISC-V一个上车的门槛。

第三个问题是产业链协调。我们上面提到，软件定义汽车需要中间件。让我们看看现在具有代表性的中间件Autosar，其参与的芯片企业基本上是英飞凌、瑞萨、恩智浦、Arm。目前，这些公司都不愿意让RISC-V上车，瑞萨的RZ/FiveRISC-VMPU使用范围也不包括汽车领域。除中间件外，RISC-V还需要实现接口标准化、适配操作系统等，还需要相关公司的软件和工具。

结语

德勤曾预测，预计到2025年基于RISC-V技术的芯片销量在汽车领域的可服务市场（SAM）达到29亿个。因此，RISC-V上车是有光明的前景的，但德勤也预测，RISC-V近10年内还难以撼动Arm和x86架构的地位。那么，在汽车领域，可能这个周期更长。

当然，我们不能从周期长和难度大就否认倪光南院士的观点是错的，这是一个从零构建中国汽车芯片生态的建议，从当前的外部环境来看，迟早是要做的，但合理规划是必要的。

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