國產(chǎn)高端汽車(chē)智駕芯片引發(fā)口水戰

7 月 27 日，在 2024 蔚來(lái)創(chuàng )新科技日上，蔚來(lái)汽車(chē)董事長(cháng)李斌宣布，全球首款車(chē)規級 5nm 智能駕駛芯片神璣 NX9031 流片成功，芯片和底層軟件均實(shí)現自主設計。

據介紹，這款芯片采用 32 核 CPU 架構，內置 LPDDR5x、8533Mbps 速率 RAM，擁有 6.5GPixel/s 像素處理能力，處理延時(shí)小于 5ms。

李斌表示，神璣 NX9031 擁有超過(guò) 500 億個(gè)晶體管，不論是綜合能力還是執行效率，一個(gè)自研芯片能實(shí)現 4 個(gè)業(yè)界旗艦芯片的性能。

此次，李斌的發(fā)言在半導體界引起了一些爭議，原因在于他聲稱(chēng)神璣 NX9031 是全球首款車(chē)規級 5nm 智能駕駛芯片，但是，在這之前，已經(jīng)有可用于智能駕駛系統的 5nm 芯片推出，典型代表是恩智浦的 S32N55 處理器，以及安霸（Ambarella）的 CV3 系列域控制器。

爭議點(diǎn)在哪里？

李斌說(shuō)神璣 NX9031 是全球首款 5nm 智能駕駛芯片，是值得商榷的。

首先，看一下恩智浦和安霸推出的 5nm 汽車(chē)芯片。

可以說(shuō)，恩智浦是業(yè)界第一家宣布采用 5nm 制程工藝生產(chǎn)汽車(chē)芯片的公司，早在 2020 年 6 月，該公司就發(fā)布了這一消息，晶圓代工合作伙伴是臺積電。

采用 5nm 制程的 S32N55 處理器，集成了 16 個(gè) Arm Cortex -R52 實(shí)時(shí)處理器內核，運行頻率為 1.2 GHz，能夠滿(mǎn)足軟件定義汽車(chē)對計算能力的高要求。S32N55 的 Cortex-R52 內核可以在分離或鎖步模式下運行，可以支持 ASIL ISO 26262 功能安全級別。兩對輔助鎖步 Cortex-M7 內核支持系統和通信管理。

作為 S32 CoreRide 平臺的中央車(chē)輛控制器解決方案，S32N55 處理器集成了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，擁有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )（TSN）2.5 Gbit/s 以太網(wǎng)交換機接口、用于 24 條 CAN FD 總線(xiàn)高效內部路由的 CAN 集線(xiàn)器、4 個(gè) CAN XL 接口和一個(gè) PCI Express Gen 4 接口，能夠實(shí)現車(chē)內各個(gè)系統之間的高效通信和協(xié)同工作。另外，S32N55 的「內核到引腳」硬件隔離和虛擬化技術(shù)，使其資源可以動(dòng)態(tài)分區，以適應不斷變化的車(chē)輛功能需求。

2022 年初，安霸發(fā)布了 5nm 制程的 CV3 系列芯片，能夠支持 ADAS 和 L2+ ~ L4 系統的研發(fā)。該系列芯片基于可擴展、高能效比的 CVflow 架構，可實(shí)現 500 eTOPS 算力，比安霸上一代車(chē)規級 CV2 系列提高了 42 倍。

eTOPS 中的 e 指的是 equivalent。因為 CVflow 不等同于任何 GPU，這導致 CV3 芯片 AI 算力的計數單位與常用的 GPU 的 TOPS 有所不同，這里加了 e，表示與通用芯片架構相比，可以跑到等效的性能。英偉達 Orin 芯片，算力是 254TOPS，蔚來(lái) ET7 通過(guò) 4 個(gè) Orin 級聯(lián)實(shí)現了 1016 TOPS 算力。如果采用 4 個(gè) CV3 芯片級聯(lián)，可以實(shí)現 2000 eTOPS 算力。

2023 年 2 月，安霸宣布，采用三星的 5nm 制程工藝生產(chǎn) CV3-AD685。

繼恩智浦和安霸之后，高通的車(chē)用芯片也開(kāi)始采用 5nm 制程。此時(shí)，不得不說(shuō)英偉達和英特爾旗下的 Mobileye，這兩家公司的智能駕駛芯片多采用 7nm 制程，而特斯拉的 HardWare 3 芯片采用的是三星 14nm 制程，前不久，供應鏈傳出消息，特斯拉新款 HW4.0 芯片將轉投臺積電的 4nm/5nm 制程。

可見(jiàn)，在蔚來(lái)之前，恩智浦、安霸，以及高通都流片了 5nm 制程汽車(chē)芯片。不過(guò)，這幾家公司的芯片類(lèi)型和應用還是有些區別的，從上文的介紹可以看出，恩智浦的 S32N55 屬于控制類(lèi)芯片，而安霸、英偉達、特斯拉和蔚來(lái)的是計算類(lèi)芯片，高通的是智能座艙芯片，偏控制類(lèi)。

這里要簡(jiǎn)單介紹一下汽車(chē)芯片類(lèi)型，可分為計算類(lèi)，控制類(lèi)，模擬類(lèi)、電源類(lèi)，通信類(lèi)，傳感器類(lèi)，功率類(lèi)，存儲類(lèi)。其中，計算和控制類(lèi)屬于數字芯片，對制程要求最高，而隨著(zhù)智能駕駛的興起，對芯片算力的要求與日俱增，此時(shí)，計算類(lèi)芯片的算力也就成為非常關(guān)鍵的指標，控制類(lèi)次之。

綜上，業(yè)界最先采用 5nm 制程工藝制造智能駕駛芯片的應該是恩智浦或安霸。蔚來(lái)是中國首家采用 5nm 制程制造智能駕駛芯片的企業(yè)。

那么，蔚來(lái)為什么要自研如此高端的芯片呢？還要從英偉達說(shuō)起。

目前，業(yè)界用量最大的旗艦智能駕駛芯片是英偉達的 Orin-x，它的單片算力為 508TOPS。此外，英偉達還發(fā)布了一款 DRIVE Thor 芯片，單片算力 2000TOPS，要 2025 年才能量產(chǎn)。

2023 年，蔚來(lái)采購了許多英偉達智能駕駛芯片，占到英偉達出貨量的 46%，總金額達 3 億美元。這是一筆很大的開(kāi)支，對于一直虧損搞研發(fā)的蔚來(lái)而言，在越來(lái)越內卷的中國汽車(chē)市場(chǎng)，降本增效是必須的?；诖?，自研智能駕駛芯片就順理成章了，一個(gè)神璣 NX9031 頂 4 個(gè)英偉達 Orin X，可以節省不少芯片開(kāi)支。

用 5nm 制程造智能駕駛芯片的價(jià)值

傳統上，汽車(chē)芯片對制程工藝的要求不高（多為 20nm 以上制程），而對芯片的穩定性和可靠性的要求很高。也就是說(shuō)，汽車(chē)要用車(chē)規級芯片（Automotive Grade Chip）。

車(chē)規級芯片是指那些專(zhuān)為汽車(chē)應用設計和制造，且滿(mǎn)足嚴苛的汽車(chē)行業(yè)標準規定的芯片。這類(lèi)芯片需要在極端溫度范圍、高振動(dòng)、高壓、高濕、EMI 等惡劣環(huán)境中保持穩定可靠的性能，且通常要通過(guò)諸如 AEC-Q 系列認證的汽車(chē)行業(yè)質(zhì)量標準的檢驗。

基于汽車(chē)安全性和可靠性要求極高的應用需求，任何芯片故障都可能導致嚴重的安全事故，為此，相比于消費級或工業(yè)級芯片，車(chē)規級芯片具有更高的品質(zhì)要求，這類(lèi)芯片被廣泛應用于發(fā)動(dòng)機控制、剎車(chē)系統、安全系統、車(chē)載娛樂(lè )信息系統、ADAS 等車(chē)載子系統。

雖然先進(jìn)制程（16nm 及以下）可以提高芯片性能并降低功耗，但也會(huì )帶來(lái)一些挑戰，例如，制程節點(diǎn)越小，芯片的生產(chǎn)成本越高，此外，小特征尺寸芯片需要更精密的生產(chǎn)設備和技術(shù)，這也會(huì )增加成本。

因此，汽車(chē)芯片廠(chǎng)商，以及汽車(chē)制造商需要在芯片的性能、成本和可靠性之間尋找平衡點(diǎn)。他們需要根據車(chē)輛的用途、性能要求和成本預算來(lái)選擇合適的制程工藝。對于一些高端車(chē)型，制造商可能會(huì )采用更先進(jìn)的制程，以提高車(chē)輛性能。而對于一些經(jīng)濟車(chē)型，制造商會(huì )更多地選擇經(jīng)濟實(shí)惠的制程工藝，以降低生產(chǎn)成本。

總的來(lái)說(shuō)，汽車(chē)芯片的主流制程在 40nm~16nm 之間。

然而，隨著(zhù)智能駕駛的普及，傳統汽車(chē)芯片的制造框架被打破了，因為算力開(kāi)始主導汽車(chē)應用。

其實(shí)，從業(yè)人員清楚，算力堆砌勢必會(huì )出現浪費的現象，然而，相較于看不見(jiàn)的軟件算法，實(shí)實(shí)在在的算力指標是可以輕而易舉判斷出來(lái)的。用戶(hù)對于硬件能力的追求在移動(dòng)電子產(chǎn)品中被體現的淋漓盡致，如今，同樣的情況又延續到了智能汽車(chē)上。

基于此，市場(chǎng)上出現了各種營(yíng)銷(xiāo)話(huà)術(shù)，例如，有媒體將芯片的算力水平比喻成「得房率」，利用稠密算力和稀疏算力的不同，計算出完全不一樣的算力結論。如今，卷算力已經(jīng)成為車(chē)廠(chǎng)和相關(guān)芯片企業(yè)邁不過(guò)去的一道坎，越來(lái)越多新亮相的智能駕駛芯片證明，增加算力是提升市場(chǎng)評價(jià)水平最有效的方式。

目前，很多 30 萬(wàn)以上的新勢力 SUV 算力都已經(jīng)破百 TOPS，甚至有部分品牌汽車(chē)的算力已經(jīng)破千 TOPS。即便是有很大冗余，似乎也沒(méi)有人會(huì )拒絕更高的算力。

隨著(zhù)芯片算力動(dòng)輒突破 500 TOPS，甚至 1000 TOPS，芯片的其它指標勢必會(huì )引起大眾的注意，例如制程工藝。雖然對于車(chē)規級芯片而言，并沒(méi)有對制程的極致追求，但在智能駕駛和智能座艙領(lǐng)域，芯片制程顯然已經(jīng)開(kāi)始向 5nm，甚至更小制程節點(diǎn)挺進(jìn)。與 7nm 相比，臺積電的 5nm 工藝的處理速度提高了 20%，功耗降低了 40%，遷移到 5nm 將有助于汽車(chē)制造商通過(guò)增強功能為自己的汽車(chē)帶來(lái)差異化優(yōu)勢，簡(jiǎn)化汽車(chē)日益復雜的架構挑戰，并輕松地部署強大的計算系統。

因此，5nm 制程對于汽車(chē)芯片的價(jià)值凸顯出來(lái)。

在這樣的市場(chǎng)需求下，臺積電也開(kāi)始玩兒起了「饑餓營(yíng)銷(xiāo)」。2023 年 7 月，臺積電歐洲總經(jīng)理 Paul de Bot 在德國舉行的「第 27 屆汽車(chē)電子大會(huì )」上表示，長(cháng)期以來(lái)，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)一直被認為是技術(shù)落后者，只注重成熟制程，但實(shí)際上，已經(jīng)有汽車(chē)芯片供應商自 2022 年開(kāi)始使用 5nm 制程工藝，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)距離 5nm 正式投入量產(chǎn)僅兩年時(shí)間。由于三星的 5nm 制程良率一般，使得臺積電幾乎成了目前唯一一家能夠規模量產(chǎn) 5nm 制程芯片的晶圓代工廠(chǎng)。因此，該公司的產(chǎn)能供不應求，臺積電表示，不可能為汽車(chē)行業(yè)保留空閑產(chǎn)能，汽車(chē)芯片需加速轉向先進(jìn)制程。Paul de Bot 認為，汽車(chē)制造商對訂單數量進(jìn)行前瞻性規劃和控制是絕對必要的，而一些汽車(chē)芯片從原有的成熟制程節點(diǎn)轉向先進(jìn)制程也是保障供應的一個(gè)重要手段。

相對于消費類(lèi)電子和服務(wù)器應用，汽車(chē)芯片晶圓代工市場(chǎng)占比較?。?0% 以下），但單價(jià)更高，這是一個(gè)極其有利可圖的市場(chǎng)。從臺積電的角度來(lái)看，在新冠疫情期間，臺積電每年的汽車(chē)芯片業(yè)務(wù)都增長(cháng)了 40% 左右，該晶圓代工龍頭希望在未來(lái)保留并擴大這個(gè)客戶(hù)群，特別是先進(jìn)制程。

智能座艙芯片也需要 5nm

以上介紹的都是智能駕駛芯片，這類(lèi)芯片偏計算，另一大類(lèi)則是智能座艙芯片，這類(lèi)更偏控制，對先進(jìn)制程的需求也越來(lái)越迫切。

智能座艙有多個(gè)功能塊，主要包括高清顯示、儀表、主動(dòng)安全報警、實(shí)時(shí)導航、在線(xiàn)信息娛樂(lè )、緊急救援、車(chē)聯(lián)網(wǎng)，以及人機交互系統（語(yǔ)音識別、手勢識別）等，其主要作用是通過(guò)改變人機交互方式，提升駕駛者和乘員體驗。此時(shí)，人工智能（AI）技術(shù)的重要性就凸顯出來(lái)了，對相關(guān)芯片的性能要求也提高了。

智能座艙芯片的典型代表，就是我們常聽(tīng)說(shuō)的高通驍龍 8155，以及更新?lián)Q代后的 8295 芯片。

2021 年底，高通發(fā)布了采用 5nm 制程的驍龍 8295，相比于前一代 8155（7nm 制程）的 8TOPS 算力，8255 的算力達到 30TOPS，3D 渲染能力提升了 3 倍，增加了集成電子后視鏡、機器學(xué)習、乘客監測和信息安全等功能，一顆芯片可驅動(dòng) 11 塊屏幕。

除了座艙芯片外，高通 Snapdragon Ride 智能駕駛平臺的核心 SoC 也基于 5nm 制程打造，并集成了高性能 CPU、GPU 和 AI 引擎等核心組件，最高算力達到 700TOPS。不過(guò)，與其它幾家智能駕駛芯片大廠(chǎng)（英偉達、英特爾旗下的 Mobileye、特斯拉）相比，高通的智能駕駛芯片存在感比較弱。

除了高通等行業(yè)大廠(chǎng)，中國本土 SoC 公司也在向先進(jìn)制程智能座艙芯片進(jìn)發(fā)，目前已進(jìn)展至 7nm，如果沒(méi)有那么多的國際貿易限制，肯定會(huì )有采用 5nm 制程的。目前，地平線(xiàn)、黑藝麻智能、芯馳科技、芯警科技都發(fā)布了相關(guān)產(chǎn)品，其中，芯擎科技自研的「龍鷹一號」作為國內首款車(chē)規級 7nm 芯片，已經(jīng)上車(chē)，黑芝麻智能推出了首款自研的 7nm 芯片武當 C1200，地平線(xiàn)的征程 6 系列芯片也采用 7nm 制程工藝，旗艦芯片單顆算力為 560TOPS，2024 年量產(chǎn)，到征程 7 或征程 8 量產(chǎn)時(shí)，有望將制程工藝再提升一步。

汽車(chē)芯片向 3nm 制程招手

隨著(zhù)汽車(chē)智能化水平提升，相關(guān)芯片還在向更先進(jìn)制程工藝進(jìn)發(fā)。

英偉達最新的智能駕駛芯片 DRIVE Thor 算力達到 2000 TOPS，Hopper 架構；將采用 4nm 制程工藝，2025 年投產(chǎn)。英偉達表示，比亞迪、埃安、小鵬、理想、極氪等中國汽車(chē)品牌將采用 DRIVE Thor。

特斯拉更為激進(jìn)，已經(jīng)準備啟動(dòng) 3nm 制程芯片代工計劃，在臺積電 N3E 基礎上繼續強化速度和功耗表現，計劃 2024 年投產(chǎn)，但是否能拿到產(chǎn)能，還存在疑問(wèn)。

看到高通在智能座艙應用領(lǐng)域取得成功后，聯(lián)發(fā)科坐不住了，也開(kāi)始進(jìn)軍汽車(chē)芯片市場(chǎng)，特別是智能座艙，計劃推出「天璣車(chē)載平臺」，將采用 3nm 制程打造。