什么是汽车芯片，汽车主控芯片剖析

很多朋友对什么是汽车芯片，汽车主控芯片剖析不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

拥有100年历史的汽车工业正在经历一个巨变的时代。汽车向电动化、智能化转型是大势所趋。车联网、新能源、智能化、自动驾驶四大领域的趋势给芯片带来了新的需求，这也催生了新的国产芯片企业。进军汽车领域带来新的产业机遇。

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什么是汽车芯片？

我们常说的汽车芯片，即“车规级芯片”，是指达到汽车级水平、完全符合汽车电子元件及“车规认证”的规格和标准、用于汽车控制芯片，相当于现代汽车的标准。 “脑”。很多人对芯片重要性的认识可能来自于消费电子产品，小小的芯片可以实现强大的功能。如今的汽车变得越来越强大、越来越智能，这一切都可以归功于汽车芯片的应用。从整个芯片行业的等级划分来看，有军用级、汽车级、工业级、消费级。其中，汽车级芯片对可靠性、一致性、稳定性的要求更高，仅次于军工级。汽车级芯片与消费级芯片有很大不同。车规级芯片需要面对更加恶劣的环境，需要适应-40到-150的极端温度、高振动、灰尘、电磁干扰和湿度。 0%-100%，一般车规级芯片的设计寿命为15年或20万公里。

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汽车芯片，现代汽车的“大脑”

汽车芯片已广泛应用于动力系统、车身、座舱、底盘、安全等多个领域。汽车芯片与计算和消费电子芯片的区别在于，汽车芯片很少单独出现，而是嵌入到各大功能单元中，而且大多数时候都是核心。从应用方面来看，汽车芯片大致分为以下几类，主控芯片、存储芯片、电源芯片、信号与接口芯片、传感器芯片等。 主控芯片，负责计算和控制，包括MCU芯片和SoC芯片，如发动机、底盘和车身控制，以及中央控制、辅助驾驶（ADAS）和自动驾驶系统等； IGBT功率芯片负责功率转换，一般应用用于电动汽车的电源和接口；传感器芯片主要用于各种雷达、安全气囊、胎压监测等。

海思在2021年中国汽车半导体产业大会上发布的数据显示，汽车智能化+电动化时代已经开启，带动汽车芯片量价齐升。预计2030年汽车半导体将占汽车总成本的50%。在电动化+智能化的趋势下，主控芯片、存储芯片、功率芯片、通信和接口芯片等芯片快速发展，和传感器已被驱动。芯片单位价值持续提升，车用芯片总价值持续上升。

假设传统汽车所需的半导体芯片为每辆车500-600颗芯片，新能源汽车所需的半导体芯片为每辆车1000-2000颗芯片。

按照2020年传统汽车7276万辆、新能源汽车324万辆的预估销量计算，全球汽车芯片总体需求量为每年439亿颗。预计2026年，传统汽车年销量预计为6780万辆，新能源汽车年销量预计为4420万辆。全球汽车芯片总体需求将增至每年903亿颗。预计2035年，传统汽车销量将达到2400万辆，新能源汽车销量将达到9600万辆。全球汽车芯片总体需求将增至每年1285亿颗。

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汽车主控芯片分析

汽车主控芯片用于产生汽车主控信号的计算和生成功能。主控芯片通过接收各种传感器采集的信号计算出相应的处理措施，并将驱动信号发送给相应的控制模块。因此，主控芯片相当于汽车芯片组的“中枢”。 （1）主控芯片——MCU芯片：MCU（Microcontroller Unit），汽车电子控制单元ECU的核心部件，是微控制器，也称为单片机。将线路端口、定时器、中断系统、特殊功能寄存器等集成在一颗芯片上，应用于不同的产品，实现对产品的操作和控制。车载MCU是汽车电子控制单元（ECU）的核心部件，负责各种信息的计算和处理，主要用于车身控制、驾驶控制、信息娱乐和驾驶辅助系统。

随着汽车电子化、智能化进程的加速，汽车ECU数量也在快速增加，带动MCU市场需求的增长。算力随着智能化的提升不断提升，从L1（自动驾驶级别）1TOPS算力到L5（自动驾驶级别）1000+TOPS算力推动主控芯片快速增长。所有ECU都需要MCU芯片。通常，汽车中的一个ECU 负责单一功能，并配备一个MCU。也可能存在一个ECU配备两个MCU的情况。与传统燃油汽车相比，新能源汽车具有更多的功能。对MCU性能、功耗、数量的需求都在增加。传统汽车和自行车平均使用量在70颗左右，而新能源汽车则需要使用300颗以上。 汽车MCU芯片市场规模预测随着新能源汽车渗透率不断上升，全球汽车级MCU市场也将生长。 2020年，全球汽车MCU市场规模将达到62亿美元。 2021年汽车MCU需求旺盛，市场规模将增长23%，达到76.1亿美元；预计2025年市场规模将达到近120亿美元，对应2021-2025年复合平均增长率为14.1%。我国汽车级MCU市场规模也保持稳定增长。 2021年，我国汽车级MCU市场规模将达到30.01亿美元，同比增长13.59%。预计2025年市场规模将达到42.74亿美元。

(2)主控芯片——SoC：集成AI加速器的片上系统。用于汽车智能座舱和自动驾驶的SoC芯片全称为：System-on-a-Chip，中文意思是“在芯片上制造系统”。汽车电子功能依靠车载芯片来实现。随着ADAS的落地以及L3级及以上自动驾驶的成熟，传统的中央计算CPU已经无法满足智能汽车的算力需求。异构集成与AI加速器相结合的片上系统（SoC）应运而生，主要分为智能座舱芯片和自动驾驶芯片。 IHS数据显示，预计2025年全球汽车SoC市场规模将达到82亿美元，L3级以上自动驾驶有望在2025年后大规模进入市场，并支持高算力和高性能高性能SoC芯片将带来极高的附加价值。预计将带动主控芯片市场快速扩张。

智能座舱芯片：未来“一芯片多屏”技术的有力支撑

分析报告显示，预计2022年全球智能座舱市场规模将达到438亿美元。随着智能座舱逐渐从电子座舱向第三生活空间演变，“一核多屏”座舱解决方案已成为解决方案。未来趋势。顺应智能座舱多传感器融合、多模式交互、多场景模式发展的演进趋势，作为处理中心的座舱SoC需要不断发展和突破。因此，座舱SoC的计算能力将会不断增强。据IHS Markit预计，2024年座舱NPU的算力需求将是2021年的十倍，CPU的算力需求将是2022年的3.5倍。本身也将向小型化、集成化、高性能的方向发展。

现在软件定义汽车尤其是座舱系统日益开放，移动应用大量迁移到座舱，因此单芯片上的操作系统数量将是以前的3到5倍。同时，因为过去一个中控系统可能只能运行一个系统、支持一个屏幕，但现在座舱需要支持多个操作系统、多个屏幕。好处是整个应用程序将会是传统汽车的50-100倍，但也导致整个软件定义汽车的复杂度呈几何级数增长。未来智能科技座舱场景包括传统的中控娱乐导航、液晶仪表盘、行车记录仪、独立后排娱乐、抬头显示、360度环视+自动泊车辅助，语音助手也是必不可少的，而且还会有包括驾驶员监控系统以及乘客监控系统、虚拟空调面板等。自动驾驶芯片：算力基础决定自动驾驶水平

一方面，自动驾驶芯片需要满足更高的安全级别。另一方面，随着自动驾驶水平的提高，对自动驾驶芯片的算力要求也越来越高。仅CPU处理器的芯片难以满足算力需求，自动驾驶芯片将向CPU+XPU一体化的异构SoC方向发展。 XPU包括GPU/FPGA/ASIC等，GPU、FPGA、ASIC各有千秋。 GPU适合计算和处理数据密集型应用。 FPGA通过冗余晶体管和连接实现逻辑可编辑性，而ASIC则是针对特定用户算法需求而设计的专用芯片。 NPU作为ASIC的一种，在电路层模拟神经元，通过突触权值实现存储与计算的一体化。一条指令可以完成GPU上数百条指令的功能，提高运行效率。 NPU已被众多厂商广泛采用。如果未来自动驾驶算法统一，ASIC/NPU有望成为最高效的自动驾驶芯片方案。

目前，不少龙头企业已经实现了L2-L5的全覆盖，英伟达在算力方面更是领先，超过1000tops。国内能耗比较好（地平线、黑芝麻等）。 SoC厂商方面，Amlogic、瑞芯微、富瀚等正在加速汽车芯片布局。

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中国汽车芯片产业发展现状及前景

我国汽车芯片产业正处于蓬勃发展时期。从中国上市公司公开信息可以看出，目前涉足汽车芯片的中国企业包括：主控芯片，包括晶晨、瑞芯微、富瀚微、兆易创新、中盈电子、全智科技、复旦微电子、紫光微电子等。国威、安陆科技等；功率半导体企业包括：闻泰科技、东微半导体、思达半导体、士兰微、时代电气。立信微等；传感器芯片公司包括Weil、格科微等；存储芯片公司包括北京君正、兆易创新、复旦微电子、普拉、聚辰等。中行标准相继出台，引导行业发展。 2021年6月，中国汽车芯片产业创新战略联盟标准工作组发布了《汽车芯片标准体系建设研究成果》，并于2022年7月完成了《汽车芯片标准体系建设研究成果》。根据要求工信部领导下，工作组研究制定了《国家汽车芯片标准体系建设指南（草案）》，已上报工信部，预计“十四五”期间将陆续落地、开发和应用。

国产产品逐步替代进口

在电动化、智能化的市场趋势下，中国厂商通过收购国外厂商，积极布局汽车半导体新能源和智能汽车。国内国产品牌拥有渠道优势和较高的性价比，逐步打开市场。未来，我国将在高端供应链上不断突破、掌握核心技术，让中国制造业攀上高端供应链，加速进口替代，从而推动行业进一步发展。

我国新能源汽车的快速发展为汽车芯片提供了广阔的市场从市场角度看，下游市场带来了旺盛的需求。新能源汽车的推广势在必行，未来仍将蓬勃发展。与庞大的机动车保有量相比，新能源汽车的占比仍有很大的发展空间。随着新购换新的推动，新能源汽车保有量也将进一步增加，这将为汽车芯片带来新的机遇。带来巨大的市场需求，促进行业发展。

黄飞

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