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

　?。▓D片來(lái)源：中國(guó)汽車消費(fèi)網(wǎng)）

　　一顆小小的芯片可以如此輕松地扼住一家大型車廠的“喉嚨”,，可見(jiàn)芯片在汽車發(fā)展進(jìn)程中的作用何等重要。對(duì)整車廠,，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)車廠各施其招布局芯片領(lǐng)域

　　近年來(lái),，在汽車智能化發(fā)展大勢(shì)下,，國(guó)內(nèi)整車廠已經(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等多種車規(guī)級(jí)芯片均已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)及裝車,。

　　國(guó)內(nèi)的其他傳統(tǒng)汽車大廠,，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)助力車廠加快智能化發(fā)展步伐,。

　　定義準(zhǔn)、周期短,、差異化,，車廠“造芯”好處多多

　　相比用于消費(fèi)電子產(chǎn)品的芯片，車規(guī)芯片從規(guī)劃,、研發(fā)到量產(chǎn),、上車的周期要長(zhǎng)得多，往往需要3-5年的時(shí)間,。這一方面是因?yàn)檐囈?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)和車廠在彼此溝通和支持上并不順暢，導(dǎo)致很多車用芯片在定義和規(guī)劃時(shí)走了很多彎路,。

　　如果是車廠自主“造芯”,，就不會(huì)存在上述的溝通問(wèn)題，相反車廠會(huì)充分利用他們對(duì)汽車和用戶更加了解的優(yōu)勢(shì),，將自己的造車經(jīng)驗(yàn),、對(duì)汽車發(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)和汽車制造的一體化,，也簡(jiǎn)化了芯片上車調(diào)試乃至最終裝車的流程，這可以進(jìn)一步縮短車規(guī)芯片從定義到上車的整個(gè)周期,，進(jìn)而可以支持車廠快人一步推出功能更先進(jìn)的車型,。

　　自主“造芯”還有利于實(shí)現(xiàn)差異化功能。車廠可以根據(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)特的車載功能,，使自己的車型更具賣(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,，但是車廠將其真正裝載到汽車上時(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,、車規(guī)要求，國(guó)內(nèi)車廠“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)先的汽車芯片廠商都是Imagination的長(zhǎng)期客戶,。目前，Imagination在全球汽車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”之路的車廠少走很多彎路,，一方面直接將成熟的IP授權(quán)車廠使用,，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車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方面所獲得的認(rèn)證，可以幫助車廠在開(kāi)發(fā)芯片時(shí)更順利,、更快速地通過(guò)ISO 26262認(rèn)證,，縮短芯片的上車周期，進(jìn)而助力車廠更早地在新車型上實(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)上車應(yīng)用，將會(huì)令車廠在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)受益良多,。

　　結(jié)語(yǔ)

　　對(duì)汽車行業(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)定了車廠加快布局芯片領(lǐng)域的決心,。當(dāng)前的時(shí)點(diǎn)對(duì)車廠自主“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)和深度參與將使車廠的自主“造芯”之路走得更快更順利！