汽车芯片进入5nm时代

前不久，搭载A14芯片的iPhone12和搭载骁龙888的小米11推出，消费电子产品芯片才刚刚进入5nm时代。

当地时间1月26日，高通召开了以“重新定义汽车”为主题的线上发布会，同时发布了两款5nm制程的汽车用芯片。搭载该芯片的第4代骁龙汽车数字座舱平台开发套件预计于2021年第二季度就绪，计划于2022年开始量产。汽车芯片从未以如此快的速度追赶消费级电子产品芯片制程工艺。

2020年可以说是“智能汽车元年”，随着特斯拉Model3销量渐长和国内造车新势力的快速成长，智能汽车开始走进了人们的视野。与此同时，各大传统汽车巨头也纷纷加快了电动化、智能化转型的步伐。相伴而来的，是汽车对高端芯片的需求量激增。

4G时代的到来催生了移动互联网和全球联网的普及，让人人得以接入互联网从而缩小了数字鸿沟。而即将到来的5G时代，凭借低延时、高可靠、大带宽的特性，5G不仅会实现人与人的互联，并且万物将始终与云相连，而汽车作为人们出行最重要的工具，智能化转型已经势在必行。

5G预期将支持数十亿终端接入网络。未来数年，这些终端产生的海量数据对于全球经济至关重要。5G通过连接从中央云到边缘侧的智能与数据，将让AI大有用武之地。正如4G推动了互联网接入的普及，5G将通过推动计算的普及并将计算扩展至云端，来进一步让AI普及。5G+AI将赋予发明家和创业者们随时随地获取计算处理和智能的能力，这将开启新一轮的创新浪潮，也将为高通和整个生态系统带来巨大的机遇。根据IHS预测，到2035年，5G将创造13.1万亿美元经济产出。

当前，汽车正在经历从总线到域控制器为核心的全新电子电气架构转型，车内各个功能单元正在被完全打通。汽车内部系统的数字化水平不断提升，各个层级的汽车都将配备更多更大的显示屏幕。甚至很多入门级的汽车其中一个核心的功能就是电子信息娱乐系统以及车载网联功能。蜂窝连接功能在汽车上的采用比例越来越高。根据预测，到2027年，所有在售的汽车内置蜂窝连接技术和功能的，将从2015年的20%提高到近3/4。

当然，更大的变化可能发生在自动驾驶方面。目前，ADAS（先进辅助驾驶系统）已经变得越来越普遍，而在AI技术不断成熟后，汽车将有望实现更高阶的自动驾驶功能。而导航也将从基于GPS全球定位系统和一些路况信息，升级到基于5G技术的C-V2X车路协同和高精度地图、高精度导航。

近年来L2+级别自动驾驶功能正在快速的发展和普及。而随着连接技术正在成为汽车的传感器，辅以高性能且具有高效散热设计的AI芯片组，汽车对于驾乘人员而言变得越来越安全，而我们也正在逐渐迎接一个全自动驾驶的世界。

而智能座舱、自动驾驶水平的提升，都依赖大算力、低功耗芯片的支持。当前仍是主流的24nm乃至48nm制程工艺的车规级芯片显然已经跟不上产业的快速转型，即便英伟达和Mobileye，其最先进的自动驾驶芯片目前也仅采用7nm工艺制成。高通如此迅速的将目前最先进的5nm制程工艺芯片完成车规级验证引进到汽车领域，掀起了智能汽车时代高端芯片的新的较量，最先进制程的芯片将不再只是消费级电子产品的专属。

高通为汽车行业提供技术解决方案已经超过15年，早在2015年开始布局智能座舱和自动驾驶市场，早前推出的主力产品820A座舱SoC采用7nm制程工艺，已经获得了不少客户的青睐。在发布会上，高通表示全球25家主要车企中已经有20家与高通达成合作，使用其智能座舱产品，相关产品订单量总估值已经超过了80亿美元。

• 第4代骁龙汽车数字座舱平台

而最新发布的两款5nm SoC，是汽车领域首款5nm芯片。本次发布的第4代骁龙汽车数字座舱平台，其核心是是一颗5nm SoC，内部整合了采用和今年高通旗舰芯片骁龙888同一世代的第6代Kryo CPU、多核高通AI引擎、第6代高通Adreno GPU等，性能和能耗较820A有了大幅提升。

第4代骁龙汽车数字座舱平台支持驾乘者的个性化设置、车内虚拟助理、自然语音控制、语言理解、驾驶员监测、驾乘者识别，以及自适应人机界面等AI应用。通过串行接口支持16路摄像头输入，以及以太网接口接入更多摄像头，第4代骁龙汽车数字座舱平台可以实现实现车内环视等功能。

同时，第4代骁龙汽车数字座舱平台还预集成支持C-V2X技术的高通骁龙汽车5G平台，提供针对无缝流媒体传输、OTA升级和数千兆级上传与下载功能所需的高带宽。在连接方面预集成Wi-Fi 6和蓝牙® 5.2，提供顶级车内无线体验，包括热点、高速游戏以及无线Android Auto等手机镜像技术。

在软件方面，其上层操作系统（HLOS）和应用程序的架构和分发采用Android车载嵌入式操作系统和谷歌汽车服务（GAS），Linux、Yocto和车规级Linux（AGL），基于AliOS的斑马智行，webOS Auto和其它AOSP分发版。而实时操作系统（RTOS）支持黑莓® QNX® 和QNX® OS安全版，Green Hills Software INTEGRITY®和u-velOSity™，以及威腾斯坦高完整性系统SAFERTOS。Hypervisors管理程序包括黑莓QNX® Hypervisor和QNX Hypervisor安全版，Green Hills Multivisor®和u-velOSity™，以及OpenSynergy COQOS Hypervisors。而Linux 容器化技术包括提供并使用虚拟化和容器化组合，在混合关键架构中满足内存、性能和功能安全以及隔离需求。

据悉，，第4代骁龙汽车数字座舱平台从今年第二季度开始，其开发套件就将出货，届时开发者可以提前针对硬件开发软件产品。真正实现装车量产需等到2022年。

此外，高通还宣布与通用汽车持续合作，基于跨越多代蜂窝技术的长期合作，双方将充分发挥专长打造下一代汽车所需的高度领先的技术。高通技术公司将联合通用汽车，赋能数字座舱、下一代车载网联系统以及未来的先进驾驶辅助系统（ADAS），满足不断演进的需求，从而为消费者提供更好的驾乘体验。据悉，目前通用汽车正在采用第3代高通骁龙™汽车数字座舱平台。

• Snapdragon Ride自动驾驶平台

另外，高通同时宣布Snapdragon Ride自动驾驶平台的核心SoC也将基于5nm制程打造。目前，英伟达、Mobileye最新的自动驾驶芯片均采用7nm制程工艺，而特斯拉自研的自动驾驶芯片采用了三星14nm制程。

不过，随着苹果、华为海思、高通、三星在去年下半年及境内先后发布了旗下首款手机用5nm SoC，车用5nm SoC的竞争也已经悄然拉开了帷幕。据海外媒体报道，特斯拉目前也在联手三星悄然进行着5nm制程车用芯片的研发。

我们知道，更先进的制程工艺，芯片单位面积内可以堆叠的晶体管也就越多。高通最新的移动端旗舰芯片骁龙888晶体管数量达到了百亿级别，较上代旗舰骁龙865，其CPU性能提升了25%，GPU性能提升了35%。而车用芯片虽然对可靠性要求更高，但对于功耗和能效的要求却比移动端芯片更为宽松，预期将实现更好的性能表现。

高通表示，Snapdragon Ride自动驾驶平台由汽车行业领先的可扩展且高度可定制化的自动驾驶SoC系列平台组成，其基础算力达到10TOPS，而功耗小于5W，单颗便可实现L1/L2级自动驾驶。而通过多颗SoC组合和多个AI加速器，最大算力可以达到700TOPS以上，可以支持L4级自动驾驶功能，而届时整个域控制器的功耗也只有130W。

发布会上，高通宣布维宁尔、法雷奥和Seeing Machines三家三家Tier 1将率先使用Snapdragon Ride自动驾驶平台。面向L2+和L4级的SoC和AI加速芯片目前已经出样，最快将搭载进明年开始量产的车型中。而面向的L1、L2级自动驾驶SoC和集成软件栈预计将在2024年量产。

目前，5nm芯片需采用EUV极紫外光刻机生产，当下全球仅台积电和三星具备这样的能力，当前5nm制程的产能基本已经被手机芯片占满，车用5nm制程芯片最快也需等到明年才能开始量产。不过随着5nm制程工艺的不断完善，如果届时可车用5nm芯片可以用上改进的5nm工艺，那么车用芯片将首次赶上消费电子芯片发展的步伐。

在汽车智能化的大背景下，对于芯片的先进性和算力的需求正在与日俱增，5nm制程芯片在性能和能效方面大幅提升，将会助力汽车智能化水平的更快发展，包括自动驾驶，也包括智能座舱。未来，汽车将不仅局限于一个单纯的交通工具，而是在不断变化的大型移动终端。汽车智能化会深刻的改写我们未来的出行方式和体验。（文：太平洋汽车网 郭睿）