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什么是汽车芯片?汽车主控芯片剖析

来源:开云棋牌官网最新    发布时间:2024-03-04 12:55:06

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  百年汽车行业正在经历大变革时代,汽车向电动化、智能化转化是大势所趋,车联网、新能源、智能化、无人驾驶四个领域趋势带来了新的芯片需求,也为国内新进芯片企业进入汽车领域带来全新的产业机遇。

  我们常说的汽车芯片,即“车规级芯片”,指技术标准达到车规级,完全满足汽车电子元件的规格标准与“车规认证”,应用于汽车控制的芯片,相当于现代化汽车的“大脑”。 很多人对芯片重要性的认识或来源于消费级电子科技类产品,一枚小芯片就能实现强大的功能。如今的汽车功能越来越强大,越来越智能,都可以归因于汽车芯片的应用。 从整个芯片行业的等级规划区分来看,分别有军工级、车规级、工业级和消费级,其中车规级芯片对于可靠性、一致性和稳定能力要求更高,仅次于军工级。车规级芯片与消费级芯片有很大不同,车规级芯片需要面临更恶劣的环境,需要适应-40℃到-150℃的极端温度,高振动、多粉尘、有电磁干扰,湿度要适应0%-100%,一般车规级芯片的设计寿命为15年或20万公里。

  汽车芯片已经大范围的应用在动力系统、车身、座舱、底盘和安全等诸多领域。而汽车芯片与计算、消费电子芯片不同的是,汽车芯片很少单独亮相,都是内嵌在各大功能单元中,而且多数场合是核心。 从应用环节上,汽车芯片大致分为以下几类,主控芯片、存储芯片、功率芯片、信号与接口芯片、传感器芯片等。主控芯片,负责计算与控制,包括MCU芯片和SoC芯片等,如发动机、底盘和车身控制,以及中控、辅助驾驶(ADAS)和无人驾驶系统等;负责功率转换的IGBT功率芯片,一般应用于电动车的电源和接口;传感器芯片,大多数都用在各种雷达、气囊、胎压监测。

  根据海思在2021中国汽车半导体产业大会发布的数据,汽车智能化+电动化时代开启,带动汽车芯片量价齐升,预计汽车半导体占比汽车总成本在2030年会达到50%。电动化+智能化趋势下,带动主控芯片、存储芯片、功率芯片、通信与接口芯片、传感器等芯片加快速度进行发展,芯片单位价值不断的提高, 整车芯片总价值量不断攀升。

  假设传统汽车需要的半导体芯片为500~600颗芯片/辆,新能源汽车需要的半导体芯片为1000~2000颗芯片/辆。

  以2020年传统汽车销量7276万台测算,新能源汽车324万台测算,整体全球需要的汽车芯片为每年439亿颗。预计2026年传统汽车销量每年6780万台测算,新能源汽车4420万台测算,整体全球需要的汽车芯片增加为每年903亿颗。预计2035年传统汽车销量2400万台测算,新能源汽车9600万台测算,整体全球需要的汽车芯片增加为每年1285亿颗。

  汽车主控芯片用来生成汽车主要控制信号的计算和生成功能。主控芯片通过接受 各类传感器搜集到的信号,进行计算相对的处理解决措施,并将驱动信号发送给对应的控制模块。因此主控芯片相当于汽车芯片群的“中枢”。 (1)主控芯片—MCU芯片:汽车电子控制单元ECU的核心部件 MCU(Microcontroller Unit)即微控制器,也被称为单片机,是将计算机所包含的CPU、存储器、I/O 端口、串行口、定时器、中断系统、特殊功能寄存器等集成在一颗芯片上,将其应用在不一样的产品里,以此来实现对产品的运算和控制。车载MCU是汽车电子控制单元(ECU)的核心部件,负责各种信息的运算处理,大多数都用在车身控制、驾驶控制、信息娱乐和驾驶辅助系统。

  汽车电子化智能化程度的加速,汽车ECU的数量也在快速上升,驱动MCU市场需求的增长。算力随着智能化提升不断的提高从L1(无人驾驶级别)

  <1tops算力到l5(无人驾驶级别)1000+tops算力推动主控芯片高速增长。ecu中均需要mcu芯片,通常汽车中一个ecu负责一个单独的功能,配备一颗mcu,也会出现一个ecu配备两颗mcu的情况,而与传统燃油车相比,新能源车丰富功能提高,对mcu性能、功耗、数量的需求都有所提升。传统汽车单车会平均用到70个左右,而新能源汽车则需要用到300多个。 汽车mcu芯片市场规模预测随着新能源汽车渗透率不断上涨,全球车规级mcu市场规模也随之增长。2020年全球车用mcu市场规模为62亿美元。2021年,汽车mcu需求旺盛,市场规模大幅增长23%,达到76.1亿美元;预计2025年,市场规模预计将达到近120 亿美元,对应2021-2025年复合平均增速为14.1%。 我国车规级mcu市场规模同样保持稳定增长,2021年我国车规级mcu市场规模达30.01亿美元,同比增长13.59%, 预计2025年市场规模将达42.74亿美元。

  (2)主控芯片—SoC:集合AI加速器的系统级芯片,应用于汽车智能座舱与无人驾驶 SoC芯片的全称叫做:System-on-a-Chip,中文的的意思就是“把系统都做在一个芯片上”。汽车电子功能依赖于车载芯片实现,随着ADAS的落地和L3及以上级别自动驾驶的成熟,传统中央计算CPU不足以满足智能汽车的算力需求,将CPU与GPU、FPGA、ASIC等通用/专用芯片异构融合、集合AI加速器的系统级芯片(SoC)应运而生,大致上可以分为智能座舱芯片与无人驾驶芯片。 根据IHS数据,预计2025年全世界汽车SoC市场规模将达到82亿美元,并且L3级别以上无人驾驶预计2025年之后开 始大规模进入市场,配套高算力、高性能SoC芯片将会带来极高附加值,有望带动主控芯片市场快速扩容。

  据分析报告说明,预计全球智能座舱市场在2022年将达到438亿美元。随只能座舱从电子座舱逐步演化为第三生活空间,“一芯多屏”的座舱方案成为未来趋势。 顺应智能座舱多传感器融合、多模交互及多场景化模式发展的演进趋势,作为处理中枢的座舱SoC要一直发展突破。因此,座舱SoC的算力将不断的提高,据IHS Markit,预计2024年座舱NPU算力需求将是2021年的十倍, CPU算力需求是2022年的3.5倍。同时,芯片本身也将朝小型化、集成化、高性能化的方向发展。

  现在软件定义汽车,特别是座舱系统日益开放之后,移动端应用大批量向座舱进行迁移,所以在单个芯片上的操作系统数量会是以前的3~5倍。同时,由于以前一个中控可能只运行一个系统,支持一块屏幕,而现在的座舱需要支持多个操作系统、多块屏幕,好处是整个应用程序会是传统汽车的50~100倍,但也导致了整个软件定义汽车的复杂度呈几何级提升。 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,还有抬头显示、360度环视+自动泊车辅助,语音助手也必不可少,同时也会有驾驶员监测系统和乘客监视系统、虚拟空调面板等等。 无人驾驶芯片:算力基础决定无人驾驶的等级高度

  无人驾驶芯片一方面需要满足更高的安全等级,另一方面随着无人驾驶等级的提升,对自动驾驶芯片运算能力的要求也不断的提高。只具备CPU处理器的芯片难以满足算力需要,无人驾驶芯片会往集成CPU+XPU的异构式SoC方向发展,XPU包括GPU/FPGA/ASIC等。 GPU、FPGA、ASIC各有所长,GPU适合数据密集型应用进行计算和处理,FPGA通过冗余晶体管和连线实现逻辑可编辑,而ASIC是面向特定用户的算法需求设计的专用芯片。NPU作为ASIC的一种,在电路层模拟神经元,通过突触权重实现存储和计算一体化。一条指令就可以完成GPU上百条指令的功能,提高运行效率。NPU目前已经被多家厂商广泛采用,若未来无人驾驶算法实现统一,ASIC/NPU有望 成为最高效的无人驾驶芯片解决方案。

  当前多家头部公司实现L2-L5全覆盖,英伟达在算力方面更加领先,超过1000tops。国内能耗比更好(地平线、黑芝麻等)。SoC厂商方面,晶晨股份、瑞芯微、富瀚微加速布局汽车芯片。

  中国汽车芯片产业处于蒸蒸日上期,从中国上市公司的公开信息能够正常的看到,目前参与到汽车芯片的中国公司有:主控芯片,包括了晶晨股份、瑞芯微、富瀚微、兆易创新、中颖电子、全志科技、复旦微电、紫光国微、安路科技等;功率半导体的公司则有:闻泰科技、东微半导、斯达半导、士兰微、时代电气、华润微、宏微科技、新洁能、扬杰科技、中芯国际、华虹半导体等;模拟芯片的公司有:圣邦股份、思瑞浦、纳芯微、艾为电子、上海贝岭、力芯微等;传感器芯片的公司有韦尔股份、格科微等;存储芯片的有北京君正、兆易创新、复旦微电、普冉股份、聚辰股份等。 国行标准陆续出台,指导行业发展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》,2022年7月份完成了《汽车芯片标准体系建设研究成果》。根据工信部的要求,工作组研究制定了《国家汽车芯片标准体系建设指南(草案)》,目前已经提交给工信部,预计该指南的征求意见稿将择机向行业公开来征求意见,汽车芯片国行标准有望在十四五期间会陆续得到落地、研制和应用。

  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,智能汽车领域,国内本土品牌具有渠道优势和较高的性价比,逐渐打开市场。未来,我国在高端供应链中不断突破并掌握核心技术,使中国制造业向高端供应链攀爬,加速进口替代,从而促进行业进一步发展。

  中国新能源汽车大发展为汽车芯片提供广阔市场从市场层面来看,下游市场带来强劲需求。新能源汽车的推广势在必行,未来也将继续全力发展。与庞大的机动车保有量相比,新能源汽车占比仍有很大的发展空间,随着新购、更换等需求推动,新能源汽车的保有量也将逐步提升,这将为汽车芯片带来带来非常大的市场需求,推动行业发展。

  日前,根据公开多个方面数据显示,华为技术有限公司新增两条专利信息,这中间还包括“一种车辆操控方法以及相关设备”和“一种热管理系统及电动车”。 根据专利摘要显示,首项专利实施例提供了一种车辆操控方法及相关设备,能应用于车联网,使得停车场服务器控制车辆,车辆只有在验证了控车指令为经过车企服务器授权的控车指令后才能执行该控车指令,降低其安全风险隐患;第二项专利提供了一种热管理系统及电动车。 尽管华为一直声称“不造车”,但华为在汽车相关领域的举措一直未断,尤其是对智能化的发力。在今年的北京车展上,华为就已经展示了自家汽车业务,这中间还包括自动驾驶方案、激光雷达、座舱SoC、鸿蒙车载系统、充电模组、七合一电驱系统,此次新申请的专利便是华为在车联

  华为新增两项汽车专利 /

  电子巡更不管是作为安防产品还是作为办公产品都是边缘化的产品,不是很主流,但同时又是缺一不可的。电子巡更产品的意义更多的是一种监管的作用,监管巡逻人员是否在按要求巡视,严格来说是脱离于安防产品之外的产品。电子巡更管理系统是安防中的必备系统,因没有任何电子技防设备能取代保安,而保安最主要的安全防范工作就是巡更。随着生物识别技术的引入,智能化技术不断注入电子巡更系统。     电子巡更起步晚     电子巡更系统由于起步晚,发展的初期不太规范,对技术及资金实力的要求不高,因此整个行业的进入壁垒相比来说较低,新进入者较多。与此同时,电子巡更系统的一直在升级及经营方式灵活等特点,使得该行业聚集了众多投资小、规模小的企业。不过

  一、监狱现状 我国目前的监狱人员管理现在的状况,多数还停留在以狱警巡查加摄像机监视报警的阶段,人工作业仍占绝大比重,信息化程度比较低,而信息采集仍然只是单纯依靠手工输入,无法将信息系统和在押人员真正的关联起来。由于目前监狱管理上的水准不断导致一系列恶性越狱事件的发生,如:陕西汉中、安徽界首、呼和浩特、湖南常德、防城港、阜阳市等等越狱事件,给社会造成极大危害,为防止越狱事件的再次发生,防止犯罪分子再次危害社会,使监狱的智能化建设变得易异常迫切。RFID技术在国内急速发展给监狱智能化建设带来新的契机,为提高监区管理工作的信息化水平,推动犯人管理工作向制度化、规范化、实时化发展,确保监区安全稳定,逐步实现监区“智能全方位定位”奠定了坚实基础。

  你是否想过有这样一辆汽车:它会在你早上8点出发上班的时候自动开到在你的楼下,自动实时查询各路段交通情况,避开拥堵路段,准时将你送达上班地点。由于使用电池供电,没了汽油刺鼻的气味,当电池电量不足时,它会寻找就近的充电站,迅速完成充电。   随着 汽车电子 技术的进步,汽车智能化程度正大幅提高。以炙手可热的自动驾驶为例,吸引了包括谷歌、苹果、百度等科技巨头的参与,推动了汽车电子技术的快速发展。汽车正在快速普及,对汽车的关注也经历了从“汽车外形”到智能汽车的改变,不仅要享受驾驶的速度与激情,更要享受驾驶的快乐与舒适。   2016年3月15-17日 慕尼黑上海电子展 、慕尼黑上海电子生产设备展将携手专门打造针对汽车应用领域的“

  0 引言 随着网络时代的到来,internet已成为重要的基础信息设施,这方面的技术进步对于社会的各个方面产生了积极影响,很多领域都在不断探索开发和利用网络资源。从目前的情况看,大部分接入方式仍以PC作为网关来连接,然而这种情况一般用于大型工业集散控制系统,如果用于一般的信息家电接入而额外增加一台,必然会给产品带来高昂的成本,从产品的经济实用方面来看并不切实可行。用嵌入式设备将信息家电接入的方式则很好地解决了这一问题。所谓嵌入式设备一般是由嵌入式微处理器、外围设备、特定的网络协议以及应用程序等各部分组成,用于实现对信息家电的远程控制、监视和管理功能,它代替了传统的PC机或网关设备,在数据量不大的情况下能够符合要求,具有

  的嵌入式设备解决方案 /

  2020年5月26日,比亚迪公告称,比亚迪半导体有限公司(简称“比亚迪半导体”)以增资扩股的方式成功引入战略投资者,投资者共向比亚迪半导体合计增资人民币19亿元,其中人民币7,605万元计入比亚迪半导体新增注册资本,人民币18.24亿元计入比亚迪半导体资本公积,本轮投资者合计取得比亚迪半导体增资扩股后20.2%股权。 值得注意的是,4月份,比亚迪刚发布公告称,其全资子公司深圳比亚迪微电子有限公司的内部重组已于近期完成,比亚迪微电子已正式更名为比亚迪半导体有限公司,比亚迪半导体拟以增资扩股等方式引入战略投资者。两次公告时间相差仅为42天,比亚迪方面表示,此次内部重组和引入战略投资者,除了扩充其资本实力,实现产能扩张,加速业务发展

  “国产化替代”步伐加快 /

  前言 每一次神舟载人飞船和SpaceX卫星的发射升空,都能吸引众多人关注。对于这些神秘的航天飞信器,你知道它们的信息都是怎么处理的吗?航天飞行器信息的处理依靠CPU/FPGA,而指令的执行则凭借存储器。目前市场上大多数售卖主芯片的厂商都是靠存储器起家的。Excelpoint世健公司的工程师Wolfe Yu在此对存储的分类以及它们各自的优劣进行了科普介绍。 半导体存储器功能分类 半导体存储器是一种能存储大量二进制信息的半导体器件,半导体存储器种类很多,一般按功能来分,可以分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)。 ROM结构简单,断电以后数据还保留着;重新上电,读出来的数据还能恢复成原来的样子。 图1

  CPU/FPGA存储及单粒子翻转科普 /

  Strategy Analytics 汽车电子服务发布最新研究报告“汽车芯片厂商2008年市场份额更新”。报告指出,在规模为184亿美元的汽车芯片市场中,飞思卡尔失去其先前绝对领先地位,其目前9.5%的市场份额,与竞争对手英飞凌不相上下。 作为汽车芯片市场的早期进入者和创新者,飞思卡尔先前一直遥遥领先于其主要竞争对手。飞思卡尔目前遭遇重大挫折,究其原因,是因为相对于英飞凌和其他竞争对手,飞思卡尔的更多收入来自于美国汽车电子市场,而美国是最先受到全球经济危机冲击的国家。 华尔街金融危机引发信贷紧缩,造成消费者信心指数下滑,首先受到冲击的是美国市场的新车销售和产能,导致2008年第四季度汽车需求量显著下降。Stra


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