进入芯片企业,进入轿车职业,需求经过美国轿车电子委员会AEC(AutomosCouncil)等等一系列的规范测验,还要经过ISO/TS 16949的质量验证。
车规级芯片需求经过的认证进程,可靠性规范 AEC-Q100、质量办理规范ISO/TS 16949、功用安全规范ISO26262等。
主控芯片巨子具有较强的AI核算优势,功用芯片厂商具有丰厚的轿车工业链经历,两大阵营之间吞并收买及联盟协作频发。
到现在,英伟达已与全球370+整车厂、一级供货商到达协作;英特尔收买Mobileye切入轿车工业;高通曾目的收买恩智浦等。
智能驾驭触及人机交互、视觉处理、智能决议方案等,中心是 AI算法和芯片。随同轿车电子化提速,轿车半导体加快生长,2017 年全球商场规模 288 亿美元(+26%),远高于整车销量增速(+3%),其间占比最高的为功用芯片MCU(66 亿美元,占比 23%),随后还包含功率半导体(21%)、传感器(13%)等。
轿车半导体按品种可分为功用芯片 MCU(Microcontroller Unit)、功率半导体(IGBTMOSFET等)、传感器及其他。依据Strategy Analytics,在传统燃油轿车中,MCU 价值量占比最高,为23%;在纯电动车中,MCU 占比仅次于功率半导体,为11%。DIGITIMES猜测,功用芯片MCU商场规模有望从2017年66亿美元稳步提高至2020年72亿美元。
传统轿车的功用芯片仅适用于发动机操控、电池办理等部分功用无法满意高数据量的智能驾驭相关运算。
近年来,随同智能驾驭浸透率提高,全球芯片巨子纷繁进军轿车工业,推出具有AI核算才能的主控芯片。主控芯片商场规模有望快速生长,IHS猜测2020年可达40亿美元。
主控芯片巨子具有较强的AI核算优势,功用芯片厂商具有丰厚的轿车工业链经历,两大阵营之间吞并收买及联盟协作频发。
到现在,英伟达已与全球370+整车厂、一级供货商到达协作;英特尔收买Mobileye切入轿车工业;高通曾目的收买恩智浦等。
智能驾驭触及人机交互、视觉处理、智能决议方案等,AI算法和芯片是中心。据恩智浦核算,现在一辆高端轿车现已搭载逾越1亿行代码,远超飞机、手机、互联网软件等,未来随同主动驾驭的浸透率及等级提高,轿车搭载的代码行数将出现指数级增加。
主动驾驭软件核算量现已到达10个TOPS(Tera Operations Per Second,万亿次操作每秒)量级。传统轿车MCU的算力难以满意主动驾驭轿车的核算要求,GPUFPGAASIC等AI芯片进入轿车商场。
全球无人驾驭领导者包含谷歌、百度、特斯拉、奥迪等,从这些厂商的主动驾驭主控模块的SoC芯片架构或可一窥轿车芯片发展方向。
百度 Apollo:恩智浦/英飞凌/瑞萨MCU+赛灵思FPGA/英伟达GPU。百度无人驾驭样车选用 IPC(工控机)方案,但工控机的体积和功耗难以满意量产化要求,因此百度也推出了适合于量产的域方案。将各个传感器的原始数据接入到SensorBox中,在Sensor Box中完结数据的交融,再将交融后的数据传输到核算途径上进行主动驾驭算法处理。
百度主动驾驭专用核算途径ACU(Apollo Computing Unit)界说了三个系列产品:MLOC(高精定位,MCU)、MLOP(高精定位+环境感知,MCU+FPGA)、MLOP2(高精定位+环境感知+决议方案规划,MCU+GPU)。
特斯拉:从Mobileye ASIC到英伟达GPU。2014 年特斯拉发布Autopilot 1.0,搭载1个前置摄像头、1个后置倒车摄像头(不参加辅佐驾驭)、1个前置雷达、12个超声波传感器,视觉芯片选用MobileyeEyeQ3,主控芯片选用NVIDIA Tegra 3。
2016年末特斯拉发布Autopilot 2.0,搭载3个前置摄像头(不同视角广角、长焦、中等)、4个侧边摄像头(左前、右前、左后、右后)、1个后置摄像头、1个前置雷达(增强版)、12个超声波传感器(传感间隔增加一倍),主控芯片选用NVIDIADrive PX 2,处理速度为Autopilot 1.0的40倍。
奥迪:Mobileye ASIC英伟达GPU+Altera FPGA+英飞凌MCU的多芯片集成方案。全新奥迪A8公开了自己的zFAS操控器方案。zFAS共有四块高功用的处理器:1)Mobileye的EyeQ3担任视觉信息处理,包含交通标志辨认、行人辨认、磕碰提示、车道线)英伟达的Tegra K1 SoC担任360°环视印象;3)Altera的Cyclone5 FPGA担任传感器交融、地图交融、辅佐泊车等;4)英飞凌的Aurix系列MCU用于交通拥堵操控、辅佐驾驭等。
在轿车主控芯片范畴,GPU仍将坚持通用轿车主控芯片的干流位置,FPGA作为有用弥补,ASIC将成终极方向。
当时人工智能及智能驾驭算法没有定型,GPU作为通用加快器,估计仍将在适当长一段时刻内坚持其轿车主控芯片的干流位置;FPGA作为硬件加快器,料将成为GPU的有用弥补;将来假如悉数或部分智能驾驭算法得以固化,ASIC将成为最优性价比的终极挑选。
英伟达收入净利润快速增加,轿车为长时刻动力。英伟达是GPU范畴龙头,终年坚持超70%市占率。英伟达2018财年(对应2017天然年)收入97.1亿美元,同比+40.6%;净利润30.5亿美元,同比+82.9%。
英伟达数字座舱核算机Drive CX:运用先进3D导航、高分辩率数字外表组、天然语音处理及图画处理完结驾驭辅佐功用。Drive CX的内核是根据Maxwell架构的Tegra X1 SoC,此外还有选装备为Tegra K1 SoC。
DRIVE CX的首要功用包含:1)天然语言处理,经过语音辨认完结地址查询、呼叫联系人等功用;2)3D导航和信息文娱,为很多运用程序供给高分辩率、高帧率的图形显现;3)全数字外表组,经过外表组或昂首显现HUD供给丰厚的图形显现;4)盘绕视觉,运用杂乱的运动康复结构技能和先进的拼接技能,改进鱼眼镜头的图画烘托、削减重影现象,并可在高精密模型中烘托出一辆虚拟轿车,完结逼线)对接AndroidAuto,具有Android智能手机iPhone的驾驭员能够轻松拜访自己的移动设备,与地图、查找和音乐等运用进行互动。
英伟达主动驾驭轿车途径Drive PX:将深度学习、传感器交融和盘绕视觉相结合,力求改动驾驭体会。Drive PX的首要功用包含:1)传感器交融,能够交融来自12个摄像头、激光雷达、毫米波雷达和超声波传感器的数据;2)核算机视觉和深度神经网络,适用于运转DNN(Deep Neural Network,深度神经网络)模型,可完结智能检测和盯梢;3)端到端高清制图,可快速创立并不断更新高清地图;4)软件开发东西包DriveWorks,包含了可供参考的运用程序、东西和库模块。
英特尔传统事务增加乏力,进军轿车范畴发明成绩新增加点。英特尔曾经是世界上最大的半导体芯片制作商。
据PassMark核算,2017Q1英特尔占有全球CPU职业的商场比例为80%。近年跟着智能手机的鼓起与个人电脑商场的景气下降,芯片主业收入增速显着下降,公司经营收入被逾越。公司曾测验出产了手机处理器但最终体现失利,并不得不解散了担任该事务的部分。
近年来,英特尔经过很多收买活跃布局无人驾驭、物联网、人工智能、VR等新式范畴,发明成绩的新增加点,力求完结从传统芯片制作商向多元解决方案供给商转型。
英特尔收买Mobileye:全球视觉ADAS领导者。Mobileye是全球视觉ADAS商场领导者之一,把握ADAS商场80%比例,具有丰厚的视觉ADAS产品。Mobileye的专有软件算法和EyeQ芯片能对视觉信息进行详细剖析并猜测与其他车辆、行人、自行车或其他障碍物的或许磕碰,还能够检测路途符号、交通标志和交通讯号灯。
到2017年末,Mobileye的产品现已被用于27个整车厂的313款车型,当年出货量870万颗。2017年3月英特尔以153亿美元收买Mobileye,打造英特尔车队。车队将包含各种轿车品牌和车型,以展现其多功用性和适应性。L4级车辆将被布置在美国、以色列和欧洲进行测验。
英特尔收买Altera:主动驾驭FPGA芯片现已量产。现在全球FPGA商场首要被Xilinx和Altera分割,算计占有近90%的商场比例,算计专利到达6000多项。
Altera的FPGA产品共有四大系列,分别是顶配的Stratix系列(近万美元)、本钱与功用平衡的Arria系列(2000~5000美元)、廉价的Cyclone系列(10~20美元)、以及MAX系列CPLD。英特尔2015年宣告完结对Altera的收买,协助高速增加的数据中心与IoT事务。
高通传统事务收入下滑,活跃进行新式工业布局。高通为全球智能手机SoC龙头。
在轿车范畴,高通供给的解决方案包含:1)车载资讯体系,为轿车优化拟定的蜂窝网解决方案;2)驾驭数据途径,智能搜集和剖析来自不同轿车传感器的数据,使轿车完结精准定位,监控和学习驾驭形式,感知周围环境,现已精确与外界同享此途径的信息;3)资讯文娱,供给3D导航、在线媒体播映和驻车辅佐支撑,以及语音、人脸和终端辨认等功用;4)电动轿车无线充电,推出Qualcomm Halo WEVC无线充电解决方案。
高通推出车载信息文娱体系解决方案。骁龙轿车途径信息文娱体系现分为极简(Select)、高端(High)和尖端(Premium)方案。
极简方案能够支撑3个显现屏,包含信息文娱体系、外表和昂首显现(HUD);高端层级能够支撑多达4个显现屏,副驾驭或后座文娱能够具有独自的屏幕,一起还支撑尖端音频、低时延无线传输高清视频、环视处理,深度学习与核算机视觉处理可分辩邻近的障碍物和行人;尖端方案能够支撑多达6个显现屏,包含外表、信息文娱体系、HUD、副驾驭、后座(两个不同的屏幕)。
2017年CES展上,参展的玛莎拉蒂硬件上搭载定制的骁龙轿车解决方案,包含骁龙轿车级处理器、Gobi3G/4GLTE无线调制解调器、Wi-Fi蓝牙模块等。另一辆参展车克莱斯勒Portal,设备了松下车载文娱概念体系,此体系将以最新版别的安卓轿车以及高通公司骁龙芯片为作业根底 。
骁龙X16 LTE调制解调器支撑高达1Gbps的峰值,有助于满意下一代智能网联轿车的衔接需求和运用事例,包含高清地图更新、实时交通和路况信息的衔接导航、软件晋级、Wi-Fi热门和多媒体流。
此外,高通于2017年9月推出了根据第三代协作伙伴方案(3GPP)版别14规范的全球首款蜂窝车到车(C-V2X)商用解决方案,高通9150 C-V2X 芯片组。该芯片组包含运转智能交通体系(ITS)V2X 仓库的运用处理器以及硬件安全模块(HSM),估计在2018年下半年上市,最早于 2019 年完结量产并向车厂供货。C-V2X一起支撑 DSRC和LTE通讯,为车辆供给周围环境信息、非视距(NLOS)场景下的信息。
功用芯片商场较为老练、格式较为安稳。据Strategy Analytics核算,2016年全球车载MCU设备量超25亿,均匀每辆轿车设备25~30个 MCU。2016年全球轿车MCU商场TOP5分别为恩智浦(14%)、英飞凌(11%)、瑞萨电子(10%)、意法半导体(8%)、德州仪器(7%)。
比较于消费芯片及一般工业芯片,轿车芯片的作业环境更为恶劣:温度规模可宽至-40~155℃、高振荡、多粉尘、电磁搅扰等。因为触及人身安全问题,轿车芯片关于可靠性及安全性的要求也更高,一般规划寿命为15年或20万公里。“车规级”芯片需求经过苛刻 的认证流程,包含可靠性规范 AEC-Q100、质量办理规范ISO/TS 16949、功用安全规范ISO26262等。
一款芯片一般需求2~3年时刻完结车规认证并进入整车厂供应链;而一旦进入之后,一般也能具有长达5-10年的供货周期。高安全与高可靠性规范、长供货周期、与中下游零部件厂商和整车厂持久的协作关系是现在轿车芯片格式安稳的首要原因。
功用芯片商场格式亦存变数:1)传统功用芯片厂商在坚持原有比例的根底上,活跃拓宽主控芯片,如恩智浦Bluebox、英飞凌Aurix、瑞萨R-Car等;2)功用芯片厂商之间经过吞并收买整合优势,如恩智浦收买飞思卡尔、英飞凌目的收买意法半导体等;3)半导体巨子亦期望经过收买功用芯片厂商获取车载技能及途径经历,如英特尔收买Mobileye,高通曾目的收买恩智浦等。
恩智浦:供给完好轿车半导体解决方案,Bluebox 途径支撑L4级主动驾驭。
轿车电子布局:恩智浦轿车半导体产品掩盖MCU和MPU、车载网络、媒体和音频处理、智能电源驱动器、动力与电源办理、传感器、体系根底芯片、驾驭员辅佐收发器、轿车安全等。
主动驾驭途径:恩智浦BlueBox是一款主动驾驭开发途径,集成了S32V234轿车视觉和传感器交融处理器、S2084A嵌入式核算处理器、S32R27雷达微操控器。BlueBox可完结多传感器交融(毫米波雷达、视觉、激光雷达、车联网),支撑 L4级主动驾驭,功耗小于40W,算力达90,000 DMIPS(Dhrystone Million Instructions executed Per Second,百万条指令每秒)。
视觉芯片:S32V234视觉处理器,具有CPU(4颗ARMCortexA53和1颗M4)、3D GPU(Vivante GC3000)和视觉加快单元(2颗APEX-2vision accelerator),支撑4路摄像头。可用于前视摄像头、后视摄像头、环视体系、传感器交融体系等,能实时3D建模,核算才能为50GFLOPs。一起,S32V234芯片预留了支撑毫米波雷达、激光雷达、超声波的接口,可完结多传感器数据交融,最高可支撑ISO26262ASIL-C规范。
雷达芯片:S32R27雷达处理器,选用两个e200z7 32位 CPU 和两个32位锁步形式e200z4,能够支撑自适应巡航操控、智能大灯操控、车道违背正告和盲点勘探等功用。
轿车电子布局:英飞凌轿车半导体产品掩盖车身半导体、轿车安全、底盘总成、动力总成、混合动力轿车和电动车、有源天线等。
主动驾驭途径:英飞凌推出Aurix主动驾驭域操控器,可完结传感器信号交融(雷达、摄像头、超声波和激光雷达)、核算最佳驾驭战略,并触发轿车中的执行器,支撑增强型ADAS功用,如交通辅佐、自主避障等。
视觉芯片:可完结车道违背预警、前向磕碰预警、交通标志辨认、行人辨认等ADAS功用。
雷达芯片:1)77GHz长途雷达体系,选用 SiGe(硅锗)技能确保高频功用和耐用性,可用于避撞体系;2)24GHz近/中程雷达体系,相同选用SiGe(硅锗)技能,可用于盲点监测体系。
车内3D摄像头芯片:英飞凌推出3D图画传感器芯片Real3系列产品,选用飞翔时刻(ToF)相机丈量3D环境,可辨认驾驭员行为并将此信息传递给ADAS,还能够提高HMI体会如手势辨认等 。
轿车电子布局:瑞萨轿车半导体产品掩盖片上体系(SoC)、电源办理、电池办理、功率器材、通讯器材、视频和显现等。
主动驾驭途径:瑞萨推出主动驾驭SoC R-Car,选用ARM CPU和PowerVR GPU,可扩展的硬件途径可掩盖入门级(R-Car E系列)、中级(R-Car M系列)及高档(R-Car H系列),支撑多种开源软件(安卓、QNX、Linux、Windows、Genivi等)。此外,还有车外摄像头芯片(R-Car V系列)、车内摄像头芯片(R-Car T系列)、智能座舱芯片(R-Car D系列)、车联网芯片(R-Car W系列)等。
轿车电子布局:意法半导体的轿车半导体产品掩盖高档辅佐驾驭体系ADAS、车身舒适体系、底盘和安全体系、新动力轿车、文娱体系、移动服务、动力体系、通讯和网络等。
视觉芯片:可用于前视、后视、侧视、以及车内摄像头的信号处理。此外,意法半导体与Mobileye协作开发EyeQ系列芯片,担任芯片制作技能、专用存储器、高速接口电路和体系封装规划,以及全体安全架构规划。
雷达芯片:1)77GHz长途雷达体系,STRADA770 单芯片收发器,可掩盖76-81GHz,可用于自适应巡航ACC、主动制动AEB、磕碰预警FCW、换道辅佐LCA、行人检测PD等功用;2)24GHz短程雷达体系,STRADA431芯片,包含一个发射器和三个接收器,适用于盲区检测BSD、换道辅佐LCA、泊车辅佐PA、倒车侧方检测RCTA、磕碰缓解制动CMB等。
车联网芯片:根据DSRC的V2X解决方案,意法半导体和以色列V2X厂商Autotalks于2014年开端协作研制V2X芯片组。在2018CES上展出的V2X解决方案整合了意法半导体的Telemaco3车载信息服务途径和Autotalks的CRATON2芯片组。
轿车电子布局:德州仪器的轿车半导体产品掩盖高档辅佐驾驭体系ADAS、信息文娱体系与外表组、车身电子设备与照明、HEV/EV和动力体系等。
主动驾驭途径:德州仪器ADAS首要产品是TDAx系列,包含TDA2x、TDA3x、TDA2Eco三款SoC,根据异构硬件和通用软件架构,可供给可扩展的开放式ADA解决方案。TDA2x于2013年10月发布,首要面向中到中高档商场,装备了2颗ARM Cortex-A15内核与4颗Cortex-M4内核、2颗TI定浮点C66xDSP内核、4颗EVE视觉加快器中心,以及ImaginationSGX544GPU,首要运用于前置摄像头信息处理,包含车道报警、防撞检测、自适应巡航以及主动泊车体系等。
TDA3x于2014年10月发布,首要面向中到中低级商场,其缩减了包含双核A15 及SGX544GPU,首要运用在后置摄像头、2D或2.5D环视等,可支撑车道线辅佐、自适应巡航操控、交通标志辨认、行人与物体检测、前方防磕碰预警和倒车防磕碰预警等多种ADAS算法。
传感器芯片:包含摄像头芯片(前视、后视、侧视、环视)、雷达芯片(长途、短程、多形式)、扫描激光雷达芯片、超声波芯片,以及传感器交融芯片等。
轿车从“功用机”进化为“智能机”,从“轿车电子”到“无人驾驭”。战略看好智能驾驭工业链中轿车芯片为其间的中心元器材。
从全球规模看,布局轿车芯片工业的巨子公司包含:英伟达、英特尔、高通等;潜在的吞并收买标的包含:英飞凌等。国内公司从车载文娱体系等安全等级要求较低的产品下手,有望逐步从后装浸透至前装、从国产整车厂浸透至合资车厂。
本文收拾来历:车规级芯片之于智能轿车,发动机之于传统轿车
Insights的猜测,2016年至2021年期间,轿车电子体系销售额年复合增加率约为5.4%,在六大首要运用分类中高居榜首。2018年
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的出资大、周期长,假如没有满足的盈余确保,其实是很难支撑开发下一代的技能和产品的。而
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