新闻资讯

\ News

行业资讯

当前位置:首页 > 新闻资讯 > 行业资讯 > 详情

这次卡住汽车产业“脖子”的为什么是车规级芯片?

发布时间:2023-01-16 浏览:268次

去年末汽车芯片短缺扼住了汽车行业的咽喉,这场行业性的供应短缺再次让人们见识了汽车芯片的重要性,有关部门也对此高度重视。

工业和信息化部装备工业一司、电子信息司与主要汽车芯片供应企业代表进行了座谈交流。工信部装备工业一司、电子信息司建议汽车芯片供应企业高度重视中国市场,加大产能调配力度,提升流通环节效率,与上下游企业加强协同,努力缓解汽车芯片供应紧张问题,为中国汽车产业平稳健康发展提供有力支撑。

相对于对消费级电子芯片的理解,人们似乎对汽车芯片的“杀伤力”存有疑惑。汽车芯片是车规级芯片的通俗叫法,在现代化的汽车产品上,汽车芯片相当于“大脑”。

“随着传统汽车向新能源汽车和智能网联汽车的发展,所搭载的芯片越来越多,对智能性的要求也在提高,此前需靠驾驶员判断的东西现在慢慢交给芯片,这样汽车对芯片的使用量就会越来越多,并且对芯片的算力要求也会越来越高。”中国汽车工业协会副总工程师许海东表示。

等级仅次于军工级,汽车芯片种类繁多

受制于去年末全球汽车芯片供应紧张,不少大牌车企不得已采取减少,甚至停产的措施来应对,包括大众汽车、福特汽车、通用汽车、本田汽车、斯巴鲁、日产汽车等在内的全球汽车厂商都出现了被迫减产的情况。

很多人对芯片重要性的认识或来源于消费级电子产品,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划分来看,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、一致性和稳定性要求更高,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,要求可靠性更高,车规级芯片的要求更为严格。”许海东表示,“因此对芯片厂家的汽车芯片生产线要求也更为严格,车规级芯片的生产线可以改造生产其他芯片,但生产其他芯片的生产线无法轻易改造生产车规级芯片。”

从分类上来看,汽车芯片大致分为以下几类,一是负责算力的控制芯片,也就是处理器和控制器芯片,如发动机、底盘和车身控制,以及中控、辅助驾驶(ADAS)和自动驾驶系统等;二是负责功率转换的IGBT功率芯片,一般应用于电动车的电源和接口;三是传感器芯片,主要用于各种雷达、气囊、胎压监测。汽车芯片也可以分为主控芯片、功能芯片、功率芯片和传感器芯片。

从车规级芯片的要求来看,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。从架构方面来看,车规级芯片需要有独立的安全岛设计,在关键模块、计算模块、总线、内存等,都有ECC、CRC的数据校对,为车规级芯片提供功能安全。

一般来看,一款车规级芯片需要2-3年的时间完成车规认证并进入整车厂供应链,一旦进入后,一般拥有5-10年的供货周期。

汽车芯片相当于汽车大脑,高端车型要装150多种芯片

从1908年第一辆福特T型车下线走出车间,人们形成了对传统汽车的固有认知:“四把椅子+四个轮子+发动机”。这样的认知一直持续到1977年。通用汽车在1977年首次在汽车上搭载电子控制单元(ECU),实现了速度、油箱、里程和发动机等信息的显示。

随后的时间里,车规级芯片在汽车中的重要性不断提高,一辆车不仅可以更快地完成从始发地到目的地的驾驶,还具有娱乐、导航等辅助功能。而二十多年前,汽车开始进入电控时代,如今一辆普通汽车至少安装40种芯片,高端车型则需安装150种以上。据悉,上个世纪70年代,汽车电子元件的成本占比大约为5%左右,2005年汽车电子元件的成本比例大概增长至15%左右,而2019年一辆新车的芯片成本平均为329美元。

在电控汽车时代,芯片早已成为汽车的“决策大脑”以及“遍布全车的神经系统”。举例来讲,在纯机械发动机时代,发动机的进排气时机、气门开闭时长完全由凸轮轴和凸轮决定,当发动机被制造出来,其进排气也就固定了。而当发动机进入电控时代,通过电脑智能调节气门开闭时机和时长,有意将进气门延迟关闭,排气门提前开启,让进排气更加充分,提升性能;如果缺少芯片,最直观的表现就是油耗和排放控制的缺失。

此次扼住车企咽喉的是应用于ESP(电子稳定控制系统)中的MCU(微控制单元)和ECU中的MCU,需要用8英寸晶圆打造。ESP是汽车主要安全系统的一部分,是ABS防抱死系统的延伸,上个世纪80年代,ABS还是豪华车的配置,而随着ESP的量产推广,它已成为汽车最基础的安全配置;ECU则是涵盖了诸如调整车窗、座椅、灯光等功能,在如今的中高端车型上,这两类芯片必不可少。

实际上,在新能源汽车和自动驾驶的双重驱动下,车规级芯片正在颠覆传统产业,随着ADAS、自动驾驶技术的成熟,需要大量的图像数据、雷达数据处理,汽车厂商对芯片的算力要求也在提高。“随着传统汽车向新能源汽车和智能网联汽车发展,所搭载的芯片越来越多,对智能性的要求也在提高,此前需靠驾驶员判断的东西现在慢慢交给芯片,这样汽车对芯片的使用量就会越来越多,并且对芯片的算力要求也会越来越高。”许海东表示。

实际上,在业内看来,当汽车进入电控时代以及向电气化转型,汽车与芯片就已经密不可分;而此次芯片危机的爆发,或也意味着行业革新正在进行。

汽车芯片多少纳米

汽车芯片才28nm。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。

车规级芯片,汽车元件。车规级是适用于汽车电子元件的规格标准。

中国已经成为全球最大的汽车市场,电动化、智能化的趋势推动汽车芯片数量的大幅度提升,车规级芯片国产化已拥有规模基础。然而,目前国产车规级芯片仍然存在整车应用规模小、车规认证周期长、技术附加价值低、上游产业依赖度高等问题。

结合中国消费电子行业发展和日韩车规级芯片产业链建设经验,未来通过产业扶持政策聚焦解决上述问题,是提高车规级芯片国产化率,增强汽车产业链、供应链自主可控能力的有力途径之一。单靠市场一股力量很难推动车规级芯片国产化,需要形成政府牵头,整车企业联合,针对头部芯片企业开展重点扶持的策略。


▲ 注:文章整理转载于网络,仅供参考学习,版权归原作者所有,如涉及侵权,请联系小编删除。

案例中心|产品中心|解决方案|新闻资讯|合作伙伴|技术支持|联系我们
Copyright © 2002-2023 深圳响拇指电子科技有限公司 版权所有 粤ICP备11091659号 0755-83031813