网络知识 科技 挑战高通8155 国产“芯”希望

挑战高通8155 国产“芯”希望

每经记者:黄辛旭 每经编辑:裴健如,董天意

●“不少车企之所以宣传高通8155芯片,有不少商业角度的考量。实际上,很多车企的一款车型并不会全系搭载高通8155,相反,不少车型都选择了国产芯片,而且性能丝毫不会打折扣。”

百年汽车工业的未来,承托于方寸硅片之上。

登上时代的巨轮,车企正共同奔赴软件定义汽车的时代。

机遇将至,砥砺前行一个甲子的中国汽车开始崭露头角,其中有时运的轮转,背后亦少不了汗水和坚韧。总之,在新能源汽车的道场中,中国品牌已然亮剑。其勇气不止来源于背靠全球第一大汽车市场的底气,更因我国拥有着联合国产业分类中的全部工业门类,且全球唯一。

得益于巨大的产业先发优势与制造业潜力,中国新能源汽车产业、市场均做到了全球首位。今年7月,中国新能源乘用车市场份额占全球的68% [1] ,这意味着, 世界上每卖出10辆新能源汽车,就有7辆行驶在中国的土地上。

世界向东,中国向上,是眼下新能源汽车井喷时期的缩影。但是否意味着终局已现?不尽然。

任何产业的发展都无法一蹴而就,只是在摸索前行的过程中,电动化成为了新能源汽车“革命”的立足点,同时也为高度智能汽车的实现创造了先决条件。在新能源汽车发展的下半场,智能化程度才是真正的胜负手。而负责协调统领各部分的“大脑”——芯片,则直接决定着品牌上限。

在此背景下,8155、820A、8295……等一串串数字正被车企视为通往成功的密码。

“8155”到底是谁?这枚芯片全称为高通SA8155P,是高通第3代数字座舱平台的旗舰产品,也是目前车规级SoC芯片中的“网红产品”。此刻, “8155”正运行在20余款、数十万辆自主中高端车型的主板上 [2] ,这些车型是中国汽车整体向上的缩影 ,同时,它们也站在了与国外汽车品牌抗衡的最前沿。

但拨开纷繁的信息,高通8155是否就意味着高销量转化率?答案是否定的,毕竟在新能源市场风头正劲的 特斯拉和比亚迪都没有采用这枚网红芯片 。

此外,在《每日经济新闻》记者调查中,诸多芯片行业从业者都给出了相同的观点—— “在智能座舱领域,高通8155并非不可替代。” 原因是,基于手机消费芯片改版而来的高通8155,与车规级芯片的研发设计流程并不相同。

相反, 国内可替代高通8155的车规级智能座舱芯片已不在少数 :芯驰的智能座舱芯片“舱之芯”X9、地平线的征程5、芯擎科技刚刚完成流片的龍鹰一号……

“以前,国产汽车芯片市场占有率只有2.5%,而且绝大多数还是低端芯片。对我们来说,第一步是把产品做好,第二步是把成本降下来,才能和国际芯片同台竞技。” 芯驰科技副总裁、首席品牌官陈蜀杰认为,国产芯片已经迎来窗口期,本地化的研发与生产将在未来竞争中占据优势。

眼下,美国《2022芯片与科X案》的正式签署,将芯片制造提升至国家战略高度,妄图以产业优势将中国围逼成芯片“孤岛”。而当以纳米度量的芯片世界都要被人为划出界限,真正的变革或许不远了。

高通8155并非不可替代

“7nm工艺制造、八个核心、8TOPS算力,集成了CPU、GPU、NPU、AI引擎,还包括处理各种各样摄像头的ISP,支持多显示屏的DPU、集成音频处理等功能”,这是高通8155的硬件能力。

但拨开纷繁的信息,高通8155是否如外界所言般“神乎其神”?答案是否定的。

事实上,这颗芯片源于4年前智能手机平台上的骁龙855芯片,通过“降低CPU的频率” “提高GPU和NPU的频率” “强化视频图像等数据的处理能力”等一系列针对汽车使用场景的“魔改”,高通8155芯片得以诞生。

“高通8155确实是在手机消费芯片基础之上研发的,要想用在汽车上就需要设置多个操作系统,同时还要满足功能安全要求。高通8155有本地语音,可以帮助汽车的语音系统实现可见即可说、延时聆听、全场景等功能。”亿咖通科技董事长兼首席执行官沈子瑜向记者解释了高通8155受欢迎的原因。

图片来源:高通官网(图文无关)

威马汽车创始人、董事长兼CEO沈晖也从主机厂的角度解释了车企选择高通8155的原因。“高通8155的优势在于自身是ARM处理器架构,与安卓系统有着成熟的适配。目前几乎所有的车机系统同样是安卓架构,高通8155凭借芯片与系统的适配性,以及软件的开放性和丰富性迅速崛起。” 沈晖说。

对车企而言,高效且能精准匹配需求的“拿来主义”并非不可取,尤其是在智能汽车越来越趋向“消费电子化”的今天,参数上的直观碾压远比讲故事、叙情怀更能挑起消费者的冲动,这也是“8155”走热背后的现实情况。

但需要注意的是,“8155”并不称职。一般而言,芯片分为消费级、工业级和车规级,工艺难度和质量标准也依次递增。作为在手机消费芯片基础上研发的芯片,高通8155与不少车规级芯片最初的设计流程并不完全相同。

图片来源:高通官网(图文无关)

“一些知名芯片品牌虽然性能标称值很高,但整个芯片设计流程是消费电子的设计流程。而按照这一流程设计出来的芯片不太可能完成功能安全的ASIL(Automotive Safety Integration Level,汽车安全完整性等级)的级别认证。只有设计流程按照车规级流程实施,生产出来的产品才有可能完成车规级认证。”陈蜀杰告诉记者,从严格的车规级芯片角度来看,高通8155并非不可替代。

智能座舱芯片是如何炼成的?

车规级芯片的诞生是漫长的过程,严苛的技术考量着研发者的智慧、反复的测验打磨着从业者的韧性、长周期的时间成本也考验着投资者的耐心。

“一个真正意义上的智能座舱芯片需要支持很多功能,包括驱动仪表、中控、后视镜、后排娱乐,并支持多屏共享和互动。” 陈蜀杰透露,市场中部分芯片实力并不能完全支持这些功能,它们可实现的功能只属于智能座舱芯片功能的一部分。

高技术标准拉长了车规级芯片的量产时间。长时间的研发设计是第一步,之后,智能座舱芯片还要经过3~6个月的流片(小规模试生产)。以近日亮相的芯擎科技7nm“龍鷹一号”芯片为例,它早在2019年就开始被研发,如今才刚刚完成流片。

图片来源:企业供图

“按照科学的发展规律,车规级芯片的研发从0开始很难,更不可能一蹴而就,需要有大量的技术积累。芯驰以16个月的速度完成流片和点亮,然后又用了一年左右的时间才真正量产上车,这已经是极快的速度。客观来说,这样的速度也是建立在我们的核心研发人员都具有X以上扎实芯片研发经验基础上的。”陈蜀杰说。

比起时间成本,车规级认证的高门槛也令芯片制造商头疼。除了公认的车规元器件的通用测试标准——AEC-Q100可靠性认证 [3] 之外,车规级芯片往往还需要经过ISO26262功能安全产品认证 [4] 、国密认证 [5] 等。

尤其ISO26262功能安全产品认证分为ASIL不同等级。其中,ASIL-X芯片可应用于天窗控制;ASIL-B级芯片可应用于仪表盘显示;ASIL-C级芯片可应用于引擎控制;ASIL-D级(汽车功能安全最高标准的等级)芯片可应用于自动驾驶、EPS。

“ISO 26262功能安全产品认证至关重要,因为智能座舱不是只考虑娱乐舒服就行,车规级芯片需要做到功能和安全的平衡。日常中一些消费级产品可能在极端温度下就会关机,但车规级芯片的要求远远高于普通的消费类芯片。如果车辆行驶过程X现后视镜失灵、仪表盘卡壳都会造成非常危险的后果。” 陈蜀杰说。

随着智能汽车要处理的数据越来越多,信息安全也成为业内关注的问题,因而国密认证也开始成为车规级芯片需要考虑的认证标准。

图片来源:摄图网-500674608

一般情况下,一款车规级芯片的认证周期长达2~3年。 然而,当一系列的认证完成后也不意味着大功告成。 此时,主机厂开始进入到定点合作阶段。

“接下来,主机厂和芯片提供商要一起进行研发。因为芯片是最底层的东西,芯片之上的操作系统、应用都需要进行调试,这样才能进入到芯片点亮阶段。再之后,才可以去真正量产出货,整个流程也要一年到一年半的时间才能完成。” 陈蜀杰说。

好消息在于,随着国产芯片研发前期的布局和如今的加速,芯驰、地平线、芯擎科技等国内芯片制造商已经开始崭露头角,“国产替代”成为智能座舱芯片比拼赛中的新亮点。

比如,芯驰已拿到了超100个量产定点车型,实现规模化量产;地平线也已实现中国车规级AI芯片前装量产,与20多家车企达成战略合作。其中,在智能座舱领域,地平线已经拥有50款以上的量产车型(包括已经量产上市和已经定点合作车型)。

“不少车企之所以宣传高通8155,有不少商业角度的考量。实际上, 很多车企的一款车型并不会全系搭载高通8155,相反很多车型都选择了国产芯片,而且性能丝毫不会打折扣。 ”一位不愿具名的芯片行业人士透露。

芯片算力≠智能驾驶

随着车规级芯片进入上车阶段,芯片算力已成为车企较量的另一个维度。

算力,通常被用来指代芯片的性能。简单来说:芯片算力越大,性能越好。2012年至今十年时间,车规级芯片GPU算力需求已经从20 GFLOPS(即每秒10亿次的浮点运算数)演变至700 GFLOPS。

图 片来源:摄图网-401116818

集度汽车CEO夏一平告诉记者,智能化赛道的迭代优势需要芯片在算力上给予很大支持,尤其很多高精的AI能力更离不开强大的算力。

“ 智能化的终端背后一定是运算能力。 好的芯片才能把软件和硬件配合好,达到软硬件的协同混合计算。智能座舱需要的系统级芯片SoC就是多核异构模式,芯片内部有不同的运算单元来解决不同的问题。”沈子瑜也提出了同样的观点。

正是基于这样的观点,汽车圈似乎在芯片算力参数上掀起了竞赛。比如,集度汽车发布首款汽车机器人概念车ROBO-01时表示,将搭载高通8295计算平台,其算力为30TOPS,相当于是高通8155(4TOPS)的下两代产品。从制程工艺上看,高通8295是首款5nm车规级芯片,高通8155则是7nm制程工艺。

“高通8295算力差不多是高通8155的8倍,这其实是为了提升座舱智能化的体验,尤其是增强智能语音交互能力。”夏一平说。

图片来源:每经记者 孙磊 摄(资料图)

但在算力比拼的同时,也有声音认为,不能简单地“以算力论英雄”。

“受摩尔定律的功耗限制,追求纯算力突破并不可持续,算力也并不代表汽车智能芯片‘真实性能’,芯片计算效率也同样需要关注。” 地平线工作人员告诉记者,“正如对于汽车来说,马力(单位: HP)不如百公里加速时间(单位:秒)更真实反映整车动力性能, 算力(单位: TOPS)也不反映汽车智能芯片实际性能,而每秒准确识别帧率FPS才是更真实的性能指标。 ”

沈晖也表达了相同的观点:“更先进的制程工艺必然会带来更强算力,从这个意义上说,芯片内卷是客观的科技发展规律,永无止境。内卷也有利于产品的进化和迭代。但需要知道的是 算力≠芯片,算力只是资本市场在芯片中摘取的一个向度 。”

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既然芯片算力不等于智能驾驶,为何还有“算力堆料”的存在?

“与座舱不同,高阶智能驾驶还处在探索阶段。在现阶段的落地过程中,有大量的Corner Case场景还没有被挖掘出来。场景的不确定性导致了我们必须要有足够的硬件冗余。比如,威马M7采用了4块Orin-X自动驾驶芯片,综合算力高达1016TOPS,并配置了3颗激光雷达,其目的就是为不可预测的场景,提供足够强的硬件支撑。在这个逻辑中,我们首先要满足的是基础的安全。” 沈晖认为,预留足够算力和足够传感器,是给未来自动驾驶系统的技术升级留出冗余。

“国产替代”迎来窗口期

芯片算力的内卷也带来了芯片制造商的内卷。

“从目前竞争格局来看, 国外芯片制造商占领了多个赛道。客观而言,国内芯片厂商其实面临着很大的压力,也有代差的存在。 比如,高通8155已经开始降价,而我们的龍鹰一号刚刚发布;5nm的高通8295芯片已经投放市场,而我们的(5nm芯片)还在规划之中。”沈子瑜提出了国产芯片制造商在车规级芯片竞争中的客观难题。

但伴随着汽车进入智能化比拼的下半场,越来越多的玩家已经开始入局车规级芯片赛道,尝试分一杯羹。

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事实上,国产芯片还有着不得不崛起的理由。

8月初,美国签署了20X芯片与科X案,要求芯片的设计和生产都要在美国。近日,美国X部(工业和安全局)正式宣布最终规定,对EDA(Electronic Design Automation)软件等四项技术实施新的出口管制,相关禁令生效日期为20X8月15日。值得一提的是, EDA软件被誉为“芯片之母”,是电子设计的基石产业。

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“EDA软件属于芯片制造的上游产业,涵盖集成电路设计、布线、验证和仿真等所有流程。 我们国内设计的芯片基本上都用的是EDA软件。 ”从事芯片设计的韦云颇为无奈,“国外起步早是事实, 但 我们并非没有国产替代的软件,北京华大九天、杭州广立微等都是国内的EDA公司。 ”

美国这些背离公平竞争原则的做法给国产芯片带来了挑战,但挑战中往往也孕育着机遇。 中国已经成为全世界最大的新能源汽车市场,这样的市场规模也帮助国内的芯片制造商在危机中寻找到了突破点。

沈子瑜认为:“随着多核异构和SoC出来以后,国内的半导体公司就有机会了。因为在这个里面就不再只比拼CPU和GPU,而是去看芯片的系统能力。”举例来看,苹果的A系列芯片与高通的同代芯片相比可能在参数性能上不占优势,但是其跟软件iOS整合到一起,就会发挥出“1+1>2”的效果。

芯片产业还具有规模效应的这一特点,由于芯片研发成本高,只有大量用户摊薄费用,芯片成本才会下降。因而, 成本控制也是国产芯片的另一个突破口 。

“一方面, 许多国际大厂的芯片本身成本较高; 另一方面,更关键的是,我们在考虑成本的时候,不仅要考虑芯片本身的成本,还要考虑整个BOM成本、研发成本以及相关的软件适配。 相比之下,国产芯片不仅产品技术过硬,同时在本地化支持和研发成本、开发投入等方面有很大的成本优势。 ” 陈蜀杰表示,中国75%以上的车其实是15万元以下的车,所以像芯驰这样的国内高水平芯片厂商可以有力地推动整个汽车智能化的发展和进程。

图片来源:芯驰科技官网

业内普遍认为,国产芯片已经迎来窗口机会。

“眼下, 新能源汽车和芯片这两个最好的赛道正在交汇,我们的芯片制造商一定要X最好的时机。 目前,我们的客户主要是一汽系和吉利系品牌,他们的销量已占到了国产汽车的24%,这是我们的基石。芯擎科技也跟其他车厂进行接触,经过两到三年的时间,我们一定能够在智能座舱这一领域和高通8155芯片平分天下。” 芯擎科技董事兼CEO汪凯对记者说。

尽管眼下芯片领域“子弹横飞”,韦云觉得国内芯片产业链条的研发与制造都在逐步成熟,大家正在共同把市场蛋糕做大。

陈蜀杰更是认为,国产芯片在技术、产业链、从业人员的专业度上都没有问题,在时间的打磨下,国产芯片没有理由不成功。

记者手记 | 国产芯片没有理由不成功

电动化带来的汽车芯片需求量约是传统燃油车的两倍,智能化带来的需求量则提升至8~10倍。“争夺车规级芯片就是在未来汽车比拼的关键”,这是记者与芯片从业者们沟通时最为真切的感受。

由于参数优异且与安卓系统有着成熟的适配,“高通8155”们一度占据了智能座舱芯片领域话语权。但在巨大声浪之下,其实很多车企的很多车型反而选择了国产芯片。原因在于,抛开商业的考量,从安全稳定与成本控制来考虑,国产芯片的性能丝毫不会打折扣。

我们不否认我国芯片起步晚是事实,但可以明确的是,智能化的比拼其实刚刚起步,未来汽车赛道的竞争就像马拉松比赛。国产芯片供应商一直在与时间赛跑,也在不断闯下AEC-Q100可靠性认证、ISO26262功能安全产品认证、国密认证等一道道关。

此外,国产芯片也有着不得不崛起的理由。美国在近期签署了20X芯片与科X案,要求芯片的设计和生产都要在美国,并对EDA软件实施新的出口管制,这一系列操作对国内芯片从业者的影响是真实存在的。

在与芯片从业人士交谈过程中,记者感受到他们的无奈,但更能感受到他们直面现实的智慧与毅力。“国内芯片产业链条的研发与制造在反复打磨中已逐步成熟” “我们在努力通过本土化将成本控制做到极致” “24小时驻场在主机厂随时为他们提供服务”……正像这些芯片从业人士所坚信的:国产芯片在技术、产业链、从业人员的专业度上都没有问题,在时间的打磨下,国产芯片没有理由不成功。

参考资料

[1] 今年7月,中国新能源乘用车市场份额占全球的68%。乘用车市场信息联席会

[2] “8155”正运行在20余款、数十万辆自主中高端车型的主板上。统计自央视网

[3] AEC-Q100可靠性认证。由美国汽车电子委员会AEC(automotive electronics council, AEC)制订,该组织是克莱斯勒、福特和通用汽车、Delco Electronics等为建立一套通用的零件资质及质量系统标准而设立。

[4] ISO26262功能安全产品认证。基于IEC 61508《安全相关电气/电子/可编程电子系统功能安全》派生出来的,主要定位在汽车行业中特定的电气器件、电子设备、可编程电子器件等专门用于汽车领域的部件,旨在提高汽车电子、电气产品功能安全的国际标准。ISO26262从2005年11月起正式开始制定,经历了大约6年左右的时间,已于2011年11月正式颁布,成为国际标准。

[5] 国密认证。由国家密码管理局商用密码检测中心认证的《商用密码产品认证证书》

记者 |黄辛旭

编辑 | 裴健如 董天意

统筹编辑 | 易启江

视觉 | 陈冠宇

视频编辑 | 张轶

排版 | 裴健如

每日经济新闻

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