近日，聯發科CCM部門高級副總裁兼總經理Jerry Yu表示，聯發科計劃在2024年推出其首款3nm車用芯片，然后最早在2025年實現量產。近年來，車規級芯片市場規模不斷擴大，越來越多的芯片廠商投入更多資源到車規級芯片開發中，車規級芯片也在快速迭代發展，那么，什么是車規級芯片呢，把車規芯片做到3nm,有必要嗎？
車規級芯片要求安全性更高
(資料圖片)
首先來講車規級，不同應用場景下的芯片工作環境和工作眼球有著較大的差異，由于存在這樣的差異，為了保證不同使用場景下的產品質量，芯片可以被分為不同級別。根據應用場景，芯片通常可以分為消費級、工業級、車規級、軍工級以及宇航級，不同級別的芯片有不同的要求，級別越往上，芯片就越安全可靠。顧名思義，車規級芯片是達到汽車規定認證的芯片，相比級別比它低的消費級和工業級芯片，車規級芯片要求壽命更長、工作環境更惡劣、穩定性要求更高、出錯容忍率更低、供貨生命周期更久。
而想要成為車規級芯片的話，就需要通過車規認證。對于汽車芯片，業界較為通用的車規認證標準主要有可靠性標準AEC-Q系列、功能安全標準ISO 26262。一般情況下，只有通過這兩項標準的認定，才能稱為“車規級芯片”。
AEC-Q系列是所有被稱為車規級芯片必須經過的檢測，AEC(Automotive Electronics Council）是克萊斯勒、福特和通用汽車為建立一套通用的零件資質及質量系統標準而設立的汽車電子協會。AEC-Q系列雖然不是強制性的認證制度，但目前已成為公認的車規元器件的通用測試標準，包含了（AEC-Q100、AEC-Q101、AEC-Q102、AEC-Q200、AEC-Q104、AEC-Q103)，作為以可靠性評估為主的標準，它對汽車電子可靠性試驗系列標準進行了十分詳盡的規定。例如，AEC-Q100就是根據失效機理對集成電路進行應力測試識別，它適合芯片全面可靠性試驗，為汽車行業零部件供應商提供了一個重要的生產指導。經過AEC-Q100檢測，芯片在使用過程中的長期可靠性和能用性將得到保證，即久用不壞。
但是，僅僅保障久用不壞顯然是不夠的，真正的“車規級芯片”還需滿足對功能安全機制的考量和認證，隨著智能駕駛的逐步落地，越來越多的汽車零部件加強了對功能安全的需求。
對于DPPM（每百萬缺陷機會中的不良品數），消費級芯片要求小于500個缺陷，而車規級則要控制到小于或等于10個缺陷。消費級芯片，偶爾出現些許問題導致暫時使用異常比如手機閃退、重啟是容易出現也可以忍受的，而對于汽車芯片，同等的問題在汽車高速行駛時發生造成的后果就是致命的。此時就需要另一個標準發揮作用：ISO 26262。ISO 26262是全面規范汽車零部件以及芯片功能安全的基本規則。功能安全強調的是保障功能正常，不會出現突發問題，能夠正常報警、安全執行，是能力層面的保障。業內對于功能安全的認證較多使用ISO 26262《道路車輛功能安全》國際標準。所以通過這一標準的認證，也已成為時下汽車供應鏈廠商們的準入規則。
ISO 26262功能安全認證分為功能安全流程認證和功能安全產品認證兩個方面。汽車行業發展過程中需要有過程作為支持，以便按照過程制作出能夠滿足過程標準要求的產品。所以，想要研發出能夠通過ISO 26262驗證的產品首先必須通過ISO 26262功能安全過程驗證。而且只有經過這兩個環節的驗證才能算全面通過ISO 26262的功能安全驗證。功能安全等級ASIL從低到高可分為A/B/C/D四個等級，等級越高對安全性的要求越高，對開發流程和技術的要求也越嚴格，每個等級都有相對應的標準，需滿足這一等級所有標準要求，才算是通過了該等級的認證。
總之，能夠通過各種車規認證，具備更安全可靠性能的芯片，才可以被稱為車規級芯片，一般來說，車規級芯片對性能的追求和迭代速度不及消費級芯片，但是其對安全性、穩定性的重視程度會高出一個水平。
SoC芯片是當下發展重點
說完車規極，接下來說汽車芯片。車規級芯片根據功能分為計算控制芯片（主要有功能芯片MCU和主控芯片SOC）、存儲芯片、功率半導體（主要有IGBT和MOSFET）、通信芯片、傳感器芯片（主要有CIS、MEMS、陀螺儀等）五大類，這其中，目前關注度最高的是計算控制芯片。
電子控制單元 ECU 是現代汽車電子的核心元件之一，泛指汽車上所有的電子控制系統，根據管理功能的不同可分為EMS（發動機控制器）、TCU（變速箱控制器）、VCU（整車控制器）等，而 MCU 是在 ECU 當中負責數據處理和運算的芯片，是把 CPU、內存 （RAM+ROM）、多種 I/O 接口等整合到單一芯片上形成的芯片級計算機。當前汽車級 MCU 主要有 8 位，16 位和 32 位三種型號。三種型號的 MCU 在汽車的應用場景上有所不同，隨著位數的增加，MCU 的運算能力逐漸增強，適用的場景也更加高端。
對芯片算力要求的提高推動 MCU 朝高位數方向發展。在傳統的燃油汽車當中主要采用的是功能芯片 MCU，可以滿足汽車對于發動機控制、制動力控制、轉向控制等一系列簡單功能的實現。隨著汽車電子電器的發展，32 位 MCU 開始扮演車用電子系統中的主控處理中心角色，即將分散各處的低階電子控制單元（ECU）集中管理。
MCU 難以滿足智能駕駛的需求，在這種條件下，AI 芯片進入汽車市場。不同于以 CPU 運算為主的 MCU，AI 芯片一般是集成了CPU、圖像處理 GPU、音頻處理 DSP、深度學習加速單元 NPU+內存+各種 I/O 接口的 SOC 芯片。SoC是系統級別的芯片，常用于ADAS、座艙IVI、域控制等功能較復雜的領域，目前SoC芯片發展迅速。
把汽車芯片做到3nm，有必要嗎
首先，汽車芯片制程快速迭代，是和目前汽車電子電氣發展趨勢相吻合的。根據業內人士分析，汽車的電子電氣架構將經歷三大階段、六小階段的發展。三大階段分別是分布式結構、區域中心化結構、整車中心化結構，六小階段分別是模塊化階段、模塊整合階段、區域中心化階段、區域整合階段、整車整合階段和車載云計算階段。整車電子電氣從分布式走向中心化成為一種趨勢，當汽車電子電氣架構形成域的概念后，將產生算力更高的域控制器芯片的需求，在這樣的驅使下，芯片不得不越做越精細。
其次，由于汽車使用年限較久、汽車芯片迭代慢，需要預留出一定的算力，以供汽車持續性流暢運行。與手機等迭代快的商品不同，汽車使用年限大大增加，一般人買汽車不能像買手機手機一樣兩三年后卡頓了購置就新產品，所以汽車芯片在配置時，就必須預留夠足夠的算力。在車輛各系統整合、軟件數量飆增的今天，預留足夠的算力成為了汽車廠商不得不考慮的問題。不同于傳統汽車較少的算力需求，往后智能汽車各系統將不斷整合，智能駕駛和智能座艙技術慢慢成熟必然會帶來汽車算力需求的爆炸性增長。如果一款車因為車載芯片算力問題導致無法體驗更多功能，那無疑是提前了該款車型的報廢時間。
在汽車軟件和功能越來越多的今天，我們可以參考手機來進行對比，十多年前，大多數人還在使用按鍵手機，手機芯片這一存在不為大多人所關心，能夠正常接打電話、發短信就是消費者對于一款手機的要求，而今天，手機的外延不斷擴大，更多的功能和軟件讓人眼花繚亂，為了能夠獲得較好的使用體驗，越來越多的人關心起手機的芯片信息，買一款手機看重的內容和十幾年前已經有了天壤之別，一款手機落伍，不是由于其不能打電話、收短信，反而可能是其不能玩一個新出的大型游戲。
今后汽車是一個交通工具，但也不僅僅是一個交通工具，越來越多功能的增加將使得汽車和當初的手機一樣外延不斷擴大，作為耐用品，汽車使用更精制程更高算力的芯片，十分有必要性。
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