最近，很多想買(mai) 車的小夥(huo) 伴都遇到了延遲交車的問題，4S店推遲新車交付時間主要是因為(wei) 全球麵臨(lin) 汽車芯片短缺的問題。接下來，我們(men) 一起看看汽車芯片是怎麽(me) 回事。

• 來源：瘋狂機械控和|搜狐汽車研究室 江蘇激光聯盟陳長軍(jun) 轉載

芯片（又稱集成電路）是指內(nei) 含集成電路的矽片，體(ti) 積很小。在電子學中是一種把電路（主要包括半導體(ti) 設備，也包括被動組件等）小型化的方式，通常製造在半導體(ti) 晶圓表麵上。

從(cong) 應用的角度，汽車上小到胎壓監測係統TMPS、攝像頭，大到整車控製器、自動駕駛域控製器，都離不開各式各樣的芯片。可以說汽車的智能化就是芯片的智能化。

如果說手機芯片是手機的“大腦”，那麽(me) 汽車芯片也就相當於(yu) 是汽車的大腦。其中汽車芯片主要可以分為(wei) “功能芯片”、“功率半導體(ti) ”和“傳(chuan) 感器”這三大類。

功能芯片（MCU）也稱為(wei) “微控製單元”，汽車裏麵的電子控製係統、信息娛樂(le) 係統、動力總成係統、車輛運動係統等各種係統功能想要正常運行的話，均需要用到這類型的功能芯片才能得以實現，目前最流行的“自動駕駛係統”也離不開功能芯片。

汽車功率半導體(ti) 主要運用在汽車動力控製係統、照明係統、燃油噴射、底盤安全等係統當中，其中傳(chuan) 統燃油車一般將它運用在啟動與(yu) 發電、安全等領域；新能源汽車則需要大量功率半導體(ti) 來實現車輛頻繁的電壓變換需求，此外，電動車的許多零部件中也少不了功率半導體(ti) 的加持。

汽車傳(chuan) 感器是汽車計算機係統的輸入裝置，它的作用是把汽車運行中各種工況信息，如車速、各種介質的溫度、發動機運轉工況等，轉化成電信號輸給計算機，以便汽車處於(yu) 最佳工作狀態。例如氧傳(chuan) 感器、胎壓傳(chuan) 感器、水溫傳(chuan) 感器、電子油門踏板位置傳(chuan) 感器等等。

綜上所述，汽車芯片對於(yu) 一輛車來說是非常重要的，在功能芯片、功率半導體(ti) 和傳(chuan) 感器這三大類型中，傳(chuan) 感器是市場份額最小的，如果沒有傳(chuan) 感器汽車甚至連油門都踩不動，現在，相信大家理解為(wei) 什麽(me) 缺少芯片就造不出來汽車。

一輛汽車需要多少芯片？

以往製造一輛傳(chuan) 統汽車一般需要用到500-600顆左右的芯片，隨著汽車行業(ye) 的不斷發展，如今的汽車逐漸由機械式轉向電子式的方向發展，汽車做得越來越智能，那麽(me) 所需要的芯片數量自然就更多了。據了解，2021年平均每輛車所需芯片數量已經達到了1000顆以上。

除了傳(chuan) 統汽車以外，新能源汽車才是芯片“大戶”，這種車需要大量的DC-AC逆變器、變壓器、換流器等部件，而這些對IGBT、MOSFET、 二極管等半導體(ti) 器件的需求量也有大幅增加，一台好些的新能源汽車需要芯片可能達到2000顆左右，需求量十分驚人。

中國汽車工業(ye) 協會(hui) 副秘書(shu) 長李邵華指出，目前全球半導體(ti) 行業(ye) 的芯片規模在3000億(yi) 美元～4000億(yi) 美元之間。其中，車用芯片大概為(wei) 400億(yi) 美元左右，占比不到10%，顯然會(hui) 造成車企在排產(chan) 或者爭(zheng) 搶訂單時的弱勢局麵。

從(cong) 技術要求上來看，車規級芯片著實令大多數芯片企業(ye) 望而卻步。消費電子芯片技術迭代非常快，而車規級芯片幾乎都是十多年前的技術，可技術雖然“過時”，但門檻卻並沒有因此降低。相反，車規級芯片對於(yu) 性能指標、使用壽命、可靠性、安全性、質量一致性的要求之高，是消費電子芯片難以匹敵的。

相比於(yu) 消費芯片及一般工業(ye) 芯片，汽車芯片的工作環境更為(wei) 惡劣：溫度範圍可寬至-40℃~155℃、高振動、多粉塵、電磁幹擾等。由於(yu) 涉及人身安全問題，汽車芯片對於(yu) 可靠性及安全性的要求也更高，一般設計壽命為(wei) 15年或20萬(wan) 公裏。“車規級”芯片需要經過嚴(yan) 苛的認證流程，包括可靠性標準 AEC-Q100、質量管理標準ISO/TS 16949、功能安全標準ISO26262等。

車規級芯片的高標準、嚴(yan) 要求、長周期，將入行門檻一再拔高，這也直接導致了隻有綜合能力或垂直整合能力非常強，並有本事將規模優(you) 勢發揮到極致的芯片企業(ye) ，才能將車規級芯片納入生產(chan) 清單。放眼全球，這樣的車規級芯片企業(ye) 也就恩智浦、英飛淩、西門子等少數幾家，僧多粥少，這也是導致汽車芯片供不應求的另一原因。

我國正在努力建立起一個(ge) 完善的汽車芯片產(chan) 業(ye) 創新生態，解決(jue) 我國汽車行業(ye) 接下來發展中的短板。國內(nei) 車企中的比亞(ya) 迪、上汽以及不少半導體(ti) 企業(ye) 已先後入局車規級芯片領域。

摘要：

1. 芯片賦能汽車智能化的方方麵麵，ADAS滲透率不斷提升，加速汽車邁向智能化；

2. 功能芯片與(yu) 主控芯片共築汽車“MCU+車載SoC+車控SoC”的控製芯片格局；

3. 芯片的發展推動自動駕駛進入縱深，促進電子電氣架構實現深刻變革；

4. 芯片平台之上軟硬件解耦、軟件定義(yi) 汽車成為(wei) 現實，終將重塑汽車產(chan) 業(ye) 生態格局。

百年汽車工業(ye) 發展是一段漫長的旅程，從(cong) 鋼鐵機械到機電一體(ti) 化，再到“新四化”，不斷演繹著科技發展給汽車帶來的全新定義(yi) 。

如今的車，既是一輛車，也是一個(ge) 智能終端，還有可能是一個(ge) 基礎設施。因為(wei) 汽車正在被賦予越來越多的能力，感知能力、計算能力、連接能力、交互能力...

功能愈加豐(feng) 富，控製更加集中，軟件自由定義(yi) ，開發實現解耦，芯片正在推動汽車技術變革，改變著汽車產(chan) 業(ye) 生態格局。

如何重新定義(yi) 未來的汽車，應由芯片先來回答。

針對汽車芯片的技術與(yu) 產(chan) 業(ye) 發展，搜狐汽車研究室將進行一係列的研究與(yu) 分析，這是第一篇，重點關(guan) 注汽車芯片如何在汽車智能化的進程中發揮重要影響。第二篇我們(men) 將具體(ti) 分析全球汽車芯片產(chan) 業(ye) 格局，以及我國汽車芯片企業(ye) 麵臨(lin) 的機遇與(yu) 挑戰。

芯片賦能汽車智能化的方方麵麵

對於(yu) 大多數人來說，可能從(cong) 購買(mai) 汽車到報廢，都沒有與(yu) 車上的芯片打過照麵，但它卻默默無聞的發揮著關(guan) 鍵作用，在百舸爭(zheng) 流的汽車智能化浪潮中勇立潮頭。

什麽(me) 是汽車芯片？

一般而言，隻要是使用微細加工手段製造出來的半導體(ti) 片子，都可以叫做芯片。IHS將汽車半導體(ti) 分為(wei) 模擬IC、邏輯IC、存儲(chu) IC、分離器件、微控製IC、光學半導體(ti) 、傳(chuan) 感器和執行器七大類。

據測算平均每輛車搭載半導體(ti) 約為(wei) 1600個(ge) ，這些半導體(ti) 器件分布於(yu) 汽車的各個(ge) 設備與(yu) 係統，主導他們(men) 協同工作的正是汽車芯片，如邏輯計算芯片、存儲(chu) 芯片、微控製器MCU等。

從(cong) 應用的角度，汽車上小到胎壓監測係統TMPS、攝像頭，大到整車控製器、自動駕駛域控製器，都離不開各式各樣的芯片。可以說汽車的智能化就是芯片的智能化。

環境感知方麵，汽車的感知主要通過攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達、IMU等傳(chuan) 感器來實現，根據不同的功能需求，這些傳(chuan) 感器的內(nei) 部集成著CMOS/CCD感光器件、ToF芯片、ISP、射頻芯片、毫米波雷達芯片、激光雷達芯片、定位芯片等多種芯片，將光線、距離、速度、方位等信息處理成實現計算機處理的數字信號。

決(jue) 策控製方麵，MCU負責數據量較小的計算運算和控製工作，隨著車上數據的迅猛增長，CPU、GPU、NPU等通用計算芯片或AISC、FPGA等專(zhuan) 用芯片接過大規模數據運算的重任，同時高速存儲(chu) 和串口芯片亦必不可少，呈現即成為(wei) SoC的趨勢。

網絡/通信方麵，傳(chuan) 統的CAN、LIN、MOST總線的傳(chuan) 輸控製，藍牙、WIFI、車載以太網的上車，都需要相應的數據傳(chuan) 輸或信號收發芯片。蜂窩網絡和C-V2X車聯網通信的普及，給通信芯片、模組帶來了巨大的增長空間。

人機交互方麵，語音識別、數字儀(yi) 表、大屏交互、HUD等數字功能的背後是集成AI能力的係統級SoC在大顯身手。

電力電氣方麵，MOSFET、IGBT等功率半導體(ti) 芯片承擔著車上電能高效轉換的重任。

正是如此多芯片的應用，體(ti) 現在產(chan) 品上，主動安全、自動駕駛、人機交互、車聯通信、車載信息娛樂(le) 等功能和應用日益增多，ADAS和智能座艙實現快速發展。

以ADAS為(wei) 例，當前我國新車ADAS裝配率約為(wei) 30%，從(cong) 高端車型向中低端滲透趨勢明顯，10萬(wan) 元以下車型也已配備ADAS功能。

根據《汽車產(chan) 業(ye) 中長期發展規劃》，到2025年，汽車DA(駕駛輔助)、PA(部分自動駕駛)、CA(有條件自動駕駛)係統新車裝配率超過80%，其中PA、CA級新車裝配率達25%，高度和完全自動駕駛汽車開始進入市場。

量產(chan) 背後，眾(zhong) 多車企加速更高級別智能汽車的研發與(yu) 生產(chan) ，從(cong) 上汽、廣汽、北汽等國內(nei) 車企和奧迪、奔馳、寶馬等國外車企的計劃路線上看，當前正處在L3級自動駕駛商用落地的關(guan) 鍵時期，未來對汽車芯片的需求將快速增長。

運營方麵，科技公司不斷探索芯片、傳(chuan) 感器、算法的最佳組合，爭(zheng) 先恐後將無人駕駛車輛推上街頭，網約車、公交、RoboTaxi出租、物流運輸、自動代客泊車等在多地開始先行先試。百度、文遠知行、PONY.AI、滴滴等企業(ye) 已在長沙、廣州、上海開展RoboTaxi的商業(ye) 化試運營；深圳、天津等城市先後落地自動駕駛公交運營，洋山港、天津港實現集裝箱無人駕駛運輸；博世和戴姆勒合作研發的L4級自動代客泊車係統獲準在德國試運行。

2019年4月，13家國內(nei) 車企聯合華為(wei) 推出中國車企C-V2X商用路標，在2020年下半年到2021上半年量產(chan) 支持C-V2X的汽車。2020年7月3日，3GPP 宣布凍結5G R16標準，5G芯片上車應用將進一步提速。

可以說，芯片的應用為(wei) 汽車帶來了更多的功能和更好的性能，正在逐步滿足人們(men) 對智能汽車的美好向往。

功能芯片與(yu) 主控芯片共築車輛控製新格局

由於(yu) 芯片的類型與(yu) 構造千差萬(wan) 別，為(wei) 了聚焦核心領域，我們(men) 選擇關(guan) 注那些如同CPU、GPU等在手機、電腦中發揮重要作用的汽車計算/控製芯片。通常行業(ye) 內(nei) 把車內(nei) 負責計算和控製的芯片劃分為(wei) 功能芯片和主控芯片，當前這類芯片在汽車半導體(ti) 中的市場份額占比約為(wei) 30%。

（一）功能芯片向高位寬演進，持續鞏固汽車控製性能與(yu) 安全

功能芯片指ECU(發動機控製器)、TCU(變速箱控製器)、VCU(整車控製器)等各功能部件控製器中負責具體(ti) 控製功能的MCU（微處理器），承擔著設備內(nei) 多種數據的處理診斷和運算，通常有8位、16位、32位甚至64位等型號。

隨著汽車線控係統和舒適功能的普及，發動機、變速箱、EPS等設備的控製愈加精細化，電動座椅、智能燈光、遠程車控等多元功能愈加集成，控製代碼行數增加的同時對MCU計算響應速度的要求更高，促使汽車MCU的應用從(cong) 8位、16位芯片向32位演進。

除了功能增加和處理性能提升，MCU處理器對安全和可拓展性的要求越來越高。硬件、軟件和開發工具的複用性變得更好，使得一級供應商和主機廠用戶能夠縮短開發時間，加快新產(chan) 品上市。當前基於(yu) ARM Cortex的MCU方案是行業(ye) 應用的主流。

（二）自動駕駛和智能座艙催生主控芯片的應用需求

主控芯片指在智能座艙控製器、自動駕駛控製器等關(guan) 鍵控製器中承擔核心處理運算任務的SoC（係統級芯片），按應用主要可分為(wei) 車載SoC和車控SoC，內(nei) 部集成了CPU、GPU、NPU、ISP等一係列運算單元。

主控芯片在汽車計算中的核心地位和極高的技術水平要求使其成為(wei) 汽車芯片的“價(jia) 值皇冠”，受到傳(chuan) 統汽車芯片廠商和ICT領域廠商競相追捧，迎來技術和產(chan) 業(ye) 發展的巨大風口。

在主控芯片領域，不同廠商有著不同的技術路線，主流方案為(wei) 不同芯片構型的異構融合。

CPU負責邏輯運算和任務調度；GPU作為(wei) 通用加速器，可承擔CNN/DNNd等神經網絡計算與(yu) 機器學習(xi) 任務，將在較長時間內(nei) 承擔主要計算工作；FPGA作為(wei) 硬件加速器，具備可編程的優(you) 點，在RNN/LSTM/強化學習(xi) 等順序類機器學習(xi) 中表現優(you) 異，在部分成熟算法領域發揮著突出作用；ASIC可實現性能和功耗最優(you) ，作為(wei) 全定製的方案將在自動駕駛算法成熟後成為(wei) 最終選擇。

從(cong) 發展曆程來看，行業(ye) 發展初期，各係統控製單元內(nei) 的MCU各司其職，通過CAN總線、LIN總線和網關(guan) 進行通訊交互，即可滿足整車上各係統和設備的控製任務。

隨著車身控製、車載信息娛樂(le) 需求的提升，車機算力不斷增長，座艙功能出現融合貫通，就需要專(zhuan) 門的車機係統處理器，即車載SoC。

ADAS和自動駕駛的發展促使人們(men) 將車輛運動控製權部分或全部交給計算機，車控SoC發展起來，進一步形成“MCU+車載SoC+車控SoC”的控製芯片格局。

引領底層技術變革，重塑產(chan) 業(ye) 生態格局

（一）助力原始感知信息融合，芯片集成引領自動駕駛發展進入縱深

自動駕駛發展初期，主要以視覺感知為(wei) 主，攝像頭集成感知計算能力，如mobilesye的EyeQ1、EyeQ2芯片有效支撐基於(yu) 視覺的ADAS功能開發，滿足了眾(zhong) 多主機廠對輔助駕駛的應用需求。

隨著傳(chuan) 感器數量和種類逐漸增多，感知信息前端處理的計算方案已不符合信息融合需求和成本管控的願望。於(yu) 是，將不同功能的計算芯片集成到一塊板子上，對各傳(chuan) 感器的原始感知信息實行後端融合計算成為(wei) 必然選擇，充分實現了感知資源的共享。

這種芯片選型靈活、配置可拓展、算力可堆砌的集中式計算受到眾(zhong) 多車企和自動駕駛科技公司青睞。例如，率先實現L3級自動駕駛量產(chan) 的奧迪A8(參數|圖片) zFAS域控製器集成了Mobieye EyeQ3、Cyclone V、英偉(wei) 達K1、英飛淩Aurix TC297T四款芯片。

沒有這些不同功能特性芯片的支撐，自動駕駛就無從(cong) 談起。為(wei) 此，芯片公司專(zhuan) 注於(yu) 在各自領域開發高算力的芯片，以滿足海量計算需求，支撐自動駕駛神經網絡層級越來越高，算法越來越龐大。

英偉(wei) 達DRIVE Orin、特斯拉FSD、華為(wei) 昇騰等芯片已能在理論上支持L4級自動駕駛。真正單車無人駕駛的實現還有待自動駕駛芯片進一步發展。

（二）功能集成促進汽車電子電氣架構發生變革

無論是自動駕駛還是智能座艙領域，功能集中已然成為(wei) 行業(ye) 發展趨勢，在部分量產(chan) 車型和各車企的規劃中我們(men) 可以看到，汽車電子電氣架構正在逐漸發生演變：ECU模塊逐漸集成合並，形成集中化、標準化的DCU，分管各大汽車子係統，DCUs進一步融合，形成集中運算的車載計算平台。

得益於(yu) 自研芯片的強有力支撐，特斯拉在 Model 3(參數|圖片)上采用了“中心域控製器 + 左車身控製器 + 右車身控製器”的電子電氣架構，車上各功能模塊被劃分給了左右車身控製器進行管理，然後通過總線接入到了中心控製域，中心控製域負責信息娛樂(le) 域和輔助駕駛域的運算和管理，以及車內(nei) 外的通信連接。

對於(yu) 電子電氣架構的最終形態，不同車企也有著不同的規劃。不論是高度集中式還是分域式控製，除了網絡拓撲的優(you) 化，企業(ye) 統一的需求都是配備高算力、低功耗的智能化芯片。計算、傳(chuan) 輸、通信芯片的發展程度影響著車企對於(yu) 車型架構的設計。

華為(wei) 依托昇騰、麒麟等芯片將整車運算和控製集中成智能座艙、整車控製、智能駕駛三個(ge) 域控製器，通過分布式網關(guan) 方案搭建起“計算+通信”的CC架構，旨在賦能車企，幫助車企造好車。

（三）芯片之上，軟硬件解耦與(yu) 軟件定義(yi) 汽車成為(wei) 必然趨勢

由於(yu) 自動駕駛的技術方案和算法尚未定型，應用於(yu) 自動駕駛的芯片構型也尚未固化，但汽車芯片作為(wei) 汽車智能計算平台的核心硬件已成為(wei) 行業(ye) 共識。

在芯片平台的硬件基礎上，裝載Hypervisor、Linux等內(nei) 核係統，管理軟硬件資源、完成任務調度。在AUTOSAR框架下開發拓展各項功能軟件，調用處理傳(chuan) 感器、執行器數據，執行自動駕駛算法，實現感知融合、決(jue) 策規劃、控製執行、HMI等各項應用功能。

從(cong) 英偉(wei) 達、華為(wei) 等ICT企業(ye) 的芯片方案和各車企的應用情況來看，軟件不再是基於(yu) 某一固定硬件開發，而是具備可移植、可迭代和可拓展的特性。

當軟硬件接口協議達成統一的標準，在高算力通用主控芯片的基礎上，傳(chuan) 感器、執行器等外圍硬件和功能軟件的開發可實現充分解耦，大大增加了車型開發的靈活性。

當芯片性能允許，利用OTA技術，軟件可以持續迭代，例如特斯拉通過軟件定義(yi) 汽車的功能，已將Autopilot持續迭代到了V10版本，真正實現了軟硬件解耦，持續優(you) 化車輛性能。

（四）芯片的發展終將改變汽車產(chan) 業(ye) 生態格局

從(cong) 促進汽車行業(ye) 整體(ti) 升級來看，通用芯片是一大發展趨勢，對於(yu) 不具備芯片開發能力和適配能力的企業(ye) 來說，大大節省芯片端的成本，車企和自動駕駛公司隻需專(zhuan) 注於(yu) 麵向用戶的功能和算法開發即可。

技術分工的變化將帶來產(chan) 業(ye) 格局的轉變。通過芯片或許能將汽車產(chan) 業(ye) 原本碎片化、具有高度壁壘的產(chan) 業(ye) 環節進行了重新洗牌，推動汽車供應鏈走向通用化、標準化。

原本處於(yu) TIER 2環節的汽車芯片廠商，通過強化軟硬件協同開發能力，實現芯片、係統軟件、功能軟件的全麵整合，打造車載智能計算平台，兼容產(chan) 業(ye) 鏈上下遊的多元需求，在智能網聯時代將躍居產(chan) 業(ye) 核心地位。

車載智能計算平台的基礎上ICT企業(ye) 進一步整合出行服務、移動應用、物聯網、雲(yun) 計算等應用生態服務能力，或將改寫(xie) 汽車產(chan) 業(ye) 生態格局，如今已經看到華為(wei) 、騰訊、百度等越來越多的ICT企業(ye) 融入汽車產(chan) 業(ye) 鏈。

這種趨勢下，短期內(nei) 整車企業(ye) 將在零部件供應鏈獲得更大的主動權，靈活比選零部件供應商。但長遠來看，缺乏創新能力的整車企業(ye) 是否會(hui) 在新的產(chan) 業(ye) 格局中喪(sang) 失話語權，淪為(wei) 代工廠，將有待時間去驗證。

於(yu) 是，特斯拉這樣的領先企業(ye) 帶頭做出改變。英偉(wei) 達的通用芯片方案已經不能滿足其自動駕駛技術進步的需求，基於(yu) 其對應用場景的深刻理解，自研FSD芯片，實行軟硬一體(ti) 化開發能夠使其長期保持行業(ye) 領先地位。

結 語

汽車智能化的浪潮推動汽車芯片蓬勃發展，芯片的發展定義(yi) 著汽車智能化形態。未來智能汽車產(chan) 業(ye) 的競爭(zheng) 格局如何演變存在諸多不確定性，但可以肯定的是隻有掌握芯片等底層核心技術，才能更好的建設上層應用，在激烈的市場競爭(zheng) 中脫穎而出。