智能网联汽车芯片论坛:汽车“四化”带给半导体新机会

来源:《中国电子报》2020年10月20日

10月15日,由中国半导体行业协会、中国电子信息产业发展研究院共同主办,赛迪智库集成电路研究所、中国电子报社承办的第三届全球IC企业家大会智能网联汽车芯片分论坛举行。分论坛上,与会专家就智能网联汽车芯片产业未来发展的话题进行了深入的探讨。

今年下半年以来,我国宏观经济在全球各主要经济体中实现率先回暖,乘用车零售销量也连续保持月度同比正增长,9月,新能源车销售更是出现了翻倍。10月,国务院常务会议通过的《新能源汽车产业发展规划(2020-2035)》提出力争经过15年持续努力,使我国新能源汽车核心技术达到国际领先水平,质量品牌具备较强国际竞争力,我国进入世界汽车强国行列。

我国汽车产业加速向电动化、网联化、智能化、共享化(简称“四化”)方向发展。“四化”作为未来汽车行业变革的主旋律,大部分的技术创新都与半导体紧密相连。汽车电子更有望成为半导体行业中最具发展活力与潜力的市场方向。

我们正在进入软件定义一切的时代,软件定义汽车意味着汽车将被重新定义,汽车变成了四个轮子上的超级计算机,其架构也从原来电子电气架构向中央计算架构方向演进。未来智能汽车产业会形成“芯片+算法+数据+软件”的全新布局,这使得传统汽车企业与有软件和AI计算能力的芯片公司进行战略合作成为趋势,目前BMW与Mobileye,奔驰与英伟达,中国车企与地平线等纷纷进行合作。

汽车“四化”演进,将给整个汽车半导体产业都带来新的机会,带动包括传感、功率、MCU、模拟、逻辑、存储在内的整个汽车半导体市场需求快速增长。

其中,功率器件作为控制及驱动模块弱-强电、交-直流电能转换的核心,在电路中起到整流、放大及开关的作用,在电控系统、电机驱动系统等场合获得广泛应用,给功率半导体器件在汽车电子的应用带来增长。

而MCU作为汽车的大脑,扮演核心的思考、运算、控制的功能。在“四化”的趋势下,对MCU提出了新的挑战。从目前来看,MCU仍需突破技术瓶颈,在功能安全、域控制器等领域取得突破,同时产品需要更丰富、更系列化,给客户平台化的选择。

汽车电子需求的变化,给谋求变局的中国半导体企业带来新的机会,有望从跟跑进入并跑轨道。

专家观点:

日月光集团技术开发暨设计处长林子翔:汽车迈向“四化”需要新的封装方式

与其他消费类电子产品不同,汽车电子中的元器件需要在严苛的环境中进行工作,因此需要采用框架形式的封装来满足更高可靠性的要求。

汽车朝自动化、无人化、智能化的方向发展,需要应用到汽车半导体产品的领域会越来越多,不管是内燃机控制、燃油控制,还是从自动化、舒适性以及娱乐化等方面考量,都需要使用汽车半导体产品。

目前,市场对更薄的晶圆和性能有更强劲的需求,驱动晶圆切割技术进一步发展。现在主要的切割技术有三种:刀片切割、隐形切割以及等离子切割,其中等离子切割技术优势明显,具有广泛的前景,主要应用于3D package、MEMS、LED、RFID等。

在汽车电子应用上,另一个重要技术是传感器制造MEMS。传感器在汽车上的应用非常广泛,无论是光学、压力还是气体传感器,都有大量的需求。目前针对传感器的主要封装方式分成三种:pre-mold、partial-mold、cavity-lid。

地平线公司首席战略官郑治泰:汽车电子在整车成本中的占比越来越高

汽车电子在整车价值中的占比越来越高。预计2030年,特斯拉中汽车电子占比将增至整车成本的45%。AI让出行更安全、更智能,同样海量数据和复杂场景也带来前所未有的AI算力挑战,以一辆自动驾驶车辆平均每天产生600TB-1000TB数据计算,仅2000辆自动驾驶车辆产生的数据就会超过2015年全球一天的数据量。

由海量数据处理需求驱动,智能驾驶产业正掀起一场算力“军备竞赛”,随着ADAS等级的提高,AI算力要求和芯片价值不断攀升。一个值得注意的趋势是,传统主机厂与有软件能力的芯片公司进行整体战略合作是必由之路。

车载AI芯片开发周期长、难度大,处于AI、智能汽车与集成电路三大战略性产业的交汇点,是当代硬科技的珠穆朗玛。车载芯片将超越手机芯片,成半导体技术引领者。

Imagination市场及业务发展总监郑魁:汽车智能化对GPU算力提出更高要求

随着汽车向智能化、电气化发展,驾驶舱环境对GPU算力的要求越来越高,GPU不仅用来计算,还可应用于人脸识别、ADAS等场景。与此同时,汽车场景中与计算相融合的场景越来越多,比如在导航的时候需要把障碍物标注出来,这也要求对GPU的能力进行划分。

目前看,虽然GPU可进行AI运算,但NPU仍是在功耗和性能上达到最好的方式。随着自动驾驶L3、L4级别的技术不断发展,对于算力的需求会越来越高,因而对神经网络加速器提出了新的要求,除了更高的性能、更小的功耗外,还需更好的可扩充性、灵活性及标准化的软件接口。

Imagination是一家半导体IP公司,有三个产品线:一是GPU,二是AI神经网络加速器NPU,三是类似WiFi的连接IP。Imagination今年发布了XS系列产品,它是面向汽车行业的GPU。

瑞萨电子中国汽车电子解决方案事业本部副部长赵坤:汽车网联化带来安全新挑战

“四化”正在改变汽车电子产业。其中网联化将加速云端服务的扩展部署,自动化将带来L4自动驾驶,共享化将催生新的业务模式,电气化将带动EV市场高速增长,实现零排。

新一代电子电气架构具有更加集中化的趋势,并且“集中化ECU”会在未来相当一段时间内存在,直到新一代通信接口出现,并在现有总线接口的基础上实现大的提升。

当所有的车都联网,网联化带来便利的同时,黑客对它进行攻击也更方便,黑客在家就能远程攻击车辆。如何解决这个问题?从半导体芯片的角度,需要集成符合业界标准的加密模块。目前瑞萨推出的所有MCU和SoC产品里面都集成了目前业界符合相应标准的加密模块。

华微电子副总裁杨寿国:未来两年汽车用功率半导体有望增长

2019年全球功率半导体市场规模有所缩减,但中国市场保持上升势头,主要归功于汽车电子、5G等技术的迅猛发展。据预测,到2022年,中国功率半导体市场将从2020年的1616亿元增长至1960亿元。

目前国内网络通信和消费电子仍是功率半导体主要市场。2019年,用于汽车的功率半导体销售额为209.6亿元;未来两年,汽车行业在功率半导体器件应用方面的占比将逐步提升。

新能源汽车的快速增长进一步拉动了功率半导体器件的需求,SiC器件是未来发展趋势。SiC是最有发展前景的新能源汽车功率半导体,它具有损耗小、体积小等特点,提升续航的同时还能大幅降低成本。

MOSFT和IGBT将成为市场新的增长点。目前平均每台车配备约120个MOSFET,绝大多数为硅基低压MOSFET,预计未来高端纯电动车上高低压MOSFET总数量有望达到400个。

中低压MOSFET的技术迭代发展将呈尺寸小、功耗低、散热佳的趋势,芯片技术将从平面技术向Trench技术再到SGT技术的方向发展。封装技术发展将向更小的封装体积和更好的散热能力方向进行改进。

杰发科技副总张经理童强华:每车MCU需求有望从70颗增加到100颗

汽车智能化已成为汽车产业发展的战略方向。在智能汽车上有很多传感器,这些传感器获取外部数据之后,需要有一个大脑进行处理、运算与控制,MCU就是做这个事情。

现在平均每辆车用到的MCU至少70颗以上,随着汽车智能化和电子化的发展,每辆车采用MCU有可能达到上百颗。为什么需要这么多?因为随着传感器导入数据的增加,需要越来越多的MCU帮它进行运算和处理。

从国内外厂商的占比来看,MCU整体市场逐年稳步上涨,国产MCU占比低,市场空间大。车规级MCU主要以国外厂商为主导,国内厂商占比比较少,但未来市场空间巨大。在消费市场,国内MCU厂商要跳出价格战,寻找自己的定位。在汽车市场,国内企业需突破技术瓶颈,在功能安全、域控制器等领域取得突破,在产品的丰富度与平台化上进行更多的推动。

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