國產(chǎn)車規(guī)MCU，終于實(shí)現(xiàn)了性能全球領(lǐng)先

芯馳科技新推出的芯片，或?qū)⒅厮苤悄芷嚨陌鎴D。

國產(chǎn)芯片領(lǐng)域再次傳來好消息。
近日，車規(guī)芯片企業(yè)芯馳科技正式發(fā)布高端車規(guī)控制單元（MCU）E3 系列，該芯片是當(dāng)前全球性能最高的車控 MCU 產(chǎn)品。
這款芯片主頻最高可支持 800MHz，與當(dāng)前業(yè)界同級產(chǎn)品相比，性能一次提升了幾倍。芯馳科技首席架構(gòu)師孫鳴樂表示，「E3 控之心是芯馳為未來智能汽車精心打造的車規(guī) MCU，有四大優(yōu)勢：高可靠、高安全、高性能、廣覆蓋?！?/span>
E3 系列可應(yīng)用于線控底盤、制動(dòng)控制、BMS、ADAS / 自動(dòng)駕駛運(yùn)動(dòng)控制、液晶儀表、HUD、流媒體視覺系統(tǒng) CMS 等任務(wù)處理，今年第三季度實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
業(yè)界最強(qiáng)車控 MCU
MCU 是汽車必不可少的核心器件，其將內(nèi)存、運(yùn)算器、計(jì)時(shí)器、接口等整合在單一芯片上，實(shí)現(xiàn)存儲、計(jì)算和控制的完整功能，面向不同的應(yīng)用場景應(yīng)用不同的配置。
芯馳科技本次發(fā)布的車規(guī)高性能 MCU，是針對汽車安全相關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)的新一代高性能產(chǎn)品，集成多達(dá) 6 個(gè) ARM Cortex R5 CPU 核心，其中 4 個(gè)內(nèi)核可配置成雙核鎖步或獨(dú)立運(yùn)行，對未來汽車智能化的應(yīng)用需求帶來了新的可能性。

當(dāng)前，一輛汽車通常要搭載 50-100 個(gè)電子控制單元 (ECU)，每個(gè) ECU 又包含一塊或多塊 MCU。在新能源車上，芯片的數(shù)量還要翻倍。為了提高計(jì)算效率、協(xié)同執(zhí)行、降低成本等目的，跨域融合集中化的車載芯片方案是未來的方向。
在域控制器的趨勢下，車上任務(wù)的運(yùn)算復(fù)雜度呈指數(shù)級增加，汽車芯片不僅需要具備強(qiáng)大的計(jì)算能力來處理來自多種傳感器的大量數(shù)據(jù)，還需要豐富的網(wǎng)絡(luò)接口支持高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸。傳統(tǒng)功能芯片已逐漸無法滿足域控制器的新需求，E3 芯片旨在解決這一挑戰(zhàn)。
E3 采用臺積電 22 納米車規(guī)工藝制程，全系列車控 MCU 主頻從 300MHz 起步，最高可支持 800MHz，相對目前大部分車載的 100-200MHz MCU，性能成倍提升。E3 MCU 不僅同時(shí)能處理更多的任務(wù)，處理每個(gè)任務(wù)的速度也會(huì)更快，同時(shí)也保證高可靠和高安全性。
E3 五種配置面向不同的應(yīng)用場景，包括面向電池管理、線控底盤、制動(dòng)控制和輔助駕駛的高性能高可靠系列，面向液晶儀表、HUD 和流媒體視覺系統(tǒng) CMS 的顯示 MCU 系列，以及面向車身控制、T-Box 等應(yīng)用的低功耗系列。
這些芯片支持千兆以太網(wǎng)連接，SRAM 存儲最高覆蓋至 5MB，支持 eMMC、SD 等外部存儲，產(chǎn)品封裝覆蓋 BGA、LQFP 方式。
在近幾年汽車缺芯的背景下，各家車廠供貨壓力最大的產(chǎn)品就是 MCU。芯馳科技的 E3 因?yàn)樾阅芨鼜?qiáng)，集成度更高，可以減少車上芯片總量。
例如，未來主機(jī)廠可以把 VCU（整車控制器）、BMS（電池管理）等單元，或 T-Box（車聯(lián)網(wǎng)智能終端）、BCM（車身控制模塊）集成在一起，實(shí)現(xiàn)更好的協(xié)同性能。
在新產(chǎn)品上，芯馳將提供從芯片到開發(fā)套件、設(shè)計(jì)方案等完整工具鏈支持，并致力于打造完整生態(tài)。
車規(guī)芯片：比消費(fèi)級芯片更難造
近年隨著 AI 等技術(shù)的推動(dòng)，國內(nèi)涌現(xiàn)出了一些高光芯片創(chuàng)業(yè)公司，但在車規(guī)芯片領(lǐng)域，還沒有能撼動(dòng)國際巨頭的玩家出現(xiàn)。芯馳科技或許可以通過 E3 打破這一局面。
相對于消費(fèi)級芯片，打造汽車半導(dǎo)體的風(fēng)險(xiǎn)更大，投入也更高。因?yàn)閷囈?guī)芯片來說，安全可靠是最重要的需求：半導(dǎo)體產(chǎn)生的故障可能引發(fā)交通事故，導(dǎo)致人員傷亡。為滿足要求，設(shè)計(jì)一款車規(guī)級芯片需要有需求管理、安全關(guān)鍵設(shè)計(jì)、功能故障仿真、審查和報(bào)告，以及第三方評估的安全認(rèn)證。

車規(guī)芯片適用的標(biāo)準(zhǔn)包括美國汽車電子協(xié)會(huì)制定的 AEC-Q100，用于衡量汽車級產(chǎn)品的可靠性等級；ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)覆蓋的范圍則包括車輛設(shè)計(jì)到系統(tǒng)、處理 / 控制芯片、嵌入式軟件、元器件開發(fā)及相關(guān)的生產(chǎn)、維護(hù)、報(bào)廢等車輛產(chǎn)品的全生命周期。
為了實(shí)現(xiàn)高良率，一般在生產(chǎn)車規(guī)芯片時(shí)，還需要對半導(dǎo)體工廠實(shí)行「產(chǎn)線認(rèn)定」，時(shí)間需要半年到一年。
芯馳科技 E3 系列滿足的車規(guī)可靠性標(biāo)準(zhǔn) AEC-Q100 達(dá)到 Grade 1 級別，這意味著該芯片可在高達(dá) 125℃ 的環(huán)境溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)長時(shí)間穩(wěn)定工作。同時(shí)，芯片功能安全等級達(dá)到 ASIL D?；诙嗪嗽O(shè)計(jì)，E3 的雙核鎖步 Cortex-R5 實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 99% 的診斷覆蓋率，在所有 SRAM 上都配置了 ECC，在安全相關(guān)的外設(shè)上都配置了 E2E 保護(hù)。
雙核鎖步意味著 E3 芯片在處理任務(wù)時(shí)，兩個(gè) CPU 核心每個(gè)時(shí)鐘周期都會(huì)相互驗(yàn)證輸出內(nèi)容，這種自檢獨(dú)立于應(yīng)用軟件，不需要執(zhí)行專門的指令集自檢，提高了硬件可靠性。
芯馳表示，在現(xiàn)有的車規(guī) MCU 中，能夠同時(shí)滿足 AEC-Q100 Grade 1 和 ISO 26262 ASIL D 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的車規(guī) MCU 屈指可數(shù)。 

「在不同域之間，原來不同的模塊存在不同的功能安全等級，在整合后若有部分功能需要較高安全等級，整個(gè) MCU 就要以最高級為準(zhǔn)，所以 E3 采用了較高的整體功能安全等級?！箤O鳴樂表示。
極高的安全標(biāo)準(zhǔn)，保證了用戶的駕駛安全，也為車企和供應(yīng)商消除了應(yīng)用高性能算力的顧慮。
據(jù)芯馳科技 CEO 仇雨菁介紹，芯馳在成立第一時(shí)間，就完成了 ISO26262 ASIL D 最高功能安全等級流程認(rèn)證，隨后很快獲得 AEC-Q100 可靠性認(rèn)證、ISO26262 功能安全產(chǎn)品認(rèn)證以及國密認(rèn)證，成為國內(nèi)首個(gè)「四證合一」的車規(guī)芯片企業(yè)。
汽車芯的最后一塊拼圖
E3 是芯馳科技產(chǎn)品線的最新一員。
2020 年，芯馳科技發(fā)布了智能座艙處理器 X9，中央網(wǎng)關(guān)處理器 G9，以及 ADAS / 自動(dòng)駕駛處理器 V9 等高性能 SoC。2021 年，芯馳對全系產(chǎn)品進(jìn)行了升級，同時(shí)發(fā)布了 UniDrive 全開放自動(dòng)駕駛平臺。

在 X9 座艙芯片上，芯馳科技提供了高性能的 CPU、GPU，通過對芯片架構(gòu)的深度優(yōu)化，完整支持多系統(tǒng)虛擬化，一顆芯片同時(shí)驅(qū)動(dòng)儀表、中控、后視鏡、后排娛樂等多達(dá) 10 個(gè)高清顯示，并支持多屏共享和互動(dòng)，
G9 中央網(wǎng)關(guān)處理器強(qiáng)化了數(shù)據(jù)包的吞吐和轉(zhuǎn)發(fā)能力，在極低 CPU 占用率的情況下，可實(shí)現(xiàn)不同接口之間高流量，低延遲的數(shù)據(jù)交換。
面向自動(dòng)駕駛的 V9 則集成了高性能 CPU、GPU、CV 引擎和 AI 引擎，支持 L2 級別 ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）和自動(dòng)駕駛的主流應(yīng)用場景。
E3 的發(fā)布，意味著芯馳科技「四芯合一」的產(chǎn)品矩陣正式確立，其產(chǎn)品體系將為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展注入新的活力。
基于上述四大產(chǎn)品線，芯馳在 4 月 12 日還發(fā)布了面向未來的「芯馳中央計(jì)算架構(gòu) SCCA 1.0」，其既支持安全任務(wù)部署，又具有靈活的系統(tǒng)擴(kuò)展能力。  

值得一提的是，芯馳科技四個(gè)系列產(chǎn)品采用通用的底層架構(gòu)。芯馳科技董事長張強(qiáng)表示，平臺化的貫通設(shè)計(jì)，不僅大大降低了研發(fā)成本和時(shí)間投入，更能迅速提升車廠的供應(yīng)鏈彈性，緩解「缺芯」風(fēng)險(xiǎn)。
從全球市場看，目前國際廠商在車規(guī)級半導(dǎo)體領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位，英飛凌、恩智浦、瑞薩半導(dǎo)體等前十大廠商占據(jù)超過六成市場份額。隨著新能源的熱潮，汽車電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展趨勢愈發(fā)明顯，車規(guī)芯片市場出現(xiàn)了新的機(jī)遇。
近兩年，芯馳科技、地平線等國內(nèi)芯片公司相繼拿下主機(jī)廠量產(chǎn)定點(diǎn)，在車規(guī)級芯片市場形成了突破。芯馳科技在 2021 年 3 月實(shí)現(xiàn)了百萬芯片訂單量，全系列產(chǎn)品目前已覆蓋中國超過 70% 的車企。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，芯馳科技已經(jīng)與超過 250 家合作伙伴在軟件、硬件、算法、協(xié)議棧、操作系統(tǒng)等方面進(jìn)行了合作。
在最新產(chǎn)品的落地上，目前已有近 20 家主機(jī)廠、一級供應(yīng)商正在基于 E3 系列 MCU 芯片提前設(shè)計(jì)產(chǎn)品。隨著 E3 的正式發(fā)布，芯馳科技成為了國內(nèi)唯一一家提供汽車電子電氣架構(gòu)所有主要芯片的芯片企業(yè)。
據(jù)悉，2022 年下半年，芯馳科技還將推出單片算力達(dá) 200TOPS 的自動(dòng)駕駛處理器，并且配套開放的平臺和生態(tài)系統(tǒng)，為 L3 級自動(dòng)駕駛帶來升級空間。
「芯馳科技專注于車規(guī)芯片領(lǐng)域，我們希望自身產(chǎn)品能在性能和安全性不打任何折扣的情況下替代業(yè)內(nèi)領(lǐng)先產(chǎn)品，而不是成為低價(jià)替代。我們已經(jīng)證明了這條路是可以走通的?！箤O鳴樂說道。