2023年9月26—27日,“2023汽车半导体生态峰会暨全球汽车电子博览会”在深圳会展中心隆重举行。本次会议以“链启芯程 智造未来”为主题,由广东省工业和信息化厅、深圳市工业和信息化局和中国能源汽车传播集团指导,《中国汽车报》社主办,爱集微承办。
中国汽车工程研究院股份有限公司雷剑梅在“中国汽研对汽车半导体生态一体化的思考”的演讲中提到,汽车业在走向软件定义汽车,这激发了新需求,提出了新挑战,促进了新发展,并在重塑产业链的格局。为营造健康共生的汽车芯片产业生态,芯片企业与整车企业应双向奔赴。
中国汽车工程研究院股份有限公司雷剑梅
汽车架构走向域控制和车云一体化
如今汽车业走过了三个阶段,正在进入软件定义汽车的时代。
雷剑梅提到,从机械定义汽车,到电气定义汽车再到软件定义汽车,带来了全新的变革和变局。以前一辆车上市意味着开发的结束,而现在通过软件升级,可改变汽车的关键参数,或将车内的加热功能变成消毒功能,增加新的属性,不断满足客户的新需求。相应的,这也带来了OTA监管等问题。
而软件定义汽车需要底层的技术支撑。雷剑梅表示,汽车的架构将从分布式走向域控制、车云一体化,涉及辅助驾驶、智能座舱、线控底盘、智能车身等,在车云一体化架构的驱动下,软件可以深度参与整个汽车的定义、开发和验证流程,实现“软件定义智能化汽车”。
这其中网络架构发挥重要作用。雷剑梅提到,CAN/LIN网络是E/E架构的基石,而车载以太网则是域控制器架构下汽车信息流动的“高速公路”。随着智能网联汽车发展,安全信号、安全决策指令对时间非常敏感,这对车内网络的响应速度和时延也提出了明确的要求。而且车云一体化架构、OTA升级等使智能网联汽车网络与外部互联增多,被攻击的风险也越来越大,这对汽车零部件、电气系统、元器件等均提出了较高的要求,需成熟的车载以太网信息安全开发及测试方案。
应对软件定义汽车的大潮,我国近几年也积极出台产业政策与行动计划,促进产业加快转型。
在电动化层面,2020年11月工信部发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,提出深化“三纵三横”研发布局:以动力电池与管理系统、驱动电机与电力电子、网联化与智能化技术为“三横”,构建关键零部件技术供给体系,包括高精传感器、高性能芯片、雷达等。围绕智能化,2020年2月国家发改委、工信部等《智能汽车创新发展战略》提出构建跨界融合的智能汽车产业生态体系。针对网联化,工信部、标委会于2023年7月《国家车联网产业标准体系建设指南(智能网联汽车)》,明确了构建标准体系、推动产业化发展以及阶段性发展规划。
在国家大力构建汽车半导体生态和企业的环境下,各大车企纷纷布局智能网联新能源汽车,拟定积极的战略目标,争夺未来市场。在政策、技术等多重因素的影响下,激发了新需求,提出了新挑战,促进了新发展,并在重塑产业链的格局。
产业链格局重塑 应合力构建健康网状生态
软件定义汽车激发了新的需求。雷剑梅在演讲中提到,因新体验、新架构、新技术对汽车感知、决策、执行提出了新的要求,芯片作为智能汽车底层核心能力和科技生态的重要组成部分,是实现差异化定制、软硬融合、架构正向开发的关键。面对新需求,车规芯片的研发与应用也在向 “定制化、集中化、高性能”发展。
相应的,这也提出了新挑战。雷剑梅详细说,从电动化来说,动力系统管理由电池管理,对耐压、散热、安全,对热效力管理都提出了极高的要求。智能化对芯片的算力、集成度、小体积和低功耗可谓是既要又要还要。网联化由于需要与外界进行互联,对数据安全也提出了高要求。
诚然,这也促进了新发展。随着汽车新三化技术应用深化,单车芯片价值不断增加,成熟智能电动汽车单车平均芯片价值超过2500美元,相比传统燃油车增加5-10倍,汽车芯片面临巨大的商业机会。
雷剑梅认为,这些新挑战、新发展、新商机在重塑汽车产业链的格局。芯片作为抢占汽车智能化赛道的制高点,已成为全球智能汽车竞争的关键核心,欧美日韩等国制定一系列芯片相关法案支持自身产业发展,国内汽车半导体产业链各环节在国产化替代驱动下也迎来新的发展格局。国内芯片厂商的优势在于可根据整车厂的需求定制化,在本地化服务方面相比国外厂商也优势明显,将在提升本地汽车的核心竞争力和差异化的过程中发挥重要的作用。
还有一个明显的趋势是整车厂纷纷布局汽车芯片领域,选择与芯片企业进行战略合作或资本合作,部分OEM成立自己的半导体部门或公司。雷剑梅表示,这可看出整车企业对芯片的重视程度越来越高,也将不断重塑供应链。表现在从以往的链式供应链结构向网状发展,这也意味着软件供应商、芯片企业、整车厂、Tier1相互的关联越来越紧密,耦合度越来越高,生态的价值也越来越明显。
在软件定义汽车和智能电动汽车的发展趋势下,安全对于汽车来说是永恒不变的主题。雷剑梅指出,一方面,要考虑全面融合的新技术体系支撑汽车安全;另一方面,要强化标准,依托“三横二纵”的技术逻辑架构,加速推动汽车芯片质量保障体系建设。
雷剑梅进一步分析,这一保障体系涉及两个层面:一是基础能力保障问题,即器件层面需要有基础保障,器件延伸到系统、整车层面也需要有基础保障。目前在汽车产品的高安全高可靠要求下,芯片方案替换的验证流程未形成行业共识。二是高阶能力现状问题:即针对智能化下衍生的自动驾驶、智能感知座舱、高性能通信芯片满足高算力、低功耗和时延等全新要求;针对电动化下催生的动力控制、驱动、隔离芯片,应对大功率、高耐压、低噪声等全新挑战。
围绕汽车芯片标准体系研究、检测能力构建、前瞻技术攻关、行业资源拓展、产业现状剖析五方面工作,雷剑梅介绍了中国汽研助力产业生态一体化建设的工作进展和成效,并提到将建立车规级芯片基础测评和先进技术服务能力,从源头芯片级到终端整车级的一站式综合服务能力,打造普适和特制高端芯片的可视化指数测评标准高地。
迎接软件定义汽车的大变革时代,雷剑梅建议营造一个健康共生的汽车芯片产业生态。她指出,目前国内在需求导入、设计、制造和上车应用等环节还存在问题。而一个健康的生态表现则是Tier1和OEM能够清晰明确地细化芯片应用需求,并可提出新产品需求,芯片企业及周边技术力量能共同支撑OEM进行系统验证;芯片企业和OEM、Tier1对话和语言可建立统一的标准,包括产品定义、关键功能和性能、可靠性测试、功能安全、信息安全相关标准。芯片企业应基于标准提升产品力与整车企业双向奔赴,协同做好汽车芯片安全可靠上车工作。