汽車行業(yè)的芯片短缺一直未能得到緩解，因此讓芯片公司暫時在與車廠的角力中占了上風。但隨著汽車行業(yè)從業(yè)人員越來越精通IT，正在改變著傳統(tǒng)汽車芯片供應商設(shè)計設(shè)備的方式。Qualcomm、Mobileye和Nvidia仍是未來車輛中央芯片的領(lǐng)導者，令NXP和Renesas等傳統(tǒng)汽車芯片公司不得不去重新定義自己在電動車/ADAS市場中的角色。

在近期慕尼黑的Electronica上，汽車OEM和半導體供應商之間的實力平衡發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變。

從燃油車到電動車的過渡正在加快。供需失衡困擾著汽車行業(yè)。車廠的高管再也不能忽視電子行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在也開始在半導體會議上頻頻露面。

例如，大眾集團前CEO Herbert Diess就出現(xiàn)在本次展會上，沒有隨行人員，在ST的展位上突然造訪。保時捷董事會成員Barbara Frenkel在與Electronica同期舉行的Semicon Europa會議上強調(diào)：“我們已經(jīng)學會了和你們說同樣的語言?！辈⑶页姓J保時捷現(xiàn)在是半導體生態(tài)系統(tǒng)的一部分。

幾十年前，汽車供應鏈中的優(yōu)先順序很明確，車廠要求Tier1為每個ECU中的新功能提供單一功能的ASIC，然后就和芯片供應商說再見了。如今，車廠高層竟然會主動投入時間和資源與半導體公司高管建立長期關(guān)系。

SiC

SiC（碳化硅）就是一個很好的例子，電動化大潮正在使功率電子產(chǎn)品的市場需求激增。

經(jīng)歷了疫情期間的芯片斷供后，車廠吸取了一個重要教訓，保供意味著就要用預付金來確保他們的需求。

例如，Infineon上周宣布與Stellantis達成了一項多年的SiC設(shè)備交付的非約束性協(xié)議。在本十年的晚些時候，Infineon將保留產(chǎn)能，向Stellantis的Tier1供應SiC“裸晶”芯片。Infineon預計，潛在的采購量和產(chǎn)能儲備將“遠遠超過10億歐”。

BorgWarner也宣布向Wolfspeed投資5億美元，該協(xié)議將確保高達6.5億美元的SiC設(shè)備年產(chǎn)能。

Renesas長期以來以IGBT而聞名，但這次也透露了進軍SiC業(yè)務的計劃。與Infineon、ST和Wolfspeed相比，Renesas是后來者，前者們已經(jīng)在SiC領(lǐng)域投入了數(shù)十億美元了。目前尚不清楚Renesas是打算生產(chǎn)SiC，還是正與SiC供應商合作，目前看來后者可能性更大。

Renesas的SVP兼汽車解決方案總經(jīng)理Takeshi Kataoka表示，“我們將SiC視為未來的關(guān)鍵技術(shù)，我們必須要確保這個產(chǎn)品線”。但他沒有詳細說明進入SiC市場的計劃。

軟件，軟件

電動化并不是影響車廠與芯片供應商之間關(guān)系的唯一因素。為了追趕特斯拉，打造強大的軟件實力，車廠正在改變著半導體公司設(shè)計產(chǎn)品的方式。

Kataoka說：“我們正在為從未在車廠工作過的新一代軟件設(shè)計師開發(fā)芯片。我敢肯定，他們中的大多數(shù)人從未見過芯片長什么樣?！?/p>

諷刺的是，似乎是為了證實Kataoka的觀點，捷豹路虎向Blommberg證實，他們將“招聘被解雇的Twitter和Facebook員工來填補數(shù)字和工程方面能力的空缺。”

Kataoka說：“傳統(tǒng)上，半導體公司一直在IC的成本和功耗層面上相互競爭。但芯片的軟件開發(fā)環(huán)境越來越重要?！?/p>

Kataoka說，Renesas一直在為其汽車芯片構(gòu)建一個“統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境”。下一步是云平臺上的“虛擬環(huán)境”，目標是幫助在開放生態(tài)系統(tǒng)中成長起來的年輕開發(fā)者簡化軟件設(shè)計。

這正是Nvidia和Qualcomm非常擅長的領(lǐng)域，因為它們一直在為GPU或Snapdragon處理器提供基于云的軟件開發(fā)環(huán)境。Kataoka指出，“就連NXP和TI都做得比我們好，我們需要更快地趕上他們。”

靈活的ECU

集成是車廠減少ECU數(shù)量的關(guān)鍵。

車輛架構(gòu)正在從數(shù)百個獨立的ECU發(fā)展到按功能對ECU進行分組的域架構(gòu)，進而還會發(fā)展到zonal架構(gòu)。MCU按位置集成，將各種功能就近集成到多個zonal控制器。

NXP在S32汽車平臺上按照zonal路徑已經(jīng)開發(fā)了數(shù)年。除了用于汽車網(wǎng)絡處理的S32G、用于雷達處理的S32R、用于實時處理器的S32Z和E，NXP上周還發(fā)布了用于電動車控制應用的新的S32K39系列。

NXP全球產(chǎn)品和解決方案營銷總監(jiān)Brian Carlson表示S32K39系列是為電動車控制優(yōu)化的big brain。

OEM正在開始采用基于SiC的逆變器，因為可以承受更高的工作溫度，獲得更高的效率，并大大提高功率密度。傳統(tǒng)基于IGBT的逆變器正在向基于SiC的逆變器過渡，或在某些情況下，車廠在同一架構(gòu)中同時使用IGBT和SiC，用于電動車控制的MCU的靈活性變得越來越重要。

Carlson表示，除了支持傳統(tǒng)的IGBT逆變器外，NXP的多核MCU（4*Arm Cortex-M7）還支持SiC逆變器的高速切換。未來還將支持GaN逆變器。

NXP的設(shè)備還提供雙電機控制。Carlson說，它還可以進一步擴展，支持類似Tesla所采用的3電機，或Rivian的4電機。他解釋說，由于zonal架構(gòu)支持TSN（time-sensitive network），現(xiàn)在這變得更容易了。

NXP汽車控制和網(wǎng)絡解決方案總經(jīng)理Ray Cornyn說，“關(guān)鍵是，即使一輛車離開了工廠，也應該能夠在其生命周期內(nèi)提升功能，提高性能?！膘`活的MCU應該可以通過更新算法增加新的功能，這些功能可能包括更高效的BMS或更好的電控。

在制定新的供應鏈戰(zhàn)略時，保時捷的Frenkel指出，他們正試圖選擇具有“最大適應性”的芯片，而不是那些“最大成本效益”的芯片。換句話說，MCU的靈活性和可編程性可能比車廠長期青睞的最便宜的單功能微控制器更有價值。

未來的中央處理器

前不久Argo AI關(guān)門，說明至少福特和大眾認為完全自動駕駛不再是優(yōu)先考慮的問題了。

這是否會改變NXP和Renesas等傳統(tǒng)汽車芯片供應商面向未來汽車架構(gòu)的“中央處理器”戰(zhàn)略？他們將如何與Nvidia、Qualcomm或Mobileye競爭？

IHS Markit此前曾分析表示，“在過去幾年里，主要的OEM花了大量時間研究高性能GPU/CPU解決方案，他們開始接受這一發(fā)展方向。”并推測，一旦那些大車廠掌握了竅門，它們就不會回到Renesas和NXP等傳統(tǒng)半導體了。

NXP的Cornyn對此提出了反對意見，“我認為這些大型OEM從未離開過我們。”

首先，許多車廠仍在向zonal架構(gòu)過渡的過程中。對于那些想要進一步集成的公司，NXP正在準備下一代MCU S32N。

Cornyn解釋說，S32N是基于集中處理架構(gòu)的高度集成的汽車基礎(chǔ)設(shè)施處理器，目前尚未公布。它采用了5nm工藝，集成了許多域控制器，包括網(wǎng)絡、姿態(tài)和車身電子，在一塊芯片中能夠獨立運行30個應用。

S32N不應與Qualcomm、Nvidia或Mobileye正在推廣的用于傳感器融合、其他自動駕駛功能或高級信息娛樂功能的中央芯片相混淆。Cornyn表示：“我們認為，針對ADAS和信息娛樂系統(tǒng)的中央CPU/GPU的所需升級時間，與S32N等汽車基礎(chǔ)設(shè)施處理器提供的關(guān)鍵安全功能的要求并不同步?！?/p>

在Electronica的CEO圓桌會議上，NXP的CEO Kurt Sievers表示，NXP即將推出的5nm芯片（S32N）“已經(jīng)獲得了數(shù)十億的訂單，它將在TSMC亞利桑那州的新工廠為美國客戶生產(chǎn)。”據(jù)報道，TSMC計劃于2024年在亞利桑那州開始生產(chǎn)5nm芯片。

NXP沒有透露ADAS芯片計劃。相比之下，Renesas為ADAS推出了R-CAR系列SoC。

上周，Renesas推出了其首款ADAS雷達收發(fā)器。該設(shè)備使用了今年早些時候收購的Steradian的設(shè)計資產(chǎn)。RFCMOS雷達收發(fā)器的工作頻率為5GHz。每個芯片有4T*4R，可提供16個MIMO通道，支持高分辨率的4D成像雷達。Renesas預計將在2023年初開始出樣。

Kataoka預見了一種集中式計算架構(gòu)，可以處理雷達的原始數(shù)據(jù)。目前，他預測不同的衛(wèi)星雷達模塊將處理傳感器處理，向ECU提供預處理的雷達數(shù)據(jù)。

Kataoka表示，Renesas計劃利用其視覺傳感器和雷達，面向那些需要ADAS交鑰匙解決方案的車廠。

車廠和芯片供應商正在建立直接關(guān)系，Tier1往往就會被邊緣化，成為中間商。然而，Renesas強調(diào)，它不僅計劃與Denso合作（Renesas的投資者），還計劃與盡可能多的Tier1合作。與此同時，Kataoka質(zhì)疑Qualcomm是否應該被視為真正的Tier2。Qualcomm收購了Veoneer的軟件部門Arriver。在Kakaoka看來，Qualcomm已經(jīng)是一家Tier1了。因此，這家芯片巨頭正在與其它Tier1競爭。

Qualcomm、Mobileye和Nvidia在中央計算芯片領(lǐng)域仍舊占據(jù)主導地位。NXP正在打造一個獨特的“汽車集成平臺”，該平臺既不包括ADAS，也不包括信息娛樂系統(tǒng)。另一方面，Renesas的R-Car ADAS SoC是否足會滿足車廠的需求將很快在市場上得到驗證。

審核編輯 ：李倩