智能汽车集中式E/E架构下的半导体需求

发布时间: 2024-06-26

来源: 电子工程世界

随着汽车行业的快速发展，电气/电子 (E/E) 架构正在经历一场革命性的转变。集中式计算单元成为软件定义汽车 (SDV) 的核心，这对半导体行业提出了更高的要求。

麦肯锡《Advanced semiconductors for the era of centralized E/E architectures》探讨集中式E/E架构的未来趋势及其对半导体行业的影响。

麦肯锡分析预计，到2032年，全球30%的汽车将采用带区域控制器的E/E架构。这一趋势对半导体行业至关重要，因为它需要高性能的集中计算单元来满足未来汽车功能的需求。

预计在未来十年内，汽车微元件和逻辑半导体市场将增长到600亿美元，而整个汽车半导体市场将从600亿美元增长到1400亿美元，年复合增长率达到10%。

Part 1

智能汽车集中式计算单元的作用

集中式计算单元主要用于高级驾驶辅助系统 (ADAS)、自动驾驶 (AD)、信息娱乐和车辆运动任务。这些单元可以通过独立的特定领域计算单元或跨领域的中央计算单元来实现。

无论采用哪种方式，选择最有效的片上系统 (SoC) 或系统级封装 (SiP) 都至关重要，因为它们不仅是成本的主要驱动因素，还影响整体物料清单 (BOM) 和功耗。

● 融合芯片：提升计算整合度

融合芯片将ADAS/AD和信息娱乐的功能集成到一个单一的芯片上，这一技术趋势被认为是提高SDV功能和计算整合度的合理下一步。

尽管融合芯片面临技术复杂性和功能安全要求的挑战，但其优势在于可以减少物理计算单元的总数，简化计算逻辑的整体集成，从而促进无线 (OTA) 更新，降低开发成本。

麦肯锡与全球半导体联盟 (GSA) 的调查显示，28%的受访者认为开发环境和工具链的便利性是采用融合芯片的主要因素，57%的受访者则看重其节省知识产权和封装成本的优势。

● 挑战与解决方案

采用融合芯片的一个主要挑战是保证不受干扰，特别是在信息娱乐和ADAS/AD领域。此外，满足L3及以上自动驾驶系统的冗余要求也增加了复杂性。然而，随着技术的发展和生态系统的完善，预计融合芯片将在2026年至2027年间首次部署，主要应用于L0到L2级别的自动驾驶场景。

Part 2

基于小芯片的设计：

模块化的未来

小芯片技术通过模块化集成多个专用芯片，代表了半导体设计的范式转变。它允许OEM为每个子组件选择最佳技术解决方案，提高设计的灵活性和成本效率。通过使用标准接口，如通用芯片组互连标准 (UCIe)，小芯片的各个组件可以在不同的技术节点上制造，确保最佳性能和经济性。

● 小芯片技术的优势

小芯片技术的主要优势包括：

◎ 整体芯片尺寸减小：避免单片设计方法增加芯片尺寸，提高良率，降低成本。

◎ 乐高原则：通过标准化的模块化设计，OEM可以混合搭配现有设计池中的组件，提高成本效率，加快上市时间。

根据调查，61%的受访者认为灵活设计最佳芯片的能力是采用小芯片的主要动机。

● 挑战与预期时间表

小芯片技术尚属新兴，面临汽车就绪性、互连标准化等挑战。然而，随着生态系统的发展，预计小芯片将在未来十年内得到更广泛的采用。大多数行业领导者预测，汽车应用的小芯片将在2027年至2030年间出现。

Part 3

对汽车半导体价值链的影响

集中化和整合趋势正在推动市场发展，预计到2030年，计算单元市场将从2023年的960亿美元增长到1480亿美元，年复合增长率为6%。这一趋势对OEM、一级供应商、代工厂、IDM和无晶圆厂厂商都提出了新的要求和机遇。

● 车企的战略考虑

汽车企业OEM在决定是否采用融合SoC时，应考虑以下领域：

◎ 软件专业知识和控制

◎ ADAS/AD支持的自动驾驶级别

◎ 信息娱乐和ADAS/AD小组的协调

◎ 采购策略与供应链弹性

◎ 物料清单和总拥有成本经济性

● 一级供应商的机会

一级供应商可以利用融合SoC创建集中式计算单元设计，展示潜在的技术和商业利益。此外，他们可以尽早与OEM接洽，将需求纳入开发路线图中。

● 代工厂、IDM和无晶圆厂厂商的策略

对于代工厂、IDM和无晶圆厂厂商来说，小芯片的采用将引发责任和“所有权”的广泛讨论，尤其是在制造和互连方面。制定共同标准、知识产权所有权、责任分配和新的商业模式将是关键领域。

小结

半导体将在集中式计算单元中发挥越来越重要的作用，汽车OEM正在深入汽车半导体价值链，以实现自动驾驶和信息娱乐领域的最先进功能。

对融合芯片和基于小芯片设计技术的深入了解，将帮助整个汽车半导体价值链的利益相关者在下一代软件驱动汽车中保持灵活性和竞争力。

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