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芯擎科技7納米智能座艙芯片:一次性流片成功

發(fā)布時(shí)間:2021-11-03 作者:杜芹 半導體行業(yè)觀(guān)察

88億顆晶體管,一次性點(diǎn)亮

芯擎科技重磅推出國內首創(chuàng )7納米工藝制程的全新一代高性能智能座艙SoC—“龍鷹一號”,強勢入局汽車(chē)智能座艙市場(chǎng)。關(guān)于芯擎科技的“龍鷹一號”芯片,業(yè)界對其的關(guān)注度頗高,尤其是在當下全球汽車(chē)芯片缺貨,國產(chǎn)芯片能否取得突破性進(jìn)展的關(guān)鍵時(shí)刻,芯擎科技在這樣的風(fēng)口浪尖下依然如期帶來(lái)了好消息。

10月28日下午3點(diǎn)36分,國內首款車(chē)規級7納米智能座艙芯片“龍鷹一號”成功流片返回芯擎科技。這顆88億個(gè)晶體管的芯片,在抵達芯擎科技上海實(shí)驗室后,10分鐘CPU就啟動(dòng)了,僅不到30分鐘就被順利點(diǎn)亮!24小時(shí)LPDDR5全速工作及主要外設打通,48小時(shí)多核操作系統穩定運行。經(jīng)團隊實(shí)測,目前芯片的所有參數均達到設計標準。





“龍鷹一號”凝結了300余位工程師歷時(shí)兩年多的心血,創(chuàng )造了國內團隊在7納米工藝車(chē)規級超大規模SoC首次流片即成功的記錄,這足以彰顯芯擎科技的技術(shù)實(shí)力。

“龍鷹一號”采用業(yè)界領(lǐng)先的低功耗7納米車(chē)規工藝制程,符合AEC-Q100標準,內置ISO26262 ASIL-D安全等級的“安全島”和滿(mǎn)足汽車(chē)功能安全應用,這種安全設計機制更適合國內汽車(chē)功能安全的需求。該芯片最大的優(yōu)勢就是其高性能、高可靠性、低功耗、多核異構計算模型的SoC設計,集成了CPU、GPU、NPU、ISP、DSP、VPU、DPU等高性能加速模塊,以及與之匹配的高帶寬低延遲LPDDR5內存通道。

芯片內置高性能嵌入式AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )處理單元,提供更多個(gè)性化的智能語(yǔ)音、機器視覺(jué)及輔助自動(dòng)駕駛體驗。新一代多核圖形處理單元,可以動(dòng)態(tài)根據負載進(jìn)行資源分配;一機多屏多系統,支持多個(gè)高分辨率高刷新率屏幕同時(shí)輸出和強大的3D渲染;內置高性能音頻信號處理單元及豐富的音頻接口,為用戶(hù)提供豐富超凡的音視頻娛樂(lè )體驗;專(zhuān)業(yè)的硬件加解密引擎為車(chē)載應用提供了信息安全保障。同時(shí),芯片提供了豐富的高速通信接口和高帶寬大容量存儲。

如今“龍鷹一號”芯片的流片成功也為明年的量產(chǎn)上車(chē)打下了堅實(shí)的基礎。據悉,芯擎科技智能座艙芯片“龍鷹一號”已得到國內眾多車(chē)企和一級供應商青睞,多個(gè)量產(chǎn)車(chē)型正在系統設計過(guò)程中,預計2022年完成上車(chē)集成和測試。

現階段國內市場(chǎng)上還沒(méi)有真正上車(chē)的國產(chǎn)高性能智能座艙芯片,芯擎科技在這方面的努力將打破此前國際供應商在這一市場(chǎng)的壟斷地位,并填補我國在自主設計高端智能座艙平臺主芯片領(lǐng)域的空白。


為何選擇7納米工藝制程


如今主流的車(chē)規芯片都在10+納米半導體工藝上百花齊放,“龍鷹一號”是國內首款基于先進(jìn)7納米工藝制程的車(chē)規級智能座艙控制芯片。為何選擇7納米?此前芯擎科技產(chǎn)品規劃管理總經(jīng)理蔣漢平博士曾在「2021汽車(chē)車(chē)載芯片技術(shù)峰會(huì )」上講到,“7納米工藝是高性能智能座艙車(chē)規芯片的必選項”。

在蔣博士看來(lái),相對于10+納米, 7納米的工藝節點(diǎn)會(huì )帶來(lái)顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn):首先是芯片集成度更高。單位面積的晶圓上可以放置更多的邏輯門(mén),同時(shí)封裝面積變小,節約了晶圓成本和封裝成本,進(jìn)一步節約了成品芯片在單板上所占的面積,使得相同大小的電子產(chǎn)品功能更多,速度更快。其次,芯片耗電量更低。同樣大小的邏輯電路做出來(lái),用更先進(jìn)的工藝會(huì )導致耗電量更低,進(jìn)而導致功耗變低。最后,響應速度更快。單管開(kāi)斷速度更快,同樣的邏輯電路能夠跑到的主頻更高,性能大幅提升。

而且,相比10+納米節點(diǎn)工藝,7納米平均晶體管密度接近100MTr/mm2,是10+納米工藝的3.3倍,在同等功耗上提供35~40%的速度提升或者可以降低65%的功耗;同時(shí)7納米相對10+納米,可以提供更高占比的動(dòng)態(tài)功耗(>90%),這樣才能真正發(fā)揮各個(gè)計算單元(CPU、GPU等等)的有效算力,同時(shí)降低靜態(tài)功耗,減少漏電效應,提供高效的熱管理。所以針對高性能的數字駕艙SoC,7納米車(chē)規工藝是必選項。也正因此,目前海內外絕大部分車(chē)廠(chǎng)新款車(chē)型的智能座艙均選用了7納米工藝的SoC產(chǎn)品。

但7納米的芯片設計和流片成本很高,設計難度也很大,很多在10+納米大放異彩的芯片設計公司在7納米工藝節點(diǎn)上舉步維艱。但芯擎科技認為這正是他們的機會(huì ),難度越大,電子行業(yè)的馬太效應越凸顯,建立了在先進(jìn)設計和工藝上的護城河。

針對不同工藝,芯片設計要做的工作也不盡相同,例如冗余電路、備份設計都是需要在芯片設計階段增加的內容, 這些都是先進(jìn)工藝才會(huì )出現并考慮的問(wèn)題,需要長(cháng)期合作積累經(jīng)驗才能完成最終的量產(chǎn),沒(méi)有捷徑可走。據了解,芯擎科技的技術(shù)團隊在10納米及更先進(jìn)工藝制程上有著(zhù)開(kāi)發(fā)流片及量產(chǎn)的完整成功經(jīng)驗,這也無(wú)疑為其智能座艙芯片的一次性流片成功提供了技術(shù)保障。

要達到流片成功,工藝和設計必須要相輔相成,芯片設計公司和代工廠(chǎng)必須要保持密切的合作模式。中間會(huì )出現各種各樣的問(wèn)題。比如:良率低了到底是設計的時(shí)序余量不足,還是工藝波動(dòng);性能差了是設計的環(huán)路穩定性不夠,還是工藝參數設置錯誤?工藝參數的提取,仿真模型的構建與修改,同一芯片不同工藝下的參數對照,最終都是要設計公司和代工廠(chǎng)共同努力的結果。


汽車(chē)芯片廠(chǎng)商角逐先進(jìn)工藝

其實(shí),從制程工藝來(lái)講,以往以手機為代表的消費電子產(chǎn)品要遠遠領(lǐng)先于車(chē)載芯片,但是現在一切開(kāi)始發(fā)生轉變。前有恩智浦宣布與臺積電合作,將在下一代高性能汽車(chē)平臺中采用先進(jìn)制程;后有今年初高通發(fā)布第4代先進(jìn)制程驍龍汽車(chē)數字座艙平臺。一場(chǎng)汽車(chē)芯片工藝領(lǐng)域的新戰場(chǎng)已然在醞釀!而在這場(chǎng)戰爭中,尤以智能座艙芯片為烈,隨著(zhù)智能座艙逐步成為新車(chē)的標配,一輪新的市場(chǎng)增長(cháng)周期即將到來(lái)。




目前,智能座艙已成為各路玩家的新戰場(chǎng),無(wú)論是新勢力造車(chē)力量和傳統車(chē)企已經(jīng)主動(dòng)打破邊界,由被動(dòng)的接受通用芯片和生態(tài)提供的解決方案,轉變到親自下場(chǎng)制定芯片的規格和量產(chǎn)車(chē)型。在智能座艙領(lǐng)域,有恩智浦、瑞薩、英偉達、德州儀器這樣的傳統汽車(chē)芯片廠(chǎng)商,也有從手機市場(chǎng)進(jìn)入的芯片廠(chǎng)商,如高通、英特爾、三星、聯(lián)發(fā)科等。

在工藝方面,高通可謂走在前列。2015年開(kāi)始,高通切入智能座艙和自動(dòng)駕駛市場(chǎng),其14納米驍龍820A座艙SoC已經(jīng)拿下不少客戶(hù),甚至成了2020年不少中高端車(chē)型的標配。2019 CES展上,高通發(fā)布基于臺積電第一代7納米制程的第一款車(chē)規級數字座艙SoC驍龍SA8155。到今年1月份,高通發(fā)布了5納米的第4代驍龍汽車(chē)數字座艙平臺,預計將于2022年量產(chǎn)。

2016年,三星宣布以80億美元收購美國汽車(chē)技術(shù)制造商Harman International Industries,這也是三星最大的全現金收購,以此來(lái)將自己置于汽車(chē)技術(shù)市場(chǎng)的核心。2019年1月,三星推出了Exynos 旗下首款汽車(chē)品牌處理器,采用8納米制程。

可以看出,在7納米及以上的先進(jìn)工藝和高算力的智能座艙芯片市場(chǎng)上,主要由高通、英偉達等國際巨頭壟斷。作為一家初創(chuàng )企業(yè),芯擎科技可以說(shuō)走在智能座艙芯片先進(jìn)工藝的前列。隨著(zhù)“龍鷹一號”芯片的流片成功,會(huì )極大的改變國內在高端汽車(chē)芯片匱乏的現狀,并帶動(dòng)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈,支撐國內汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展。在智能座艙芯片這個(gè)領(lǐng)域,以芯擎科技為代表的國產(chǎn)汽車(chē)芯片廠(chǎng)商有望成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)時(shí)代不容忽視的“新力量”。


結語(yǔ)

當前汽車(chē)產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷一場(chǎng)全球化的大變革,屹立了多年的汽車(chē)行業(yè)的半導體供應鏈不再適用,汽車(chē)芯片企業(yè)在全新的智能汽車(chē)供應鏈體系中參與程度越來(lái)越高。站在這個(gè)時(shí)間節點(diǎn)上,芯擎科技的7納米智能座艙芯片的流片成功,交出了國內最領(lǐng)先、也是唯一一張可量產(chǎn)的7納米車(chē)載芯片的完美答卷!風(fēng)口之上,國內的芯片設計企業(yè)應該盡快的抓住行業(yè)的契機,把握好方向,發(fā)展重點(diǎn)行業(yè),解決芯片“卡脖子”問(wèn)題,進(jìn)而縮小與先進(jìn)國家的差距。


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