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。