2022年11月29日 | 新时代下传统汽车芯片公司如何自处？

在近期慕尼黑的Electronica上，汽车OEM和半导体供应商之间的实力平衡发生了明显的转变。

从燃油车到电动车的过渡正在加快。供需失衡困扰着汽车行业。车厂的高管再也不能忽视电子行业的发展，现在也开始在半导体会议上频频露面。

例如，大众集团前CEO Herbert Diess就出现在本次展会上，没有随行人员，在ST的展位上突然造访。保时捷董事会成员Barbara Frenkel在与Electronica同期举行的Semicon Europa会议上强调：“我们已经学会了和你们说同样的语言。”并且承认保时捷现在是半导体生态系统的一部分。

几十年前，汽车供应链中的优先顺序很明确，车厂要求Tier1为每个ECU中的新功能提供单一功能的ASIC，然后就和芯片供应商说再见了。如今，车厂高层竟然会主动投入时间和资源与半导体公司高管建立长期关系。

SiC

SiC（碳化硅）就是一个很好的例子，电动化大潮正在使功率电子产品的市场需求激增。

经历了疫情期间的芯片断供后，车厂吸取了一个重要教训，保供意味着就要用预付金来确保他们的需求。

例如，Infineon上周宣布与Stellantis达成了一项多年的SiC设备交付的非约束性协议。在本十年的晚些时候，Infineon将保留产能，向Stellantis的Tier1供应SiC“裸晶”芯片。Infineon预计，潜在的采购量和产能储备将“远远超过10亿欧”。

BorgWarner也宣布向Wolfspeed投资5亿美元，该协议将确保高达6.5亿美元的SiC设备年产能。

Renesas长期以来以IGBT而闻名，但这次也透露了进军SiC业务的计划。与Infineon、ST和Wolfspeed相比，Renesas是后来者，前者们已经在SiC领域投入了数十亿美元了。目前尚不清楚Renesas是打算生产SiC，还是正与SiC供应商合作，目前看来后者可能性更大。

Renesas的SVP兼汽车解决方案总经理Takeshi Kataoka表示，“我们将SiC视为未来的关键技术，我们必须要确保这个产品线”。但他没有详细说明进入SiC市场的计划。

软件，软件

电动化并不是影响车厂与芯片供应商之间关系的唯一因素。为了追赶特斯拉，打造强大的软件实力，车厂正在改变着半导体公司设计产品的方式。

Kataoka说：“我们正在为从未在车厂工作过的新一代软件设计师开发芯片。我敢肯定，他们中的大多数人从未见过芯片长什么样。”

讽刺的是，似乎是为了证实Kataoka的观点，捷豹路虎向Blommberg证实，他们将“招聘被解雇的Twitter和Facebook员工来填补数字和工程方面能力的空缺。”

Kataoka说：“传统上，半导体公司一直在IC的成本和功耗层面上相互竞争。但芯片的软件开发环境越来越重要。”

Kataoka说，Renesas一直在为其汽车芯片构建一个“统一的开发环境”。下一步是云平台上的“虚拟环境”，目标是帮助在开放生态系统中成长起来的年轻开发者简化软件设计。

这正是Nvidia和Qualcomm非常擅长的领域，因为它们一直在为GPU或Snapdragon处理器提供基于云的软件开发环境。Kataoka指出，“就连NXP和TI都做得比我们好，我们需要更快地赶上他们。”

灵活的ECU

集成是车厂减少ECU数量的关键。

车辆架构正在从数百个独立的ECU发展到按功能对ECU进行分组的域架构，进而还会发展到zonal架构。MCU按位置集成，将各种功能就近集成到多个zonal控制器。

NXP在S32汽车平台上按照zonal路径已经开发了数年。除了用于汽车网络处理的S32G、用于雷达处理的S32R、用于实时处理器的S32Z和E，NXP上周还发布了用于电动车控制应用的新的S32K39系列。

NXP全球产品和解决方案营销总监Brian Carlson表示S32K39系列是为电动车控制优化的big brain。

OEM正在开始采用基于SiC的逆变器，因为可以承受更高的工作温度，获得更高的效率，并大大提高功率密度。传统基于IGBT的逆变器正在向基于SiC的逆变器过渡，或在某些情况下，车厂在同一架构中同时使用IGBT和SiC，用于电动车控制的MCU的灵活性变得越来越重要。

Carlson表示，除了支持传统的IGBT逆变器外，NXP的多核MCU（4*Arm Cortex-M7）还支持SiC逆变器的高速切换。未来还将支持GaN逆变器。

NXP的设备还提供双电机控制。Carlson说，它还可以进一步扩展，支持类似Tesla所采用的3电机，或Rivian的4电机。他解释说，由于zonal架构支持TSN（time-sensitive network），现在这变得更容易了。

NXP汽车控制和网络解决方案总经理Ray Cornyn说，“关键是，即使一辆车离开了工厂，也应该能够在其生命周期内提升功能，提高性能。”灵活的MCU应该可以通过更新算法增加新的功能，这些功能可能包括更高效的BMS或更好的电控。

在制定新的供应链战略时，保时捷的Frenkel指出，他们正试图选择具有“最大适应性”的芯片，而不是那些“最大成本效益”的芯片。换句话说，MCU的灵活性和可编程性可能比车厂长期青睐的最便宜的单功能微控制器更有价值。

未来的中央处理器

前不久Argo AI关门，说明至少福特和大众认为完全自动驾驶不再是优先考虑的问题了。

这是否会改变NXP和Renesas等传统汽车芯片供应商面向未来汽车架构的“中央处理器”战略？他们将如何与Nvidia、Qualcomm或Mobileye竞争？

IHS Markit此前曾分析表示，“在过去几年里，主要的OEM花了大量时间研究高性能GPU/CPU解决方案，他们开始接受这一发展方向。”并推测，一旦那些大车厂掌握了窍门，它们就不会回到Renesas和NXP等传统半导体了。

NXP的Cornyn对此提出了反对意见，“我认为这些大型OEM从未离开过我们。”

首先，许多车厂仍在向zonal架构过渡的过程中。对于那些想要进一步集成的公司，NXP正在准备下一代MCU S32N。

Cornyn解释说，S32N是基于集中处理架构的高度集成的汽车基础设施处理器，目前尚未公布。它采用了5nm工艺，集成了许多域控制器，包括网络、姿态和车身电子，在一块芯片中能够独立运行30个应用。

S32N不应与Qualcomm、Nvidia或Mobileye正在推广的用于传感器融合、其他自动驾驶功能或高级信息娱乐功能的中央芯片相混淆。Cornyn表示：“我们认为，针对ADAS和信息娱乐系统的中央CPU/GPU的所需升级时间，与S32N等汽车基础设施处理器提供的关键安全功能的要求并不同步。”

在Electronica的CEO圆桌会议上，NXP的CEO Kurt Sievers表示，NXP即将推出的5nm芯片（S32N）“已经获得了数十亿的订单，它将在TSMC亚利桑那州的新工厂为美国客户生产。”据报道，TSMC计划于2024年在亚利桑那州开始生产5nm芯片。

NXP没有透露ADAS芯片计划。相比之下，Renesas为ADAS推出了R-CAR系列SoC。

上周，Renesas推出了其首款ADAS雷达收发器。该设备使用了今年早些时候收购的Steradian的设计资产。RFCMOS雷达收发器的工作频率为5GHz。每个芯片有4T*4R，可提供16个MIMO通道，支持高分辨率的4D成像雷达。Renesas预计将在2023年初开始出样。

Kataoka预见了一种集中式计算架构，可以处理雷达的原始数据。目前，他预测不同的卫星雷达模块将处理传感器处理，向ECU提供预处理的雷达数据。

Kataoka表示，Renesas计划利用其视觉传感器和雷达，面向那些需要ADAS交钥匙解决方案的车厂。

车厂和芯片供应商正在建立直接关系，Tier1往往就会被边缘化，成为中间商。然而，Renesas强调，它不仅计划与Denso合作（Renesas的投资者），还计划与尽可能多的Tier1合作。与此同时，Kataoka质疑Qualcomm是否应该被视为真正的Tier2。

Qualcomm收购了Veoneer的软件部门Arriver。在Kakaoka看来，Qualcomm已经是一家Tier1了。因此，这家芯片巨头正在与其它Tier1竞争。

Qualcomm、Mobileye和Nvidia在中央计算芯片领域仍旧占据主导地位。NXP正在打造一个独特的“汽车集成平台”，该平台既不包括ADAS，也不包括信息娱乐系统。另一方面，Renesas的R-Car ADAS SoC是否足会满足车厂的需求将很快在市场上得到验证。