萬(wàn)字長(zhǎng)文：汽車(chē)芯片的百年征程，從無(wú)線電波到人工智能

車(chē)和電的交集產(chǎn)生于是哪一年？

真實(shí)答案比你想象的要早不少。

1. 車(chē)輪上的聲音（1900年代-1960年代）

早在1901 年，馬可尼公司就在一輛蒸汽機(jī)車(chē)上安裝了移動(dòng)無(wú)線電報(bào)站，用于軍事通信。

而后來(lái)的第一次世界大戰(zhàn)期間，英國(guó)陸軍在貨車(chē)上部署了移動(dòng)無(wú)線電設(shè)備。

然而，這些早期系統(tǒng)與后來(lái)出現(xiàn)在乘用車(chē)中的消費(fèi)電子產(chǎn)品相去甚遠(yuǎn)。

1919 年，一位著名的早期實(shí)驗(yàn)者是阿爾弗雷德·格雷布 (Alfred Grebe)，他在使用真空管接收器在他的汽車(chē)上建造并操作了一臺(tái)無(wú)線電話(huà)。

20 世紀(jì) 20 年代公共廣播電臺(tái)的激增點(diǎn)燃了業(yè)余愛(ài)好者的想象力，他們開(kāi)始將笨重的家用收音機(jī)改裝用于汽車(chē)。

這些早期的汽車(chē)收音機(jī)依賴(lài)真空管技術(shù)，是一種奢侈品。真空管是那個(gè)時(shí)代主要的電子元件，體積大、易碎、耗電且昂貴。

它們需要大量電力，通常是燈絲的低電壓和工作所需的更高電壓，通常由笨重的獨(dú)立電池或連接到汽車(chē)電氣系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)提供。

音頻輸出也相對(duì)較低，難以對(duì)抗發(fā)動(dòng)機(jī)和道路噪音。

盡管面臨這些挑戰(zhàn)，車(chē)載音響的魅力刺激了發(fā)展。

1922 年，雪佛蘭提供了一款西屋收音機(jī)作為 200 美元的選裝件——這在當(dāng)時(shí)是一筆不小的數(shù)目。

20 世紀(jì) 30 年代開(kāi)始，電池制造商的 Philco 收購(gòu)了汽車(chē)收音機(jī)公司 (ARC)，并于 1930 年成為“Transitone”品牌汽車(chē)收音機(jī)的大規(guī)模生產(chǎn)商。

同年，高爾文制造公司 (Galvin Manufacturing Corp.) 推出了其 Model 5T71 汽車(chē)收音機(jī)，并將其命名為“Motorola”——“motor”和當(dāng)時(shí)流行的后綴“ola”的合成詞。

該產(chǎn)品的成功如此巨大，以至于該公司最終更名為摩托羅拉。

隨著時(shí)間的推移，真空管被改造以適應(yīng)汽車(chē)的嚴(yán)酷環(huán)境；

Sylvania 于 1939 年開(kāi)發(fā)了帶有鎖定插座的“Locktal”管，以更好地抵抗振動(dòng)，并且設(shè)計(jì)了新的真空管以使用 12 伏汽車(chē)電池工作。

早期的汽車(chē)收音機(jī)通常是TRF（調(diào)諧射頻）類(lèi)型，需要多個(gè)旋鈕進(jìn)行調(diào)諧，但 20 世紀(jì) 30 年代超外差電路的出現(xiàn)將調(diào)諧簡(jiǎn)化為單個(gè)旋鈕。

對(duì)于汽車(chē)音響乃至所有電子產(chǎn)品而言，真正的游戲規(guī)則改變者是 1947 年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的晶體管。

晶體管為真空管提供了一種革命性的替代方案：它們體積更小、重量更輕、更耐用、功耗更低，并且可以以更低的成本制造。

很快，這項(xiàng)技術(shù)就被用在了車(chē)上。

作為其 1956 年克萊斯勒和帝國(guó)系列汽車(chē)的 150 美元選裝件。

克萊斯勒與Philco合作，推出了世界上第一臺(tái)全晶體管汽車(chē)收音機(jī) Mopar Model 914HR，這款收音機(jī)提供“即時(shí)開(kāi)啟”操作，消除了真空管所需的預(yù)熱時(shí)間，并且更能抵抗駕駛固有的沖擊和振動(dòng)。

那個(gè)時(shí)代，收音機(jī)則是汽車(chē)最時(shí)髦的選裝部件了。

雖然在 1946 年，只有 40% 的汽車(chē)裝有收音機(jī)，但到 20 世紀(jì) 70 年代，這一數(shù)字已飆升至 90%。

然而，這項(xiàng)新技術(shù)卻引起了大眾的擔(dān)心。

你可能好奇，一個(gè)收音機(jī)怎么會(huì)讓人擔(dān)心。

1934 年的一項(xiàng)民意調(diào)查顯示，56% 的受訪者認(rèn)為它們是“危險(xiǎn)的分心”。

反對(duì)者認(rèn)為，調(diào)諧收音機(jī)或聽(tīng)音樂(lè)會(huì)分散對(duì)道路的注意力，甚至可能使駕駛員昏昏欲睡。

而支持者則強(qiáng)調(diào)了接收天氣警報(bào)或在長(zhǎng)途駕駛中保持警惕等好處。

而汽車(chē)的每一代的技術(shù)進(jìn)步，都伴隨著這樣的擔(dān)心。

從導(dǎo)航系統(tǒng)到現(xiàn)代觸摸屏，再到自動(dòng)駕駛，層出不窮的技術(shù)，層出不窮的擔(dān)憂(yōu)。

收音機(jī)有了，汽車(chē)音響也要安排上。

在 20 世紀(jì) 50 年代，年輕的駕駛者更喜歡使用響亮的收音機(jī)來(lái)彰顯自己的個(gè)性。

表 1：早期汽車(chē)收音機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵里程碑

時(shí)代/年份	主要技術(shù)	關(guān)鍵創(chuàng)新/產(chǎn)品示例	知名公司	重要性/影響
1919	真空管	阿爾弗雷德·格雷布的實(shí)驗(yàn)性汽車(chē)無(wú)線電話(huà)?3	阿爾弗雷德·格雷布	早期在移動(dòng)個(gè)人車(chē)輛中演示無(wú)線電。
1920年代	真空管	將家用收音機(jī)改裝用于汽車(chē)?3	業(yè)余愛(ài)好者，早期制造商	公共廣播的普及刺激了最初的車(chē)載娛樂(lè)嘗試。
1922	真空管	雪佛蘭提供西屋收音機(jī)選件（200美元）?3	雪佛蘭，西屋	最早的原廠安裝收音機(jī)選件之一，突顯其豪華地位。
1930	真空管	Philco "Transitone" 大規(guī)模生產(chǎn)汽車(chē)收音機(jī)?3	Philco (ARC)	美國(guó)第一家大規(guī)模生產(chǎn)汽車(chē)收音機(jī)的制造商。
1930	真空管	摩托羅拉 Model 5T71 汽車(chē)收音機(jī)?3	高爾文制造公司 (摩托羅拉)	標(biāo)志性品牌誕生；非常受歡迎的汽車(chē)收音機(jī)。
1939	真空管	Sylvania Locktal 管用于移動(dòng)應(yīng)用?3	Sylvania	提高了真空管在汽車(chē)環(huán)境中的堅(jiān)固性。
1947	-	貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管?4	貝爾實(shí)驗(yàn)室	所有現(xiàn)代固態(tài)電子學(xué)的基礎(chǔ)發(fā)明；為更小、更高效、更可靠的汽車(chē)收音機(jī)鋪平了道路。
1955 (秋季)	晶體管	克萊斯勒/Philco Mopar Model 914HR 全晶體管汽車(chē)收音機(jī)?8	克萊斯勒，Philco	世界上第一臺(tái)商用全晶體管汽車(chē)收音機(jī)；體積更小，功耗更低，“即時(shí)開(kāi)啟”，更堅(jiān)固。標(biāo)志著重大的技術(shù)轉(zhuǎn)變。
1940年代 - 1970年代	晶體管	晶體管汽車(chē)收音機(jī)廣泛采用?4	各公司	車(chē)載音響大眾化；收音機(jī)成為標(biāo)準(zhǔn)配置，從1946年的40%汽車(chē)普及到1970年代的90%。

2，車(chē)輪上的大腦(1960 年代 - 1980 年代)

20 世紀(jì) 60 年代末和 70 年代，人們對(duì)空氣污染和燃料消耗的擔(dān)憂(yōu)日益加劇。

當(dāng)晶體管使車(chē)載娛樂(lè)無(wú)處不在時(shí)，另一場(chǎng)更根本的革命正在醞釀：將電子技術(shù)應(yīng)用于控制汽車(chē)的核心——發(fā)動(dòng)機(jī)。

這一轉(zhuǎn)變主要不是由消費(fèi)者對(duì)功能的需求驅(qū)動(dòng)，而是由緊迫的法規(guī)和性能要求驅(qū)動(dòng)。

各國(guó)政府，特別是美國(guó)通過(guò) 1970 年的《清潔空氣法》，開(kāi)始實(shí)施日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

與此同時(shí)，諸如 1973 年石油危機(jī)之類(lèi)的事件凸顯了提高燃油經(jīng)濟(jì)性的必要性。

傳統(tǒng)的機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，主要是化油器和機(jī)械分配器，難以滿(mǎn)足這些新的、精確的要求。

這種監(jiān)管壓力成為強(qiáng)大的推動(dòng)力，迫使汽車(chē)行業(yè)采用更復(fù)雜的電子控制。

朝著這個(gè)方向邁出的第一個(gè)重要步驟是電子燃油噴射 (EFI) 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，該系統(tǒng)由早期形式的電子控制單元 (ECU) 管理。

其中最廣為人知的先驅(qū)之一是博世 D-Jetronic?系統(tǒng)，該系統(tǒng)于 1968 年首次出現(xiàn)在大眾 Type III 上。

這種模擬電子系統(tǒng)通過(guò)控制燃油噴射的持續(xù)時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)空燃比，比化油器更精確。它標(biāo)志著“發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)”在大規(guī)模生產(chǎn)車(chē)輛中的到來(lái)。

通用汽車(chē)緊隨其后，于 1978 年左右推出了其首個(gè)電子控制系統(tǒng)，其德科電子 (Delco Electronics) 部門(mén)在開(kāi)發(fā)這些早期 ECU 方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

英特爾于 1971 年發(fā)明的單芯片微處理器（英特爾 4004）緊隨其后的是微控制器 (MCU) 的發(fā)展。

MCU 本質(zhì)上是單芯片上的小型計(jì)算機(jī)，集成了處理器內(nèi)核、存儲(chǔ)器（用于程序存儲(chǔ)的 ROM，用于臨時(shí)數(shù)據(jù)的 RAM）和可編程輸入/輸出外設(shè)，使其非常適合在惡劣的汽車(chē)環(huán)境中執(zhí)行專(zhuān)用控制任務(wù)。

20 世紀(jì) 70 年代末和 80 年代初，領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司與汽車(chē)巨頭建立了重要的合作伙伴關(guān)系，以開(kāi)發(fā)和實(shí)施這些 MCU。

英特爾 (Intel):?在 1976 年進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)后，英特爾與福特緊密合作。這一合作最終促成了?福特電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制 IV (EEC-IV)?系統(tǒng)，該系統(tǒng)于 1983 年車(chē)型中引入。其核心是定制設(shè)計(jì)的?英特爾 8061?16 位微控制器，這是英特爾商用 8096 系列的衍生產(chǎn)品。福特的 EEC-IV 被譽(yù)為當(dāng)時(shí)“世界上最先進(jìn)的汽車(chē)計(jì)算機(jī)”，福特也成為英特爾 8061 芯片及相關(guān)存儲(chǔ)設(shè)備的大量消費(fèi)者。

摩托羅拉 (Motorola):?1976 年，摩托羅拉與通用汽車(chē)合作，為通用汽車(chē)的?計(jì)算機(jī)指令控制 (CCC)?系統(tǒng)開(kāi)發(fā)定制微型計(jì)算機(jī)。到 1981 年，所有通用汽車(chē)都配備了基于?摩托羅拉 6802?8 位微處理器的電子控制模塊 (ECM)，由德科電子制造。22?后來(lái)，摩托羅拉廣受歡迎的?MC68HC11?8 位 MCU 及其 16 位后續(xù)產(chǎn)品在通用汽車(chē)和克萊斯勒的發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱控制器中得到廣泛應(yīng)用。

德州儀器 (TI):?TI 于 1974 年推出了?TMS1000?系列，被公認(rèn)為首款大批量商用微控制器。TMS1000 專(zhuān)為包括汽車(chē)在內(nèi)的嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)，為各種控制功能提供了低成本解決方案，促進(jìn)了 MCU 的更廣泛采用。

東芝 (Toshiba):?日本電子公司也積極參與其中，東芝的 TLCS-12 PMOS 微處理器被用于 1975 年投入量產(chǎn)的早期福特 EEC 系統(tǒng)中。

這些早期的汽車(chē) MCU 主要接管了關(guān)鍵的發(fā)動(dòng)機(jī)功能：精確控制燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)，管理空燃比，以及控制怠速。

這種電子監(jiān)控使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行更高效，產(chǎn)生更少排放，并提供更穩(wěn)定的性能。這些 MCU 在嚴(yán)苛的引擎蓋下環(huán)境（經(jīng)受極端溫度、振動(dòng)和電氣噪聲）中取得的成功至關(guān)重要。

它建立了汽車(chē)行業(yè)對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)可靠性的信心，證明了這些硅芯片可以勝任關(guān)鍵任務(wù)功能。這種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的穩(wěn)健性是電子技術(shù)能夠被委以更關(guān)鍵的安全系統(tǒng)之前的必要先決條件。

除了發(fā)動(dòng)機(jī)控制，電子設(shè)備開(kāi)始巧妙地增強(qiáng)舒適性、便利性和安全性：

巡航控制 (Cruise Control):?雖然早期的機(jī)械式“速度計(jì)”已經(jīng)存在（例如，拉爾夫·蒂特 (Ralph Teetor) 1958 年的克萊斯勒帝國(guó) (Chrysler Imperial) 系統(tǒng)?27），但丹尼爾·亞倫·威斯納 (Daniel Aaron Wisner) 于 1968 年發(fā)明了第一個(gè)真正的電子巡航控制系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)后來(lái)在 20 世紀(jì) 80 年代末由摩托羅拉使用其 MC14460 CMOS 芯片商業(yè)化，該芯片可以更準(zhǔn)確地保持車(chē)速。

防抱死制動(dòng)系統(tǒng) (ABS):?在緊急制動(dòng)期間防止車(chē)輪抱死以保持轉(zhuǎn)向控制的概念早有機(jī)械實(shí)現(xiàn)（例如，1966 年的 Jensen FF?28）。克萊斯勒于 1971 年將該技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)。29?然而，博世的電子 ABS 于 1978 年作為梅賽德斯-奔馳 W116 的選裝件提供，標(biāo)志著這一重要安全功能的復(fù)雜電子控制的到來(lái)。28?這些系統(tǒng)使用輪速傳感器和電子控制器來(lái)調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力。

其他早期電子設(shè)備：?諸如動(dòng)力轉(zhuǎn)向（最早出現(xiàn)在 1951 年的克萊斯勒汽車(chē)上?29）、電動(dòng)車(chē)窗和自動(dòng)變速器（通用汽車(chē) 1940 年的液壓 Hydra-Matic?30）等功能最初是液壓或機(jī)電式的。然而，它們的控制機(jī)制將逐漸整合更多的電子元件，為未來(lái)更集成的系統(tǒng)鋪平道路。

在此期間，汽車(chē)制造商和半導(dǎo)體公司之間的合作努力是基礎(chǔ)性的。定制 MCU 通常是共同開(kāi)發(fā)的，以滿(mǎn)足特定的汽車(chē)需求，建立了一種深度戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系模式，這種模式至今仍在定義著這個(gè)行業(yè)，尤其是在汽車(chē)集成越來(lái)越復(fù)雜的 AI 和 ADAS 技術(shù)的情況下。

表 2：早期發(fā)動(dòng)機(jī)管理中汽車(chē)控制單元 (ECU/MCU) 的演變

年代/年份	關(guān)鍵發(fā)展	主要驅(qū)動(dòng)因素	著名的芯片示例/架構(gòu)	主要半導(dǎo)體公司	領(lǐng)先的汽車(chē)公司/系統(tǒng)
1960年代末	首款電子燃油噴射 (EFI) ECU	排放控制，性能	博世 D-Jetronic (模擬)?10	博世	大眾 (Type III)
1970年代	早期微處理器/MCU 開(kāi)始采用	排放，燃油經(jīng)濟(jì)性	東芝 TLCS-12?1；TI TMS1000?25	東芝，德州儀器	福特 (早期 EEC)
1980年代初至中期	廣泛采用 MCU 進(jìn)行數(shù)字發(fā)動(dòng)機(jī)控制	更嚴(yán)格的排放，燃油經(jīng)濟(jì)性	英特爾 8061 (16位)?21；摩托羅拉 6802 (8位)?22	英特爾，摩托羅拉	福特 (EEC-IV)；通用汽車(chē) (CCC)
1980年代末	更強(qiáng)大的 MCU，集成更多功能	增強(qiáng)性能，診斷	摩托羅拉 MC68HC11 (8位)，早期 16位 MCU?24	摩托羅拉，英特爾	通用汽車(chē)，福特，克萊斯勒

3，數(shù)字汽車(chē)初具雛形 (1990 年代 - 2000 年代初)

20 世紀(jì) 90 年代和 21 世紀(jì)初標(biāo)志著汽車(chē)電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)重要的成熟階段。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元奠定的基礎(chǔ)上，半導(dǎo)體芯片開(kāi)始滲透到汽車(chē)的幾乎每一個(gè)方面，增強(qiáng)了安全性、便利性，并引入了最初的連接性和先進(jìn)信息系統(tǒng)。

這個(gè)時(shí)代見(jiàn)證了“數(shù)字汽車(chē)”真正開(kāi)始成形，芯片使日益互聯(lián)的系統(tǒng)成為可能。

電子控制單元在功率和復(fù)雜性方面持續(xù)增長(zhǎng)，集成了來(lái)自更多傳感器的輸入，以便更精確地管理發(fā)動(dòng)機(jī)和其他新興的車(chē)輛子系統(tǒng)。

一個(gè)關(guān)鍵的發(fā)展是車(chē)載診斷 (OBD) 的標(biāo)準(zhǔn)化。OBD-II 標(biāo)準(zhǔn)從 1996 年起成為在美國(guó)銷(xiāo)售的所有汽車(chē)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，它提供了一個(gè)通用接口，用于訪問(wèn)車(chē)輛診斷信息和排放數(shù)據(jù)這要求 MCU 不僅要控制功能，還要監(jiān)控、存儲(chǔ)和報(bào)告診斷故障代碼，從而增加了軟件復(fù)雜性和處理要求的新層面。

在此期間，電子技術(shù)在安全系統(tǒng)中的作用急劇擴(kuò)大：

安全氣囊 (Airbags):?雖然構(gòu)想更早（沃爾特·林德勒 (Walter Linderer) 1951 年的專(zhuān)利?），但安全氣囊在 20 世紀(jì) 90 年代得到廣泛采用，從可選配件轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)安全設(shè)備?？巳R斯勒被認(rèn)為在 1988 年推出了首款量產(chǎn)駕駛員側(cè)安全氣囊。這些關(guān)鍵的安全設(shè)備依賴(lài) MCU 來(lái)解釋來(lái)自加速度傳感器的信息，并在發(fā)生碰撞時(shí)，在幾毫秒內(nèi)觸發(fā)安全氣囊展開(kāi)。博世、恩智浦、英飛凌、意法半導(dǎo)體和德州儀器等主要半導(dǎo)體公司成為這些救生電子系統(tǒng)的重要供應(yīng)商。

電子穩(wěn)定控制系統(tǒng) (ESC):?一項(xiàng)突破性的安全創(chuàng)新，ESC 由梅賽德斯-奔馳和博世共同開(kāi)發(fā)，于 1995 年首次出現(xiàn)在梅賽德斯-奔馳 S 級(jí)轎車(chē)上。28?ESC 系統(tǒng)使用傳感器網(wǎng)絡(luò)（監(jiān)測(cè)輪速、轉(zhuǎn)向角、偏航率、橫向加速度）和一個(gè) ECU 來(lái)檢測(cè)和減輕側(cè)滑，通過(guò)選擇性地對(duì)單個(gè)車(chē)輪施加制動(dòng)，并在必要時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率。ESC 在防止失控事故方面非常有效，最終在許多地區(qū)成為強(qiáng)制性配置。

牽引力控制系統(tǒng) (TCS):?由寶馬、梅賽德斯-奔馳和豐田等汽車(chē)制造商于 1987 年引入?28，TCS 使用 MCU 來(lái)管理發(fā)動(dòng)機(jī)輸出和/或施加制動(dòng)，以防止加速時(shí)車(chē)輪打滑，從而增強(qiáng)車(chē)輛的穩(wěn)定性和控制性，尤其是在濕滑路面上。

與此同時(shí)，車(chē)載體驗(yàn)正因娛樂(lè)系統(tǒng)的進(jìn)步和導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)而發(fā)生轉(zhuǎn)變。

除了基本的 AM/FM 收音機(jī)，盒式磁帶播放器在 20 世紀(jì) 60-80 年代變得普遍，并在 90 年代讓位于車(chē)載 CD 播放器，后者提供了卓越的音質(zhì)和音樂(lè)選擇控制。

除了這些之外，數(shù)字導(dǎo)航的概念已經(jīng)被踢了出來(lái)，這一時(shí)刻也是數(shù)字導(dǎo)航的黎明時(shí)刻。

通往復(fù)雜車(chē)載導(dǎo)航的道路是漸進(jìn)的：

諸如機(jī)械式?Iter Avto（20 世紀(jì) 30 年代）之類(lèi)的概念性先驅(qū)顯示了早期對(duì)路線引導(dǎo)的渴望。

本田 Electro Gyro-Cator（1981 年，日本）是一項(xiàng)重要的早期嘗試，它是一種慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，使用氦氣陀螺儀和在屏幕上滾動(dòng)的半透明地圖。該系統(tǒng)需要電子處理來(lái)解釋陀螺儀的數(shù)據(jù)并將其與地圖顯示同步。

Etak Navigator（1985 年，美國(guó)）是一款后裝的數(shù)字導(dǎo)航，代表了向存儲(chǔ)在盒式磁帶上的數(shù)字地圖的飛躍。它使用航位推算法（根據(jù)先前確定的位置、速度和航向計(jì)算位置），并配有一個(gè)單色屏幕，隨著汽車(chē)的移動(dòng)而更新。這需要處理地圖數(shù)據(jù)檢索以及與車(chē)輛運(yùn)動(dòng)傳感器的集成。

豐田基于 CD-ROM 的導(dǎo)航系統(tǒng)（1987 年，僅限日本市場(chǎng)的豐田皇冠 Royal Saloon G）是第一個(gè)使用 CD-ROM 存儲(chǔ)地圖的系統(tǒng)，并且還配備了彩色顯示屏，仍然依賴(lài)航位推算法。?CD-ROM 的使用為詳細(xì)地圖提供了更大的存儲(chǔ)容量。

一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻出現(xiàn)在 1990 年，馬自達(dá) Eunos Cosmo（僅限日本市場(chǎng)）成為第一款配備內(nèi)置全球定位系統(tǒng) (GPS)?用于導(dǎo)航的量產(chǎn)汽車(chē)。這需要專(zhuān)用的 GPS 接收器芯片和當(dāng)時(shí)相當(dāng)大的處理能力來(lái)解釋衛(wèi)星信號(hào)、執(zhí)行三邊測(cè)量計(jì)算并在數(shù)字地圖上顯示車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置。

通用汽車(chē)緊隨其后推出了其?GuideStar?系統(tǒng)（最初稱(chēng)為 ONIS），該系統(tǒng)于 1992 年首次出現(xiàn)在 Avis 租賃汽車(chē)上，然后作為 1995 年奧茲莫比爾 88 的原廠選裝件。該系統(tǒng)也使用GPS，并將地圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在卡帶上。

盡管初始成本高昂（Electro Gyro-Cator 的價(jià)格幾乎是汽車(chē)價(jià)格的 25%?），導(dǎo)航技術(shù)的快速迭代表明了強(qiáng)烈的消費(fèi)者興趣。

這種對(duì)先進(jìn)車(chē)內(nèi)技術(shù)的需求刺激了處理能力、圖形功能和顯示技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)，所有這些都嚴(yán)重依賴(lài)半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步。

雖然專(zhuān)用的信息娛樂(lè) SoC 后來(lái)才會(huì)蓬勃發(fā)展，但在此期間，像飛利浦（后來(lái)的恩智浦）這樣的公司推出了專(zhuān)門(mén)的汽車(chē)音響數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)，例如 1995 年的 Dirana?39，日本電子公司也為新興的車(chē)載娛樂(lè)市場(chǎng)生產(chǎn)各種 IC。

20 世紀(jì) 90 年代末也見(jiàn)證了汽車(chē)互聯(lián)的誕生，從根本上改變了汽車(chē)、乘員與外部世界之間的關(guān)系。

通用汽車(chē)的 OnStar 系統(tǒng)于 1996 年與摩托羅拉汽車(chē)公司合作推出，是一項(xiàng)里程碑式的創(chuàng)新。它提供安全（自動(dòng)碰撞通知、緊急呼叫 - eCall）和安保（被盜車(chē)輛援助）服務(wù)。

最初，它使用模擬蜂窩語(yǔ)音通信，但很快集成了 GPS 數(shù)據(jù)以向呼叫中心提供精確的位置信息。該系統(tǒng)需要蜂窩調(diào)制解調(diào)器芯片（可能來(lái)自摩托羅拉）和 GPS 接收器芯片。OnStar 是一個(gè)開(kāi)創(chuàng)性的時(shí)刻，它將汽車(chē)確立為一個(gè)潛在的服務(wù)平臺(tái)，并為基于訂閱的商業(yè)模式和遠(yuǎn)程車(chē)輛交互打開(kāi)了大門(mén)。

OnStar有個(gè)中文響亮的名字，安吉星。

梅賽德斯-奔馳于 1999 年推出了其?TeleAid?系統(tǒng)，提供類(lèi)似的功能，如緊急呼叫和路邊援助。

遠(yuǎn)程診斷功能大約在 2001 年開(kāi)始出現(xiàn)，允許車(chē)輛無(wú)線傳輸健康狀況和診斷信息。

舒適和便利功能也變得越來(lái)越復(fù)雜，

由越來(lái)越多的 MCU 和專(zhuān)用 IC 管理。

自動(dòng)氣候控制系統(tǒng)、

帶記憶功能的電動(dòng)車(chē)窗和門(mén)鎖、

“智能鑰匙”（梅賽德斯-奔馳于 1998 年首創(chuàng)，用于無(wú)鑰匙進(jìn)入和點(diǎn)火?）以及可變間歇式雨刮器都依賴(lài)這些嵌入式芯片進(jìn)行操作。

事實(shí)上，早在 1971 年，像仙童半導(dǎo)體和 RCA 實(shí)驗(yàn)室這樣的公司就已經(jīng)設(shè)想使用 MOS 大規(guī)模集成 (LSI) 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)各種此類(lèi)功能，包括自動(dòng)前照燈調(diào)光器、電子燃油泵和雨刮器控制。

20 世紀(jì) 90 年代標(biāo)志著一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。芯片不再局限于孤立的功能，而是開(kāi)始支持互聯(lián)系統(tǒng)，并將外部數(shù)據(jù)和服務(wù)引入車(chē)輛，為 21 世紀(jì)更復(fù)雜、更集成的汽車(chē)電子架構(gòu)奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

表 3：主要 ADAS 功能引入及賦能傳感器/芯片時(shí)間表（初始階段和早期數(shù)字時(shí)代）

推出年份（大約）	關(guān)鍵安全/便利功能	關(guān)鍵賦能芯片技術(shù)/傳感器	領(lǐng)先的汽車(chē)制造商/供應(yīng)商
1978	電子防抱死制動(dòng)系統(tǒng) (ABS)	輪速傳感器，基于 MCU 的控制器	博世 / 梅賽德斯-奔馳?28
1981	慣性導(dǎo)航 (Electro Gyro-Cator)	氦氣陀螺儀，電子處理單元	本田，阿爾派，斯坦利電氣?37
1985	數(shù)字地圖導(dǎo)航 (Etak Navigator)	基于磁帶的數(shù)字地圖，航位推算傳感器，處理器	Etak (售后市場(chǎng))?37
1987	牽引力控制系統(tǒng) (TCS)	輪速傳感器，MCU (發(fā)動(dòng)機(jī)/制動(dòng)控制)	寶馬，梅賽德斯-奔馳，豐田?28
1987	基于 CD-ROM 的導(dǎo)航	CD-ROM 驅(qū)動(dòng)器，彩色顯示控制器，處理器，航位推算	豐田 (皇冠 Royal Saloon G)?37
1988	量產(chǎn)駕駛員側(cè)安全氣囊	加速度計(jì)，基于 MCU 的展開(kāi)控制器	克萊斯勒?29
1990	首款量產(chǎn) GPS 導(dǎo)航	GPS 接收器芯片，地圖數(shù)據(jù)處理單元，顯示控制器	馬自達(dá) (Eunos Cosmo)?37
1995	電子穩(wěn)定控制 (ESC)	偏航率、轉(zhuǎn)向角、輪速傳感器，MCU (制動(dòng)執(zhí)行)	博世 / 梅賽德斯-奔馳 (S級(jí))?28
1996	車(chē)載信息系統(tǒng) (OnStar - eCall, GPS, 診斷)	蜂窩調(diào)制解調(diào)器芯片，GPS 接收器芯片，MCU	通用汽車(chē) / 摩托羅拉汽車(chē)?40
1998	智能鑰匙系統(tǒng)	RFID/應(yīng)答器芯片，MCU	梅賽德斯-奔馳?29
1999	早期自適應(yīng)巡航控制 (ACC) - 雷達(dá)	雷達(dá)傳感器 (例如 77GHz)，用于油門(mén)/制動(dòng)控制的 MCU	梅賽德斯-奔馳 (Distronic)?42
1999	早期自適應(yīng)巡航控制 (ACC) - 攝像頭	立體攝像頭，圖像處理芯片，MCU	斯巴魯 (力獅 Lancaster)?42
2000	車(chē)道偏離預(yù)警 (LDW)	攝像頭傳感器，圖像處理芯片，MCU	Iteris / 梅賽德斯-奔馳 (Actros 卡車(chē))?43
2001	遠(yuǎn)程車(chē)輛診斷	車(chē)載 MCU，蜂窩/車(chē)載信息調(diào)制解調(diào)器	各公司 (例如通過(guò) OnStar)?40

4，ADAS 和互聯(lián)汽車(chē)的興起 (2000 年代中期 - 2010 年代)

從 2000 年代中期到 2010 年代，先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和互聯(lián)汽車(chē)技術(shù)的復(fù)雜性和采用率呈爆炸式增長(zhǎng)。

這個(gè)時(shí)代的特點(diǎn)是集成到車(chē)輛中的傳感器數(shù)量和類(lèi)型迅速增加，相應(yīng)地，解釋這些數(shù)據(jù)所需的處理能力也急劇飆升，并且出現(xiàn)了專(zhuān)為這些要求苛刻的汽車(chē)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的強(qiáng)大片上系統(tǒng) (SoC)。

汽車(chē)真正開(kāi)始以前所未有的方式“看”、“思考”和“連接”。

ADAS 功能曾是豪華車(chē)的專(zhuān)屬配置，但在消費(fèi)者對(duì)安全性和便利性的需求以及監(jiān)管鼓勵(lì)的推動(dòng)下，開(kāi)始成為主流。

自適應(yīng)巡航控制 (ACC)?取得了顯著進(jìn)展。

20 世紀(jì) 90 年代末和 21 世紀(jì)初的早期系統(tǒng)，使用激光雷達(dá)（三菱、豐田）、雷達(dá)（梅賽德斯“Distronic”、捷豹、寶馬）或攝像頭（斯巴魯），從簡(jiǎn)單的距離警告發(fā)展到全方位的速度控制，包括油門(mén)、降檔，最終還包括了完整的制動(dòng)能力。

梅賽德斯的“Distronic Plus”（2005 年）和豐田的“全速域跟蹤功能”（2006 年）使 ACC 能夠在走走停停的交通狀況下工作，這極大地提升了便利性。

傳感器技術(shù)也得到了發(fā)展，雷達(dá)（最初是 24GHz，后來(lái)為了提高精度和范圍越來(lái)越多地采用 77GHz）因其全天候能力而日益突出，通常輔以攝像頭進(jìn)行物體識(shí)別。

車(chē)道偏離預(yù)警 (LDW)?系統(tǒng)，如果駕駛員無(wú)意中偏離車(chē)道，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)（由 Iteris 于 2000 年為梅賽德斯 Actros 卡車(chē)首創(chuàng)?），并輔以?車(chē)道保持輔助 (LKA)?系統(tǒng)。LKA 主動(dòng)提供轉(zhuǎn)向扭矩，幫助車(chē)輛保持在車(chē)道中央，這嚴(yán)重依賴(lài)前置攝像頭和復(fù)雜的圖像處理芯片來(lái)檢測(cè)車(chē)道標(biāo)記。

自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB)?取得了關(guān)鍵進(jìn)展。本田于 2003 年在日本 Inspire 上推出的碰撞緩解制動(dòng)系統(tǒng) (CMBS) 是早期的量產(chǎn) AEB 系統(tǒng)，能夠警告駕駛員并施加制動(dòng)。沃爾沃于 2008 年推出的“City Safety”專(zhuān)注于低速碰撞避免。這些系統(tǒng)通常使用前視雷達(dá)、攝像頭，有時(shí)還使用激光雷達(dá)的組合來(lái)檢測(cè)與其他車(chē)輛或行人的潛在碰撞，如果駕駛員未能及時(shí)響應(yīng)，則自動(dòng)施加制動(dòng)。

其他 ADAS 功能，如盲點(diǎn)監(jiān)測(cè) (BSD)、后方交叉路口警報(bào) (RCTA)?以及各種形式的泊車(chē)輔助（使用超聲波傳感器、攝像頭和雷達(dá)），變得越來(lái)越普遍，顯著增強(qiáng)了駕駛員的感知能力并減少了低速事故。

傳感器爆炸與傳感器融合的黎明：ADAS 功能的激增導(dǎo)致了車(chē)輛內(nèi)部的“傳感器爆炸”。每個(gè)系統(tǒng)都增強(qiáng)了汽車(chē)的感知能力：

攝像頭：?汽車(chē)攝像頭從基本的 VGA 分辨率迅速發(fā)展到數(shù)百萬(wàn)像素傳感器。關(guān)鍵的進(jìn)步包括高動(dòng)態(tài)范圍 (HDR) 成像，以應(yīng)對(duì)具有挑戰(zhàn)性的照明條件（例如，駛出隧道、夜間駕駛時(shí)遇到明亮的前照燈），以及 LED 閃爍抑制 (LFM)，以正確解讀來(lái)自現(xiàn)代 LED 交通燈和車(chē)輛燈光的信號(hào)。像安森美（收購(gòu)了 Aptina，前身為美光成像部門(mén)）這樣的公司處于這些創(chuàng)新的前沿，開(kāi)發(fā)出具有 120dB HDR 和 LFM 功能的傳感器。

雷達(dá)：?汽車(chē)行業(yè)越來(lái)越多地采用 77GHz雷達(dá)系統(tǒng)，取代了較早的 24GHz 技術(shù)，因?yàn)槠鋷捀鼘挘梢蕴峁└玫姆直媛?、范圍和速度測(cè)量精度。雷達(dá)已成為 ACC、AEB 和 BSD 不可或缺的組成部分。

激光雷達(dá) (LiDAR - 光探測(cè)和測(cè)距):?雖然成本更高，但 LiDAR 因其能夠創(chuàng)建車(chē)輛周?chē)h(huán)境的精確 3D 點(diǎn)云，提供出色的物體檢測(cè)和分類(lèi)能力，尤其是在復(fù)雜的城市環(huán)境中，開(kāi)始被認(rèn)真考慮并應(yīng)用于一些高端 ADAS 系統(tǒng)中。

海量且多樣的傳感器數(shù)據(jù)催生了傳感器融合——將來(lái)自多種傳感器類(lèi)型的數(shù)據(jù)智能地結(jié)合起來(lái)（例如，將雷達(dá)的距離/速度精度與攝像頭的物體分類(lèi)能力相融合），從而比任何單一傳感器都能更全面、準(zhǔn)確、穩(wěn)健地理解駕駛環(huán)境。

這個(gè)過(guò)程計(jì)算量大，需要復(fù)雜的算法。

對(duì)穩(wěn)健的傳感器融合以及處理復(fù)雜 ADAS 算法的需求，推動(dòng)了從許多獨(dú)立的MCU向更集中、更強(qiáng)大的 ADAS SoC 的轉(zhuǎn)變。

這種整合對(duì)于更緊密的集成、相關(guān)安全功能之間更快的通信以及優(yōu)化車(chē)輛內(nèi)部的成本和物理空間至關(guān)重要。為了滿(mǎn)足這些處理需求，半導(dǎo)體公司開(kāi)發(fā)了功能強(qiáng)大、專(zhuān)業(yè)的 SoC，也就是專(zhuān)用 ADAS SoC 的出現(xiàn)：

Mobileye:?憑借其 EyeQ SoC 的后續(xù)幾代產(chǎn)品（EyeQ2 和 EyeQ3 在這個(gè)時(shí)代非常突出），繼續(xù)在基于視覺(jué)的 ADAS 領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。這些芯片在實(shí)現(xiàn)前向碰撞預(yù)警、車(chē)道偏離預(yù)警和 AEB 等功能方面發(fā)揮了重要作用，通常僅使用一個(gè)前向攝像頭（單目視覺(jué)）。

德州儀器 (TI):?推出了其 TDAx 系列 ADAS SoC，例如 2014 年發(fā)布的 TDA2x，作為其更廣泛的 Jacinto? 汽車(chē)平臺(tái)的一部分。57?這些 SoC 采用異構(gòu)架構(gòu)，結(jié)合了 Arm? Cortex?-A CPU 內(nèi)核、C66x 數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 和 TI 專(zhuān)有的視覺(jué)加速包 (EVE - 嵌入式視覺(jué)引擎)，以高效處理前置攝像頭系統(tǒng)、環(huán)視、泊車(chē)輔助以及雷達(dá)/視覺(jué)融合應(yīng)用的任務(wù)。58

恩智浦半導(dǎo)體 (NXP Semiconductors) (于 2015 年收購(gòu)飛思卡爾):?仍然是一支主要力量，不斷發(fā)展其汽車(chē)處理器產(chǎn)品組合。S32 汽車(chē)平臺(tái)，包括 S32V (視覺(jué)) 處理器，旨在為 ADAS 和自動(dòng)駕駛提供可擴(kuò)展的解決方案，集成了圖像處理功能和功能安全特性。

瑞薩電子 (Renesas Electronics):?推進(jìn)其 R-Car 系列 SoC。例如，R-Car H2 出現(xiàn)在 2015 年推出的 ADAS 入門(mén)套件中，為開(kāi)發(fā)基于視覺(jué)的 ADAS 應(yīng)用提供了一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)。它包括 Arm Cortex-A15 和 A7 CPU 內(nèi)核、一個(gè) Imagination Technologies PowerVR GPU 以及瑞薩的 IMP-X4 視覺(jué)處理內(nèi)核，能夠支持多達(dá)四個(gè)攝像頭輸入，用于 360° 環(huán)視和物體識(shí)別等應(yīng)用。

英飛凌科技 (Infineon Technologies):?專(zhuān)注于安全關(guān)鍵應(yīng)用，推出了其 AURIX? 系列微控制器（例如 TC2xx 系列和早期的 TC3xx）。這些 MCU 通常具有多個(gè)帶鎖步內(nèi)核的 TriCore? CPU，旨在滿(mǎn)足高級(jí)別的汽車(chē)安全完整性等級(jí) (ASIL D)，并用于雷達(dá)系統(tǒng)、傳感器融合 ECU 和其他 ADAS 域控制器。

這個(gè)時(shí)期，互聯(lián)汽車(chē)日趨成熟，車(chē)輛互聯(lián)也取得了重大進(jìn)展：

嵌入式 SIM 卡變得更加普遍，寶馬是 2004 年的早期采用者，允許車(chē)輛擁有自己專(zhuān)用的互聯(lián)網(wǎng)連接，用于實(shí)時(shí)交通信息和遠(yuǎn)程功能等服務(wù)。

智能手機(jī)集成變得無(wú)縫。雖然早期的應(yīng)用程序允許一些遠(yuǎn)程控制（例如，克萊斯勒 2008 年的 Uconnect 網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)，梅賽德斯-奔馳 2009 年的 mbrace?），但隨著?Apple CarPlay（2014 年 3 月發(fā)布）和?Android Auto（2014 年 6 月發(fā)布）的推出，游戲規(guī)則發(fā)生了改變。

這些平臺(tái)允許駕駛員通過(guò)車(chē)輛的信息娛樂(lè)顯示屏和控件安全地訪問(wèn)和控制關(guān)鍵的智能手機(jī)應(yīng)用程序（導(dǎo)航、音樂(lè)、消息）。這是一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，因?yàn)橥獠靠萍季揞^開(kāi)始嚴(yán)重影響車(chē)內(nèi)用戶(hù)體驗(yàn)，迫使汽車(chē)制造商設(shè)計(jì)能夠支持這些主流移動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的信息娛樂(lè)平臺(tái)并選擇相應(yīng)的芯片。

4G LTE 連接開(kāi)始集成到車(chē)輛中，奧迪和通用汽車(chē)是 2014 年首批提供內(nèi)置 4G LTE Wi-Fi 熱點(diǎn)的公司之一。這為信息娛樂(lè)服務(wù)和車(chē)載信息系統(tǒng)提供了更快、更可靠的互聯(lián)網(wǎng)接入。

很快先進(jìn)的信息娛樂(lè) SoC也出現(xiàn)了：

對(duì)更豐富的圖形、多個(gè)高分辨率顯示器（用于儀表盤(pán)和中央信息娛樂(lè)屏幕）、無(wú)縫智能手機(jī)集成以及互聯(lián)服務(wù)的需求，推動(dòng)了功能日益強(qiáng)大的信息娛樂(lè) SoC 的發(fā)展。這通常導(dǎo)致車(chē)輛內(nèi)部采用雙架構(gòu)方法：用于 ADAS 的高度專(zhuān)業(yè)化、注重安全的 SoC，以及用于用戶(hù)體驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的信息娛樂(lè)領(lǐng)域的獨(dú)立、強(qiáng)大的 SoC。

英偉達(dá) (Nvidia)?憑借其 Tegra 系列移動(dòng)處理器取得了重大進(jìn)展，這些處理器被用于眾多汽車(chē)制造商的信息娛樂(lè)系統(tǒng)和數(shù)字儀表盤(pán)中，包括特斯拉（在其早期車(chē)型，在自研 FSD 芯片之前）、奧迪和寶馬，因其圖形性能而備受青睞。

高通 (Qualcomm)?將其占主導(dǎo)地位的驍龍移動(dòng)處理器技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)市場(chǎng)。像驍龍 602A 這樣的芯片專(zhuān)為信息娛樂(lè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可驅(qū)動(dòng)多個(gè)顯示器、導(dǎo)航和語(yǔ)音識(shí)別。

德州儀器 (Texas Instruments)?繼續(xù)通過(guò)其 Jacinto 平臺(tái)服務(wù)于這個(gè)市場(chǎng)，其 DRA 系列 SoC 滿(mǎn)足信息娛樂(lè)和數(shù)字儀表盤(pán)應(yīng)用的需求，通常與其 TDA ADAS 處理器共享架構(gòu)元素以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)協(xié)同效應(yīng)。

英特爾 (Intel)?也在信息娛樂(lè)領(lǐng)域展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，憑借其在汽車(chē) ECU 領(lǐng)域的悠久歷史，為車(chē)載體驗(yàn)提供處理器。

這個(gè)時(shí)代為隨后的人工智能驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)駕駛能力奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)，建立了定義現(xiàn)代汽車(chē)的核心傳感器技術(shù)、處理架構(gòu)和連接框架。

表 3（續(xù)）：關(guān)鍵 ADAS 功能、賦能傳感器和 SoC 賦能器（2000 年代中期 - 2010 年代）

推出年份（大約）	ADAS 功能	關(guān)鍵傳感器技術(shù)	著名的 SoC/處理器示例	領(lǐng)先的汽車(chē)制造商/供應(yīng)商
2003	早期自動(dòng)緊急制動(dòng) (AEB) (CMBS)	雷達(dá)/攝像頭?45	定制 ECU/MCU	本田 (Inspire - 日本)?45
2004	早期基于視覺(jué)的 ADAS SoC	攝像頭	Mobileye EyeQ1?56	Mobileye / 各大 OEM
2005	全速域 ACC (Stop & Go)	雷達(dá) (77GHz)?42	專(zhuān)用 MCU/DSP	梅賽德斯-奔馳 (Distronic Plus)?42
2006	全速域跟蹤 ACC	雷達(dá)?42	專(zhuān)用 MCU/DSP	豐田/雷克薩斯?42
2008	低速 AEB (City Safety)	激光雷達(dá)/攝像頭?45	定制 ECU/MCU	沃爾沃?45
2010年代初	主流車(chē)道保持輔助 (LKA)	攝像頭，圖像處理芯片	Mobileye EyeQ2/EyeQ3，早期恩智浦/德州儀器 ADAS 芯片	各大 OEM
2014	用于傳感器融合的先進(jìn) ADAS SoC	多個(gè)攝像頭，雷達(dá)，早期激光雷達(dá)集成	TI TDA2x?58；NXP S32V?62；Mobileye EyeQ3?56	德州儀器，恩智浦，Mobileye / 各大 OEM
2014	Apple CarPlay / Android Auto 集成	具有特定硬件/軟件支持的信息娛樂(lè) SoC	英偉達(dá) Tegra，高通驍龍汽車(chē)，TI Jacinto DRA?41	蘋(píng)果，谷歌 / 大多數(shù) OEM
2015	具有高端 SoC 的 ADAS 開(kāi)發(fā)平臺(tái)	多個(gè)攝像頭輸入，視覺(jué)處理，GPU	瑞薩 R-Car H2 (ADAS 入門(mén)套件)?67	瑞薩 / ADAS 開(kāi)發(fā)商

5，高性能計(jì)算與自動(dòng)駕駛的未來(lái) (2010 年代末至今)

2010 年代末開(kāi)啟了一個(gè)時(shí)代，人工智能時(shí)代。

追求完全自動(dòng)駕駛 (AD) 能力成為汽車(chē)和科技行業(yè)的核心焦點(diǎn)。

這一雄心壯志要求車(chē)載計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)巨大飛躍，推動(dòng)了高度專(zhuān)業(yè)化的人工智能 (AI) 芯片和高性能計(jì)算機(jī) (HPC) 的發(fā)展，這些計(jì)算機(jī)旨在處理車(chē)輛獨(dú)立感知、決策和行動(dòng)所需的巨大數(shù)據(jù)流和復(fù)雜算法。

從駕駛員輔助（L1-2 級(jí) ADAS）到有條件或完全駕駛員替代（L3-5 級(jí)自動(dòng)駕駛）的轉(zhuǎn)變，復(fù)雜性呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

通過(guò)各種傳感器（多個(gè)高分辨率攝像頭、先進(jìn)雷達(dá)，以及越來(lái)越多的激光雷達(dá)）實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健、實(shí)時(shí)、360 度的環(huán)境感知，將這些數(shù)據(jù)融合成一個(gè)連貫的世界模型，參考高清地圖，規(guī)劃安全軌跡，并在不可預(yù)測(cè)的環(huán)境中做出即時(shí)的、關(guān)乎生命的關(guān)鍵決策，這些都是艱巨的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的 MCU 甚至早期的 ADAS SoC 都不足以勝任這些任務(wù)。

這導(dǎo)致了車(chē)輛中高性能計(jì)算機(jī) (HPC)?的興起。

這些不是單個(gè)芯片，而是強(qiáng)大的、集中的計(jì)算平臺(tái)，通常被描述為車(chē)輪上的服務(wù)器，

它們整合了多個(gè)要求苛刻的領(lǐng)域的處理，特別是 ADAS/AD、高級(jí)信息娛樂(lè)和車(chē)輛連接。

HPC 通常具有多個(gè)強(qiáng)大的 CPU 內(nèi)核、高吞吐量 GPU（圖形處理單元，最初為游戲和專(zhuān)業(yè)圖形設(shè)計(jì)，但被重新用于并行 AI 計(jì)算），以及越來(lái)越多專(zhuān)為深度學(xué)習(xí)工作負(fù)載設(shè)計(jì)的專(zhuān)用 AI 加速器或神經(jīng)處理單元 (NPU)。

這種集中化支持向區(qū)域或中央計(jì)算架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，簡(jiǎn)化了布線，減少了 ECU 的絕對(duì)數(shù)量，并實(shí)現(xiàn)了更靈活的軟件部署。

這些 HPC 的核心以及現(xiàn)代自動(dòng)駕駛能力背后的驅(qū)動(dòng)力是專(zhuān)用 AI 加速器和 SoC。對(duì)大規(guī)模并行處理的需求，特別是用于圖像識(shí)別和物體檢測(cè)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (CNN)，以及用于決策的強(qiáng)化學(xué)習(xí)等其他機(jī)器學(xué)習(xí)模型，刺激了新一輪的芯片創(chuàng)新。

幾個(gè)主要參與者已經(jīng)推出了全面的平臺(tái)：

英偉達(dá) Drive 平臺(tái) (Nvidia Drive Platform):?英偉達(dá)憑借其在 GPU 技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，已成為汽車(chē)人工智能領(lǐng)域的巨頭。其 DRIVE 平臺(tái)發(fā)展迅速：從早期的 Drive PX 系列（使用 Maxwell 和 Pascal GPU）到 DRIVE AGX Xavier（Volta GPU）、DRIVE AGX Pegasus（結(jié)合 Xavier SoC 和 Turing GPU 以獲得更高性能）、廣泛采用的 DRIVE AGX Orin（Ampere GPU 架構(gòu)，提供高達(dá) 254 TOPS – 每秒萬(wàn)億次運(yùn)算），以及已宣布的 DRIVE Thor（Blackwell GPU 架構(gòu)，目標(biāo)高達(dá) 2000 TOPS，并將 CPU、GPU 和 AI 加速集成到單個(gè) SoC 中）。

英偉達(dá)的戰(zhàn)略重點(diǎn)是為 L2+ 輔助駕駛到 L5 完全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供可擴(kuò)展的硬件和軟件（DRIVE OS、DriveWorks、DRIVE AV/IX SDK）平臺(tái)，并已被包括梅賽德斯-奔馳、捷豹路虎、沃爾沃、豐田和 Rivian 在內(nèi)的眾多汽車(chē)制造商采用。這種復(fù)雜 AI 芯片的開(kāi)發(fā)標(biāo)志著一個(gè)至關(guān)重要的認(rèn)識(shí)：通用 CPU 甚至傳統(tǒng) GPU 本身都無(wú)法滿(mǎn)足自動(dòng)駕駛獨(dú)特而嚴(yán)苛的需求，因此需要這種新型專(zhuān)用芯片。

高通驍龍 Ride 平臺(tái) (Qualcomm Snapdragon Ride Platform):?高通將其成功的驍龍移動(dòng) SoC 架構(gòu)擴(kuò)展到汽車(chē)領(lǐng)域，推出了驍龍 Ride 平臺(tái)。76?該平臺(tái)提供一系列可擴(kuò)展的 SoC 和 AI 加速器，專(zhuān)為 ADAS 和 AD 應(yīng)用而設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)性能、功率效率和集成連接解決方案（包括 5G）。通用汽車(chē)（用于其 Ultra Cruise 系統(tǒng)）、寶馬和福特等汽車(chē)制造商已采用驍龍 Ride 組件。

特斯拉全自動(dòng)駕駛 (FSD) 芯片 (Tesla Full Self-Driving (FSD) Chip):?特斯拉采用垂直整合的方式，自主設(shè)計(jì)了 FSD 芯片，其團(tuán)隊(duì)由吉姆·凱勒 (Jim Keller) 和皮特·班農(nóng) (Pete Bannon) 等芯片架構(gòu)師領(lǐng)導(dǎo)而聞名。第一代（Autopilot Hardware 3.0）于 2019 年 3 月開(kāi)始應(yīng)用于車(chē)輛，由三星制造。86?FSD 芯片具有 12 個(gè) Arm Cortex-A72 CPU、一個(gè) Mali G71 GPU 和兩個(gè)定制設(shè)計(jì)的神經(jīng)處理單元 (NPU)，每個(gè)芯片可提供約 73.7 TOPS 的算力。特斯拉汽車(chē)通常在其 AD 計(jì)算機(jī)上使用兩個(gè) FSD 芯片以實(shí)現(xiàn)冗余，總共提供約 147 TOPS 的算力。86?這種內(nèi)部開(kāi)發(fā)使特斯拉能夠根據(jù)其自身的 AI 算法和快速的開(kāi)發(fā)周期定制硬件。

Mobileye EyeQ 系列演進(jìn) (Mobileye EyeQ Series Evolution):?英特爾旗下的 Mobileye 公司持續(xù)推進(jìn)其 EyeQ 系列 SoC。EyeQ4 和 EyeQ5 芯片被廣泛用于 ADAS。更新的 EyeQ6 系列（包括用于入門(mén)級(jí)到中端 ADAS 的 EyeQ6 Light 和用于高級(jí) ADAS 及半自動(dòng)駕駛系統(tǒng)如 Mobileye SuperVision? 的 EyeQ6 High）以及即將推出的 EyeQ Ultra（專(zhuān)為 L4 自動(dòng)駕駛設(shè)計(jì)，宣稱(chēng)擁有 176 TOPS 算力）代表了處理能力和 AI 功能的重大飛躍。56?例如，EyeQ6 與其前代兩個(gè) SoC 的組合相比，深度學(xué)習(xí)性能提升高達(dá) 10 倍，并利用獨(dú)特的 AI 模型（如 XNN）實(shí)現(xiàn)高效的工作負(fù)載分配。90?Mobileye 的戰(zhàn)略強(qiáng)調(diào)高效的 AI 處理，并提供可擴(kuò)展的解決方案，使汽車(chē)制造商能夠從高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)發(fā)展到更高級(jí)別的自動(dòng)駕駛（例如，用于“解放雙手”系統(tǒng)的 Mobileye Chauffeur?，用于機(jī)器人出租車(chē)的 Mobileye Drive?），通常使用通用的架構(gòu)基礎(chǔ)。

其他主要參與者：?汽車(chē) AI 芯片領(lǐng)域還包括老牌半導(dǎo)體巨頭，如瑞薩 (Renesas)（擁有其 R-Car Gen 4 SoC，如 R-Car V4H，以及更新的 R-Car X5H 融合 SoC，配備 AI NPU 和小芯片擴(kuò)展?）、

英飛凌 (Infineon)（擁有其專(zhuān)注于安全的 AURIX TC3xx 和即將推出的 TC4xx MCU，適用于 ADAS 域控制器和傳感器融合?）、

恩智浦 (NXP)（擁有其 S32 汽車(chē)平臺(tái)，包括雷達(dá)處理器和視覺(jué)處理器?61）、

德州儀器 (Texas Instruments)（擁有其用于 ADAS 和自動(dòng)駕駛的 Jacinto TDA4x 處理器?34），

以及汽車(chē)系統(tǒng)供應(yīng)商如博世 (Bosch)，他們也開(kāi)發(fā)自己的專(zhuān)用 IC。像 BOS Semiconductors 這樣的新興公司也正以創(chuàng)新的方法（如基于小芯片的 ADAS SoC）進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。

在中國(guó)國(guó)內(nèi)，比較有名的則是華為的昇騰610系列芯片，以及地平線和黑芝麻智能等SOC的廠商。

這種激烈的競(jìng)爭(zhēng)和快速的創(chuàng)新導(dǎo)致了自動(dòng)駕駛技術(shù)的“平臺(tái)化”。半導(dǎo)體公司越來(lái)越多地提供全面的硬件和軟件堆棧（例如，英偉達(dá) DRIVE Hyperion、高通驍龍 Ride、Mobileye Drive）。

雖然這些平臺(tái)可以通過(guò)提供更完整的解決方案來(lái)加速 OEM 的開(kāi)發(fā)，但它們也帶來(lái)了關(guān)于供應(yīng)商鎖定和差異化的戰(zhàn)略考量。

而汽車(chē)的開(kāi)發(fā)范式則發(fā)生了改變。

那就是軟件定義汽車(chē)，（SDV）

在 SDV 中，車(chē)輛特性和功能。

從信息娛樂(lè)和連接到 ADAS 和動(dòng)力總成控制。

越來(lái)越多地由運(yùn)行在這些強(qiáng)大的、集中的 SoC 和 HPC 上的軟件來(lái)定義和控制，而不是硬編碼到眾多分立的硬件模塊中。

這種由強(qiáng)大的 AI 芯片實(shí)現(xiàn)的架構(gòu)轉(zhuǎn)變，使汽車(chē)制造商能夠在車(chē)輛的整個(gè)生命周期內(nèi)部署空中下載 (OTA) 軟件更新。

這些更新可以提供新功能、修復(fù)錯(cuò)誤、增強(qiáng)性能并提高安全性，有效地使汽車(chē)能夠隨著時(shí)間的推移而發(fā)展和改進(jìn)。

這改變了傳統(tǒng)的汽車(chē)商業(yè)模式，將價(jià)值轉(zhuǎn)向軟件和服務(wù)，并通過(guò)功能訂閱或按需升級(jí)實(shí)現(xiàn)持續(xù)的收入流，從根本上改變了汽車(chē)所有權(quán)的性質(zhì)，從靜態(tài)產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)椴粩喟l(fā)展的平臺(tái)。

汽車(chē)行業(yè)對(duì)這種先進(jìn)芯片的擁抱證明了其認(rèn)識(shí)到自己現(xiàn)在是尖端半導(dǎo)體創(chuàng)新的主要驅(qū)動(dòng)力，正在推動(dòng) AI 處理、功率效率和功能安全方面的界限，其要求通常與傳統(tǒng)高科技領(lǐng)域相當(dāng)甚至更高。

表 4：用于自動(dòng)駕駛的領(lǐng)先汽車(chē) AI 芯片平臺(tái)（2010 年代末至今）

平臺(tái)/芯片系列	開(kāi)發(fā)商	關(guān)鍵架構(gòu)特性（示例）	目標(biāo)自動(dòng)駕駛級(jí)別	主要采用者/應(yīng)用	關(guān)鍵差異化因素
英偉達(dá) DRIVE AGX Orin	英偉達(dá)	Ampere GPU, Arm Cortex-A78AE CPU, 深度學(xué)習(xí)加速器 (DLA), 高達(dá) 254 TOPS (INT8)?83	L2+ 至 L5	梅賽德斯-奔馳, 捷豹路虎, 沃爾沃, 豐田, 小鵬, 理想汽車(chē), Rivian; ADAS, 機(jī)器人出租車(chē), 卡車(chē)運(yùn)輸	可擴(kuò)展性能，全面的軟件堆棧 (DriveOS, DriveWorks)，專(zhuān)注于 AI，功能安全 (ASIL-D)。
英偉達(dá) DRIVE Thor	英偉達(dá)	Blackwell GPU, Arm Neoverse V3AE CPU, 下一代 AI 加速, 高達(dá) 2000 TOPS (稀疏 INT8/FP8)?83	L2+ 至 L5	極氪, 比亞迪, 昊鉑, 小鵬, 理想汽車(chē) (已宣布未來(lái)車(chē)型采用者)	巨大的性能飛躍，專(zhuān)為集中式計(jì)算設(shè)計(jì)，集成多種工作負(fù)載 (AD, IVI, 座艙)。
特斯拉 FSD 芯片 (HW3.0/4.0)	特斯拉 (自研)	12 個(gè) Arm Cortex-A72 CPU, Mali G71 GPU, 2 個(gè)定制 NPU; 約 147 TOPS (HW3.0 主板，含兩顆芯片)。86?HW4.0 有所改進(jìn)。	L2+ 至 L4/L5 (目標(biāo))	特斯拉汽車(chē) (Model S, 3, X, Y, Cybertruck)	垂直整合，針對(duì)特斯拉神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的定制 NPU 設(shè)計(jì)，快速迭代周期。
Mobileye EyeQ6 High	Mobileye (英特爾)	多個(gè)專(zhuān)有加速器核心 (例如 VMP, PMA, MPC), XNN AI 模型; 深度學(xué)習(xí)性能較 EyeQ5 大幅提升?90	L2+ 至 L4	大眾集團(tuán), 吉利旗下品牌; 高級(jí) ADAS (SuperVision), 未來(lái)半自動(dòng)駕駛系統(tǒng) (Chauffeur)	功率效率，成熟的視覺(jué)處理專(zhuān)業(yè)知識(shí)，從 ADAS 到 AD 的可擴(kuò)展解決方案，REM 地圖繪制。
Mobileye EyeQ Ultra	Mobileye (英特爾)	12 個(gè) RISC-V CPU 內(nèi)核, 4 個(gè)專(zhuān)有加速器集群, 176 TOPS (INT8) [Mobileye 材料，超出摘要范圍]	L4	針對(duì)專(zhuān)用 L4 自動(dòng)駕駛汽車(chē)	專(zhuān)注于 L4 效率的高性能，借鑒 EyeQ 傳統(tǒng)。
高通驍龍 Ride	高通	可擴(kuò)展 SoC (例如 SA8540P, SA8650P)，配備驍龍 CPU, Adreno GPU, AI 加速器 (例如 NPU)?76	L1 至 L4/L5	寶馬, 通用汽車(chē) (Ultra Cruise), 雷諾, Stellantis, 大眾集團(tuán); ADAS, 自動(dòng)駕駛, 數(shù)字座艙	可擴(kuò)展性，功率效率，集成連接 (5G, C-V2X)，全面的平臺(tái)方法。
瑞薩 R-Car (Gen 4/X5H)	瑞薩電子	Arm Cortex-A/R CPU, PowerVR/IMG GPU, 專(zhuān)用視覺(jué)/AI 加速器 (例如 IMP-X5, X5H 中的 NPU)?66	L2 至 L3/L4	豐田, 日產(chǎn), 斯巴魯, 福特; ADAS, 傳感器融合, 域控制, 座艙	強(qiáng)大的汽車(chē) MCU 傳統(tǒng)，功能安全專(zhuān)業(yè)知識(shí)，廣泛的生態(tài)系統(tǒng)，功率效率。
英飛凌 AURIX TC3xx/TC4xx	英飛凌	TriCore CPU (部分鎖步), 并行處理單元 (PPU，用于 TC4xx 中的 AI), SPU (雷達(dá)); ASIL-D?71	L2 至 L4 (域)	各大 Tier 1 和 OEM; 安全控制器, 雷達(dá), 傳感器融合, 域/區(qū)域控制器	專(zhuān)注于功能安全 (ASIL-D)，實(shí)時(shí)性能，安全性，在安全關(guān)鍵 MCU 領(lǐng)域?qū)嵙π酆瘛?/td>
TI Jacinto TDA4x / DRA8x	德州儀器	Arm Cortex-A72 CPU, 具有深度學(xué)習(xí)能力的 C66x/C7x DSP, 視覺(jué)處理加速器 (VPAC), GPU?57	L2 至 L3/L4	各大 Tier 1 和 OEM; ADAS, 數(shù)字座艙, 網(wǎng)關(guān), 傳感器融合	異構(gòu)架構(gòu)，強(qiáng)大的信號(hào)處理和視覺(jué)能力，可擴(kuò)展性。

6，硅之路上的挑戰(zhàn)：駕馭汽車(chē)芯片發(fā)展的障礙

芯片進(jìn)入汽車(chē)的旅程雖然具有變革性，但也并非沒(méi)有重大障礙。

隨著汽車(chē)半導(dǎo)體變得越來(lái)越強(qiáng)大并成為車(chē)輛運(yùn)行不可或缺的一部分，尤其是在 ADAS 和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域。

它們面臨著與可靠性、功耗、成本、供應(yīng)鏈穩(wěn)定性和純粹復(fù)雜性相關(guān)的獨(dú)特挑戰(zhàn)。

對(duì)可靠性的不懈追求：AEC-Q100 及更高標(biāo)準(zhǔn)

汽車(chē)環(huán)境以惡劣著稱(chēng)。

芯片必須在極端溫度范圍（有時(shí)從 -40°C 到 +150°C，AEC Grade 0 用于動(dòng)力總成部件）內(nèi)完美運(yùn)行，同時(shí)承受持續(xù)的振動(dòng)、濕度和來(lái)自車(chē)輛系統(tǒng)的電氣應(yīng)力。

為了確保部件能夠承受這些條件，汽車(chē)電子委員會(huì) (AEC)——最初由克萊斯勒、福特和通用汽車(chē)組成——制定了 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)。這是一項(xiàng)針對(duì)集成電路的嚴(yán)格壓力測(cè)試認(rèn)證，要求部件通過(guò)廣泛的加速測(cè)試（通常是在多個(gè)生產(chǎn)批次中進(jìn)行 1000-2000 小時(shí)測(cè)試，且零故障），以保證高質(zhì)量和高可靠性。95 AEC-Q100 定義了不同的溫度等級(jí)（0、1、2、3），以匹配車(chē)內(nèi)不同位置的熱環(huán)境。

與消費(fèi)電子產(chǎn)品相比，汽車(chē)零部件面臨著更為嚴(yán)格的要求：預(yù)期使用壽命可達(dá) 15 年（消費(fèi)品為 1-3 年），目標(biāo)是接近零缺陷容忍度，并且必須保證長(zhǎng)期供應(yīng)的可用性。

對(duì)于控制關(guān)鍵駕駛功能的 ADAS 和 AI 芯片，遵守功能安全標(biāo)準(zhǔn)（如?ISO 26262）至關(guān)重要。這些系統(tǒng)必須達(dá)到高級(jí)別的汽車(chē)安全完整性等級(jí) (ASIL)，通常是 ASIL D，這代表了安全關(guān)鍵應(yīng)用的最高風(fēng)險(xiǎn)降低水平。

這些極端可靠性要求與 AI 和 ADAS 所需的尖端性能的融合，為汽車(chē)芯片制造商創(chuàng)造了一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)和認(rèn)證環(huán)境，其壓力往往超過(guò)其他高科技行業(yè)的綜合壓力。

在平衡 AI 計(jì)算和復(fù)雜 ADAS 所需的巨大處理能力與嚴(yán)格的功耗限制方面，是一個(gè)主要障礙。

這對(duì)于電動(dòng)汽車(chē) (EV) 尤其重要，因?yàn)殡娮釉O(shè)備消耗的每一瓦特都可能影響續(xù)航里程。

采用更小節(jié)點(diǎn)（例如 7nm、5nm 甚至 3nm）的先進(jìn)半導(dǎo)體制造工藝允許更低的工作電壓（核心邏輯通常為 0.9V 至 1.5V），這有助于降低動(dòng)態(tài)功耗。

然而，如果設(shè)計(jì)和管理不當(dāng)，這些微小的晶體管也可能遭受靜態(tài)泄漏電流增加的困擾。

此外，一些最初為數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的高性能 AI 芯片，如果用于汽車(chē)，可能會(huì)消耗過(guò)多的功率，并需要復(fù)雜且昂貴的冷卻解決方案（如液體冷卻），這在車(chē)輛中并不總是實(shí)用或可取的。

因此，高效的低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)于保持在車(chē)輛整體功率預(yù)算內(nèi)并有效管理熱負(fù)荷至關(guān)重要。

除此之外，芯片成本不斷攀升

開(kāi)發(fā)尖端汽車(chē) SoC，尤其是那些采用最新工藝節(jié)點(diǎn)制造的 SoC，涉及巨大的研發(fā)支出和制造成本。

這些成本不可避免地會(huì)影響芯片的價(jià)格。此外，關(guān)稅等地緣政治因素也會(huì)顯著抬高成本。

設(shè)計(jì)與軟件復(fù)雜性急劇上升。

現(xiàn)代汽車(chē) SoC 是工程學(xué)的奇跡，將多種組件集成到單個(gè)硅片上，這些組件包括多個(gè) CPU 內(nèi)核、強(qiáng)大的 GPU、用于 AI 的專(zhuān)用 NPU、用于攝像頭數(shù)據(jù)的圖像信號(hào)處理器 (ISP)、高速內(nèi)存接口以及大量 I/O 控制器。

設(shè)計(jì)如此復(fù)雜的芯片是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

除了硬件之外，軟件的復(fù)雜性同樣令人望而生畏。開(kāi)發(fā)、集成和驗(yàn)證運(yùn)行在這些芯片上的龐大軟件堆?！ú僮飨到y(tǒng)（通常是多個(gè)，如 QNX、Linux、Android Automotive）、虛擬機(jī)監(jiān)控程序、中間件、ADAS/AI 算法和用戶(hù)應(yīng)用程序——是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

確保這些復(fù)雜軟件系統(tǒng)的功能安全 (ISO 26262) 和網(wǎng)絡(luò)安全，尤其是在 SDV 和自動(dòng)駕駛的背景下，帶來(lái)了持續(xù)的挑戰(zhàn)。

這些先進(jìn)芯片及其軟件的驗(yàn)證和測(cè)試也需要日益復(fù)雜的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備 (ATE) 和方法，以確保在它們進(jìn)入車(chē)輛之前達(dá)到最高水平的質(zhì)量、可靠性和性能。

這意味著半導(dǎo)體公司也日益成為軟件公司，需要提供強(qiáng)大的軟件開(kāi)發(fā)工具包 (SDK)、開(kāi)發(fā)工具，有時(shí)甚至是完整的軟件平臺(tái)，以使 OEM 和一級(jí)供應(yīng)商能夠有效地利用其先進(jìn)硬件的功能。

這模糊了硬件和軟件供應(yīng)商之間的傳統(tǒng)界限，價(jià)值主張。

轉(zhuǎn)向了全面的集成解決方案。

開(kāi)發(fā)這些尖端汽車(chē) AI SoC 所需的巨額成本和專(zhuān)業(yè)知識(shí)也可能推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)的進(jìn)一步整合或促進(jìn)更多的戰(zhàn)略聯(lián)盟，因?yàn)橹挥猩贁?shù)幾家全球參與者擁有在這一最高復(fù)雜性和投資水平上競(jìng)爭(zhēng)的資源。

7，前路展望：汽車(chē)芯片的未來(lái)軌跡

半導(dǎo)體技術(shù)在汽車(chē)中的持續(xù)整合絲毫沒(méi)有放緩的跡象。

幾項(xiàng)關(guān)鍵趨勢(shì)和新興技術(shù)有望塑造汽車(chē)芯片的未來(lái)，推動(dòng)車(chē)輛向更高水平的智能化、互聯(lián)化、高效化和自動(dòng)化發(fā)展。

人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的更深層次整合：

人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)前的 ADAS 和自動(dòng)駕駛功能。人工智能算法將日益滲透到各種車(chē)輛系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)諸如高精度預(yù)測(cè)性維護(hù)（在部件發(fā)生故障前預(yù)測(cè)故障）、深度個(gè)性化人機(jī)界面 (HMI)（適應(yīng)個(gè)別駕駛員的偏好和習(xí)慣）、增強(qiáng)的車(chē)內(nèi)體驗(yàn)（例如，智能助手、自適應(yīng)環(huán)境控制）以及更直觀和情境感知的車(chē)輛響應(yīng)等功能。

不斷演進(jìn)的 SoC 架構(gòu)：集中化、領(lǐng)域?qū)I(yè)化和小芯片 (Chiplets)：

強(qiáng)大的中央高性能計(jì)算機(jī) (HPC) 或少數(shù)幾個(gè)域控制器管理多個(gè)車(chē)輛功能（座艙、ADAS/AD、車(chē)身電子、動(dòng)力總成）的趨勢(shì)預(yù)計(jì)將繼續(xù)。

這種整合旨在減少 ECU 的總數(shù)，簡(jiǎn)化線束（減輕重量和成本），改善相關(guān)功能之間的通信延遲，并為軟件定義汽車(chē)提供可擴(kuò)展的計(jì)算能力。

然而，純粹的集中式模型可能會(huì)讓位于混合架構(gòu)，例如區(qū)域架構(gòu)，其中 ECU 根據(jù)其在汽車(chē)中的物理位置對(duì)功能進(jìn)行分組。

這可以?xún)?yōu)化布線，提高容錯(cuò)能力，并管理集成不同系統(tǒng)的復(fù)雜性。

小芯片 (chiplet) 技術(shù)是實(shí)現(xiàn)靈活強(qiáng)大 SoC 設(shè)計(jì)的重要推動(dòng)力。

與設(shè)計(jì)單個(gè)單片芯片不同，小芯片允許將來(lái)自可能不同工藝節(jié)點(diǎn)甚至不同供應(yīng)商的更小、專(zhuān)業(yè)化的芯片（例如，用于 CPU 內(nèi)核、AI 加速、I/O 功能、內(nèi)存控制器）使用 UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) 等先進(jìn)互連技術(shù)集成到單個(gè)封裝中。

這種模塊化方法為構(gòu)建滿(mǎn)足特定性能和功能要求的各種汽車(chē) SoC 提供了更大的設(shè)計(jì)靈活性、可能更快的上市時(shí)間、更高的良率和成本效益。像 BOS Semiconductors 這樣的公司正在積極開(kāi)發(fā)基于小芯片架構(gòu)的 ADAS SoC。

無(wú)處不在的連接性的影響：5G 和 V2X：

5G 蜂窩技術(shù)的推廣將為新一代互聯(lián)汽車(chē)服務(wù)提供所需的高帶寬、低延遲和大規(guī)模連接性。

這包括自動(dòng)駕駛汽車(chē)的實(shí)時(shí)高清 (HD) 地圖更新、復(fù)雜的基于云的導(dǎo)航和信息娛樂(lè)服務(wù)、更多車(chē)輛系統(tǒng)的遠(yuǎn)程軟件更新以及增強(qiáng)的遠(yuǎn)程操作能力。

車(chē)聯(lián)網(wǎng) (V2X) 通信將成為未來(lái)智能交通系統(tǒng)的基石。

V2X 包括車(chē)對(duì)車(chē) (V2V)、車(chē)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施 (V2I)、車(chē)對(duì)行人 (V2P)、車(chē)對(duì)網(wǎng)絡(luò) (V2N) 和車(chē)對(duì)云 (V2C) 通信。

通過(guò)使車(chē)輛能夠與其他車(chē)輛和路邊基礎(chǔ)設(shè)施（如交通信號(hào)燈或危險(xiǎn)警告）直接交換有關(guān)其位置、速度和意圖的信息，V2X 可以顯著增強(qiáng)態(tài)勢(shì)感知能力，實(shí)現(xiàn)協(xié)作感知（共享傳感器數(shù)據(jù)），并促進(jìn)協(xié)調(diào)駕駛操作。

這有可能極大地提高道路安全，優(yōu)化交通流量，并減少碰撞。

未來(lái)的汽車(chē)芯片將越來(lái)越多地集成專(zhuān)用的 V2X 調(diào)制解調(diào)器（例如，基于蜂窩技術(shù)的 C-V2X）以及處理這些復(fù)雜通信協(xié)議和應(yīng)用所需的安全處理能力。

這種“系統(tǒng)之系統(tǒng)”的方法，即車(chē)載計(jì)算、邊緣處理、云連接和 V2X 相互作用，將需要專(zhuān)為在更大的分布式計(jì)算環(huán)境中無(wú)縫集成而設(shè)計(jì)的芯片。

每輛車(chē)的半導(dǎo)體價(jià)值和數(shù)量預(yù)計(jì)將繼續(xù)其陡峭的上升軌跡。這種增長(zhǎng)是由所有車(chē)輛中電子含量的增加推動(dòng)的，尤其是電動(dòng)汽車(chē)（需要復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)、電力電子和電機(jī)控制）的快速普及以及 ADAS 和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。

據(jù)估計(jì)，具有 L4/L5 級(jí)自動(dòng)駕駛能力的車(chē)輛將擁有比非自動(dòng)駕駛汽車(chē)多八到十倍的半導(dǎo)體含量。這一趨勢(shì)凸顯了半導(dǎo)體對(duì)汽車(chē)行業(yè)未來(lái)的戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)重要性。

至關(guān)重要的是，隨著車(chē)輛日益互聯(lián)、軟件定義和自動(dòng)化，網(wǎng)絡(luò)安全將從一個(gè)重要考慮因素演變?yōu)樗衅?chē)芯片絕對(duì)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)。防止惡意攻擊、確保數(shù)據(jù)完整性和隱私以及保護(hù)通信渠道，將需要將強(qiáng)大的硬件級(jí)安全功能（如專(zhuān)用安全協(xié)處理器、加密加速器和安全區(qū)域）作為大多數(shù)汽車(chē) SoC 的標(biāo)準(zhǔn)組件進(jìn)行集成。

半導(dǎo)體芯片在汽車(chē)中的發(fā)展歷程，從真空管收音機(jī)最初猶豫的噼啪聲，到復(fù)雜人工智能片上系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛黎明的無(wú)聲、閃電般的計(jì)算，是一個(gè)不斷創(chuàng)新和深刻變革的故事。

在近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，這些微小的硅奇跡已經(jīng)從最初的新奇和娛樂(lè)功能，演變成現(xiàn)代汽車(chē)幾乎所有系統(tǒng)不可或缺的核心。

它們是無(wú)形的馬力，是無(wú)形的智能，從根本上重塑了汽車(chē)本身，也重塑了我們與駕駛、出行以及個(gè)人交通概念的關(guān)系。

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