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“车芯联动”共促发展,2022中国国际汽车电子高峰论坛在沪举办

汽车行业如今正经历一场巨变,从机械化走向电子化,从石油驱动走向电力驱动。被称为“新四化”的电动化、网联化、智能化、共享化,让汽车电子零部件在整车成本占比中不断提升。随着零部件厂商专业化程度的提高,在部分细分市场中,这些厂商甚至开始发挥比整车厂更重要的技术创新引领者作用。例如安全驾驶辅助、车联网和电动能源等最前沿的技术,为汽车行业孕育了巨大的增长空间,同时对产业链也将产生深远的影响。

根据IHS和德勤的数据,预计到2030年,汽车电子在整车中的成本占比会达到45%,这是个不断攀升的过程。(下图中蓝色柱状条代表的是汽车电子成本占比,红色折线则代表每辆汽车中的半导体价值)

与此同时,在经历过机械定义、硬件定义时代以后,“软件定义”成为汽车行业未来发展的趋势之一。软件定义汽车也从一个侧面反映了电子系统在整车系统中的占比增加,随着汽车和电子科技产业二者的持续融合,汽车电子电气架构将迎来大规模革新。

过去40年来,汽车行业是上海市最重要的支柱产业,同时上海市也是目前国内集成电路产业最集中的区域之一。在汽车“新四化”的大背景下,以汽车电子为桥梁,这两大产业实现了高度的融合,迎来了前所未有的发展契机。

2月23日,由AspenCore与上海市交通电子行业协会共同主办的“2022中国国际汽车电子高峰论坛”在上海举办,本次论坛得到了上海市经济和信息化委员会、中国(上海)自贸区临港新片区管理委员会的大力指导,以及上汽集团和港城集团的大力支持。上海市经济和信息化委员会一级巡视员傅新华先生,上海浦东新趋科技和经济委员会装备产业处处长高群女士,上海市集成电路行业协会秘书长郭奕武先生以及上海市交通电子行业协会秘书长黄峰先生等嘉宾出席论坛。

2022中国国际汽车电子高峰论坛现场

峰会期间还举行了“上海汽车电子芯片产业联盟”揭牌仪式,该联盟是在上海市经济和信息化委员会的指导下,由上海市交通电子行业协会和上海市集成电路行业协会联合上汽集团、联合电子、华大半导体、华虹宏力等40多家企业共同发起,旨在推动构建完善的生态体系,建立开放共享、合作共赢的产业生态,提升上海汽车电子芯片产业的核心竞争力。上海汽车芯片产业联盟的成立,也将进一步推动上海、长三角乃至全球汽车电子上下游产业链密切合作,营造出车芯联动的生态发展环境。

“上海汽车电子芯片产业联盟”揭牌仪式

傅新华在致辞中表示,上海市近年来聚焦车芯联动,强化芯片、零部件到整车的产业链协同,推动变速器等系统供应商和半导体厂商的芯片联动,目前上海拥有全国少数一座12英寸车规级功率半导体晶圆厂。同时上海市还组织设立了“汽车电子芯片研发及产业化技术专家组”,旨在分析研究汽车产业和集成电路产业发展趋势,提出研发攻关计划、把控技术攻关进程、解决关键核心问题。

上海市经济和信息化委员会一级巡视员 傅新华

“过去40年,中国汽车产业走过了一条比较长的发展道路。但在发展中国家当中,这条路又是相对比较短的。”作为汽车行业的一名老兵,傅新华回忆到,当年拥有一辆汽车对于普通家庭是件非常大的事,“但40年后的今天,买一辆车对于很多人来说不那么难了,新一代年轻人对于国产汽车的热情和接受度也达到了新高。”

在对汽车新四化的支持方面,上海市支持汽车电子行业提升技术成果转化和产品创新能力,促进产学研自主研发,完成了一系列具备国际竞争力产品的试点应用。培育了基于5G+V2X+北斗技术的新一代国产车载终端,在车用控制领域持续鼓励车用控制系统自研,混动变速箱等新品也填补了国内空白。

傅新华表示,汽车新四化给汽车行业发展带来了新的重大机遇,未来围绕着智能驾驶、智能座舱、智能电动、智能网联等新兴应用,汽车电子的发展也将不断推进新产品的试点与示范应用。“通过对加大汽车芯片、传感器和智能终端这些核心产品的产业化支持,我们可以推动中国汽车行业和汽车电子等国家支柱型产业高水平、高质量的发展。”

中国(上海)自贸区临港新片区管理委员会高科处副处长李向聪介绍了临港这两年在汽车产业方面的发展情况。据介绍,目前汽车产业占临港总体经济规模的60%,汇聚200多家汽车产业链企业。总产值从2019年的300亿,到2022年实现2400亿,李向聪表示,今年临港汽车产业还将冲刺更高的产值水平,争取到2025年实现5000亿的目标。未来发展方向主要围绕芯片、SOC、IGBT、碳化硅以及汽车软件操作系统,围绕底盘电子、座舱电子、驾控电子等领域展开。

中国(上海)自贸区临港新片区管理委员会高科处副处长 李向聪

过去三年,临港主要聚焦于电动汽车行业发展的上半场,而下半场则将聚焦智能化,总结为8个字——“芯屏器核,盘数云网”。其中,芯,指的是以芯片为导向的SOC;屏,以曲面屏为导向的智能座舱;器,以核心器件域控制器为导向的域控制器;核,核心操作系统;盘,线控底盘;数,大数据跨境;云,仿真云端场景库;网,地图与网络。

李向聪表示,目前汽车产业的电动化、网联化、智能化和国际化趋势,给位于临港的主机厂带来大量出口机遇。得益于特斯拉和上汽集团的发力,2022年全中国每八辆新能源汽车就有一辆临港造,下一步临港将致力于打造优异的智能汽车产业集群。“目前国内发展较快的领域是汽车芯片、智能座舱和域控制器,但在操作系统、线控底盘、汽车大数据收集和跨境、云控平台和汽车网络安全方面还是空白,临港希望在这些领域进行发力。”

政策方面,临港与上海浦东新趋科技和经济委员会装备产业处联动,出台的《上海市浦东新区促进无驾驶人智能网联汽车创新应用规定》已于2月1日正式实施。3月1日浦东新区和临港管委会将对外正式发布无人驾驶立法相关计划工作。

罗兰贝格(Roland Berger)合伙人庄景乾分享了对国内车载半导体产业链的发展特征,以及缺芯趋势的研判。

解读过去三年间,汽车半导体所经历的缺芯现象,会发现不同的芯片类型在供货紧张甚断供程度上也不一样。全球汽车芯片缺货从疫情之初的2020年1月开始出现交期延长,到2022年上半年缺芯达到顶峰,从2022年下半年危机的拐点出现,平均交货周期从较高峰的27周下降到约24周。

罗兰贝格合伙人 庄景乾

庄景乾认为,这场缺货危机始于新冠疫情导致了一部分汽车减产,间接导致主机厂减少生产量以及芯片订单的下降。疫情后购车需求却超预期反弹,芯片供给出现滞后而爆发缺芯危机。此外彼时美国德州风暴、瑞萨工厂火灾和马来西亚封装厂停产断供,加剧了缺货程度。缺芯长期持续甚至达峰,则跟全球第三波奥密克戎反复造成各地停产,以及全球局部地区爆发的热战有关。

不同类型的芯片在短缺程度上也不一样,其中以计算类和功率类汽车芯片断货最为严重,而传感、通信和储存芯片由于其灵活性和适用性较强,以局部短缺为主。计算芯片以偏传统的MCU为主,它与车辆安全性和底层控制密切相关,这类型芯片由于智能座舱发展而带来的高级自动驾驶趋势,需求发展非常快;功率类芯片主要以电源管理芯片和功率半导体为主,这类芯片通常与MCU绑定销售,不可替代性同样较强。

从需求端看,新能源汽车开启了汽车的智能化时代,新能源汽车渗透率的提速带来了电控功率、电源管理芯片用量的提升,智能网联也带来更高价值的传感类芯片需求,高级别自动驾驶等前瞻技术的演进更使得单车芯片用量和价格进一步提高;从供给端看,当今汽车芯片生产仍以成熟制程为主,晶圆代工厂在产能扩张投资时,往往不愿意投资这些利润率较低的成熟产线,直接导致汽车这个细分领域的产能紧缺。

那么在缺芯大环境中,中国汽车工业未来发展时如何保障供应链安全?如何推进芯片国产化?上海汽车集团股份有限公司(SAIC)规划部总经理潘吉明从整车厂商的角度,分享了他们的看法。

在缺芯潮之前,汽车行业主要通过各级供应商与芯片企业对接,而由于中国大量的芯片企业属于非IDM的设计企业(Fabless),从车企再到晶圆代工企业的产业链非常长。但是缺芯爆发后,车企和芯片企业的距离开始拉近,“小小一块芯片可能只卖十几块,但如果没有它,整个10几万的车就没法造出来。” 潘吉明说到。

上海汽车集团股份有限公司规划部总经理 潘吉明

基于此,上汽集团在汽车芯片国产化推进上提出了几点思考。

名列前茅,保障供应链安全。2020年,国内自主车规级芯片设计产业规模在全球的占比是不足5%,汽车芯片对国外依赖度非常高。要实现芯片产业链的自主可控,各类别汽车芯片的国产化比例都要提上去。

第二,强化汽车产业的发展根基。中国汽车产业不仅规模大,而且新能源车、智能网联车的增长速度也很快。单车汽车芯片用量的增加,给芯片企业带来新机会的同时,也让我们看到国产汽车芯片的不足已经影响到我国汽车产业发展的高度和汽车强国建设的根基,成为亟待突破的短板。

第三,提升地缘政治恶化等风险应对的能力。当前美国对中国采取先进制程或高端技术限制,对汽车芯片的成熟制程影响较小。但当前我国汽车芯片整体产业链依赖国外,芯片的商业化分配方式一旦与政治和经济挂钩,在分配中就会出现其他风险。

所以汽车芯片的国产化不仅是为了缓解短期供应短缺问题,更是为了构筑我国汽车产业长期发展根基的问题。根据上汽集团调研,目前汽车上的芯片应用大致可以分为11类,潘吉明表示,这些芯片类型国产化成熟度不一样,在国内能找到成熟芯片的约占30%;国内能够找到解决方案,但是芯片供应商还在设计阶段尚未完成流片的也占30%;最后一种是国内完全不能供应的,占到40%。上汽集团在寻找国产汽车芯片的过程中也发现,芯片厂商推进难,既有技术方面的原因,也有商业方面的原因。基于这个情况,上汽也也开始拉近与芯片厂商的距离,制定了多方面的策略,以实际行动助推汽车芯片国产化落地。

进入新能源汽车时代后,汽车架构的演进成为了大家关心的话题,从分布式到域集中,再到最后的跨域融合,将影响到汽车未来的技术方向。如何在这个趋势下进行汽车的高效开发,大陆集团(Continental AG)客户解决方案构架中国区负责人廖鹏凌 介绍了一款名为CAEDge的开发工具。

大陆集团客户解决方案构架中国区负责人 廖鹏凌

汽车在不同时代有不同的技术基础,目前较流行的是域架构,但廖鹏凌认为这只是一个过渡状态,在未来几年内,所有的座舱域、底盘域、动力域等,将逐步集中到中央大脑可计算平台。域集成过程中有不同的技术路线且没有标准,但域带来复杂度呈指数级增加,单一整车厂或研发团队很难解决所有问题。“大陆集团能提供的是一个生态,类似于智能手机平台,我们并不关注它用什么样的芯片或操作系统,更关注能得到什么样的应用。同理在车内目前有很多控制器,但是将来最终用户只会关注能从这个平台得到什么样的服务和扩展。”

CAEDge平台也称汽车电子边缘框架,它既是软件定义汽车全栈式解决方案,也是一个孵化器,可以成为内部产品的载体。不同的工程师,甚至不同应用功能领域的专家,在这个平台上可以派生出不同的应用和畅想,利用云端科技的孵化出创新项目。“它同时也是一个实验场,当前很多实验需要在车上或实体硬件上去解决,而利用CAEDge可以在台架或云端实现整个系统集成的测试和验证,加快周期和减少风险。” 廖鹏凌说到。

在用CAEDge做架构开发时,高性能计算单元和预控实现1个控制器和2-3个边缘处理器的基础架构。在此之上面可实现功能分配、信息交流以及架构验证。该平台同时包含基础软件和硬件,更容易实现有差异化的功能开发。此外该平台还实现了所有AP/CP、硬件的模块化定义的,并且支持整车开发中的云原生应用。

英伟达(NVIDIA)中国区软件解决方案总监卓睿先生分享的内容也与整车中央计算相关。回顾无人驾驶或整车域控制器的演变过程,原先整车域控制器的数量非常多,随着大算力芯片的出现,人们开始把很多分散在小ECU上的功能集中到单独ECU中处理。随着大芯片算力的不断提高,未来将需要一个或两个中央处理器就可以覆盖整车大部分功能的架构。

英伟达中国区软件解决方案总监 卓睿

以英伟达Orin芯片为例,其前一代DRIVE算力为30TOPS,Orin的254TOPS实现将近八倍的提升。车厂或Tier-1厂商可以把越来越多的功集成到一颗芯片中,极大降低了BOM、研发和OTA成本。卓睿表示,芯片的AI算力是无人驾驶应用中非常重要的因素,因为深度学习算法主要运行在GPU或NPU中,但很多传统算法仍依赖其他硬件加速核或CPU算力。“Orin的成功不只是因为其高AI算力,而是因为异构处理器带来的算力均衡,同时拥有强大的CPU、GPU和针对CV算法处理的能力,才能开发出均衡能够满足现有L2、L2++需求的平台。”

英伟达2000TOPS算力的THOR还支持IP8的格式,其定位除了标准的ADAS支持,更多是瞄准支持中央处理大脑的方向。英伟达通过MIT技术把GPU做物理隔离,算力一部分给无人驾驶域,另一部分给座舱域做渲染,做到了完全硬件隔离。

深度学习是无人驾驶和后续中央计算方案中非常值得关注的,英伟达认为,即便两款芯片拥有同样的TOPS,其性能也会因为架构而不同。“当前AI芯片的几大架构中,GPU最灵活,可以编程,DSP相对灵活,ASIC则完全固化。无人驾驶行业的算法还在不停演进,之前传统的CNN算法跟Transformer相比已经落后了,一个可以编程的AI芯片在现阶段非常有用。” 卓睿说到。

博世(BOSCH)汽车电子中国区战略发展部负责人Sebastian Mueller先生分享了博世对全球和中国半导体市场的评估,并介绍了关于碳化硅(SiC)器件市场的趋势。

近年来影响全球半导体市场发展的五大趋势分别是,大规模晶圆厂建设的投资持续增长、科技行业巨头开始自己研发和设计芯片、材料和技术方面出现持续的创新、汽车等应用领域的芯片市场持续增长以及在SoC、MCU领域的初创公司给老牌企业带来了压力。

博世汽车电子中国区战略发展部负责人 Sebastian Mueller

Sebastian Mueller表示,虽然最大的半导体应用市场仍是计算、存储及无线通讯,但汽车芯片的增长率较高,达到12%。据介绍,博世深耕半导体领域多年,上个世纪60年代研发出名列前茅款车用功率半导体;70年代推出了车用集成电路,使得电子控制单元更可靠更强大;1995年研发了名列前茅个微机电传感器(MEMS)。如今博世拥有自己的晶圆厂,针对当下汽车市场电动化、自动化、互联化和个性化的趋势,提供了包括ABS、ESB、AC在内的各种传感器、芯片和解决方案,同时在智能座舱也有成熟的产品。

凭借着悠久的历史沉淀和深厚的研发能力,博世目前在全球车用半导体行业排名第六,MEMS市场排名名列前茅。预计到2030年,博世将在芯片业务上投资超过100亿欧元。

碳化硅是博世非常看重的市场,也在进行重点投资。相比硅基半导体,碳化硅具有更高速的开关切换、更低的开关损耗和更高的效率,更低的杂散电感可实现简化的冷却系统,在更高的电压和频率上工作,能够实现电池的小型化。

“碳化硅80%的市场来自新能源汽车应用,充电桩,充电器,高压电池,逆变器、电机、低压电池和直流交流转换等都会用到。而这80%中的80%是逆变器,大部分碳化硅芯片会用在逆变器上。” Sebastian Mueller说到,传统IGBT加上逆变器,续航提高5%带来的价值不大,但如果用800V电池加上碳化硅逆变器,续航会带来12%的提升。

芯驰科技(SemiDrive)政府关系总监苏振彪分享了公司在智能网联时代下技术研发布局,以及在全球供应链变化下的产品思考。 他认为,在进入以车为代表的智能网联时代后,汽车屏幕数量和尺寸均大幅增加,中控、仪表每个屏幕需要不同的操作系统来支撑。汽车座舱需要1-2颗高性能的座舱芯片来支撑不同的操作系统在不同的屏幕上高效流畅的运转,进而对芯片性能提出了更高的要求。

芯驰科技政府关系总监 苏振彪

此外,汽车关系到人的生命安全,因而在高性能的维度之外,对汽车芯片的安全性和可靠性也有了更高的要求。汽车的设计和定义也从原来的功能驱动转变为软件驱动和服务驱动,随着汽车“新四化”的变革,汽车会变得越来越智能,而一个芯片的性能和功能在一定程度上也就决定了整车的智能化程度。

芯驰科技把汽车电子供应链的变化总结为“从供应到共赢”,主要体现在以下几个方面:

一、供应链关系的变化。在传统汽车半导体供应链中,芯片厂商与主机厂没有直接对接,但随着汽车芯片短缺和汽车智能化程度的加深,主机厂需要与芯片厂商加大技术交流,使供应链关系从单向变成融合共赢的形式,共同定义汽车的电子电气架构。

二、供应链弹性的变化。在全球供应链分工下,汽车零部件厂商和汽车生产分布在不同地方,仅缺几个芯片或几个零部件就会给整车的出货造成很大的影响。因此,越来越多的主机厂开始把本地可控放在比较重要的位置。

三、供应链内容的变化汽车电子电气架构正从分布式架构向域控集中架构转变,而最终归宿是中央计算区控架构。域控集中架构会把分布式架构中的大量ECU缩减,形成智能座舱、智能驾驶、智能控制等几个较关键的域,再通过智能网关把几个域连接。而在中央计算区控架构中,需要一个强有力的中央计算单元再加上周边执行单元来做末端的控制。

艾迈斯欧司朗(ams-OSRAM)汽车事业部, 现场应用工程高级经理李铭豪先生分享了艾迈斯欧司朗的革命性光学芯片技术创新,以及当下汽车电子主流的传感器应用方案。

他表示,当前汽车光源技术正从静态信号灯向动态方向发展,流水信号灯、图像化前大灯等越来越多出现在汽车上。另外,智能表面技术也逐渐倾向采用非接触式,例如手靠近车门或仪表盘即可实现非接触感应,热门的舱内智能表面服务应用则开始采用表面透光材料的虚拟键盘,下面放置了成百上千颗的LED做灯光指示或按键指示。

艾迈斯欧司朗汽车事业部, 现场应用工程高级经理 李铭豪

艾迈斯欧司朗针对这些领域开发的芯片,通过开放协议把大量LED通过总线串接,每颗芯片都可通过MCU单独指令控制,并对它们进行亮度、颜色的调控。智能表面非接触感应则采用电容传感技术,李铭豪表示,“这是非常好的应用场景,分级检测灵敏度可以达到20-2000PF。在车内大部分用于手握方向盘的HUD应用中。艾迈斯欧司朗的红外光源产品也用在手势传感上,这方面我们可以提供系统方案。”

另外舱内传感非常重要,未来驾驶员监控未来有希望变成法规强制设备,据悉今年欧洲会出台相关法规强制执行。现在落地较快的应用是车内人员占位检测,一般实现方法是红外光源加图像传感器和算法判别,去检测车内是否有人员占位。艾迈斯欧司朗则提出了另外一种方式,比如在车椅上安装电容传感器,去判断人是否在座位上。

在传感器方面,艾迈斯欧司朗的车内角度传感器可用于车身平衡系统,高精度汽车动力电池计量也在多家电动汽车的电池管理芯片上使用。据介绍这款电量计的测量数值不会随着温度的变化而变化,可在全温度范围下保障检测精度。此外还有用于车内亮度针对变化环境做实时调整、自动雨刷、脚踢开关后备箱等应用的传感器方案。

“2022中国国际汽车电子高峰论坛”每场演讲的详细报道如下:

上海临港新片区:将用5年时间走其它汽车城20年的路

罗兰贝格庄景乾:车载半导体与缺芯趋势研判

提升自主可控能力,保障产业供应安全——上汽集团汽车芯片国产化工作思考

NVIDIA:超级算力,赋能整车中央计算

博世半导体,新能源汽车发展的“芯”动力

芯驰科技放“芯”驰骋 共赢汽车智能网联时代

艾迈斯欧司朗谈革命性光学芯片技术创新,提升智能汽车产业价值链

高峰论坛下午还并行举办了四场分论坛,分别是智能座舱与人机交互论坛、智能驾驶与预期功能安全论坛、电驱电控系统与功率半导体论坛、动力电池与智能充电技术论坛。更多报道请留意《电子工程专辑》、《国际电子商情》及《电子技术设计》官方网站。

特别感谢以下赞助商及机构对本次“2022中国国际汽车电子高峰论坛”的支持(排名不分先后):

英伟达、大陆集团、博世、罗兰·贝格、上海汽检、泛亚汽车、联合汽车电子、上海交通大学人工智能研究院、延锋国际、英博超算、映驰科技、精进电动、东软睿驰、安悦充电、上海领钫新能源、江波龙、富昌电子、纳芯微电子、艾睿电子、芯洲科技、顺络电子、茂睿芯科技、芯海科技、金升阳、中微半导、伟德芯城、泰克科技、移远通信、艾迈斯欧司朗、芯驰科技、中科创达、芯旺微电子、极海科技、晶宇兴科技、思尔芯、美新半导体、科达嘉、聚辰半导体、安博电子、洲尚科技、伯仲电子、是德科技、精测电子、华大半导体、亿配芯城、立芯创源、建华科创、麦科信

文章来自:https://www.eet-china.com/

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