从7纳米到4纳米 汽车芯片正从芯片行业“落后生”变为“领跑者”

从7纳米到4纳米 汽车芯片正从芯片行业“落后生”变为“领跑者”

在汽车智能化的革命浪潮之下，汽车芯片正由过去工艺制程（相较于消费电子芯片）落后、量大低价的芯片行业洼地，摇身一变成为芯片行业高精尖技术的应用先锋，芯片企业争相抢占的技术制高点。

“中国市场已经成为全球智能芯片的角斗场。Mobileye的Q5芯片在中国首发，高通骁龙在中国首发，还有英伟达的Orin，以及前几天刚发布的雷神芯片，都是在中国进行首发。”日前，在中国新能源汽车发展高层论坛（2022）上，地平线总裁陈黎明表示。

“过去的汽车芯片，40纳米已经是非常先进的制程了，但是现在大家已经做到7纳米，很快会有5纳米、甚至3纳米。这些都达到甚至超过了消费电子产品制造工艺的要求。”在同一论坛上，黑芝麻智能创始人兼CEO单记章表示，“在智能驾驶等新型汽车芯片上，中国的芯片供应商实际上是和国际芯片供应商处在同一个梯队。”

从芯片行业“落后生”到“学霸”的逆袭背后，汽车芯片的技术升级战越来越热闹。与以往不同，这次中国企业不再像以往那样隔岸观火，看国际巨头们“神仙打架”。这一次，我们也有代表队上场，而且是从比赛一开始就站上“球场”中央。

算力大幅跃升 工艺从7纳米到4纳米

目前，消费电子产品最先进的芯片普遍采用5纳米工艺。手机芯片巨头高通今年5月推出新一代手机芯片骁龙8+Gen 1和骁龙7 Gen 1，工艺制程更进一步，采用4纳米工艺。

以往，汽车芯片大多采用40纳米及以上的成熟工艺制程，跟消费电子芯片在工艺上差了不止一个量级。但随着自动驾驶与智能座舱技术的发展，对芯片算力需求大幅提升，汽车芯片也“精益求精”，在先进工艺制程上大有追平消费芯片之势。

日前，芯片巨头英伟达在2022秋季GTC（全球开发者大会）上，发布“史诗级”的超级芯片DRIVE Thor（雷神），该芯片在算力上达到了2000 TOPS和2000 TFLOPs，定位为一台超级计算机。

英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋在演讲中表示，雷神Thor为汽车的中央计算架构而生，用这一颗芯片打造一个控制器，即可同时为自动泊车、智能驾驶、车机、仪表盘、驾驶员监测等多个系统提供算力。

目前，车企的智能化主要靠两大“拐杖”，自动驾驶主要靠英伟达的Orin芯片，智能座舱则主要靠高通的8155芯片。

将芯片算力从几百-1000TOPS一下子“卷”到2000级的雷神Thor，明确传达出英伟达不会被限定在自动驾驶，还会覆盖智能座舱领域，实现汽车智能化技术的“大一统”。事实上，这也符合汽车电子电气架构从分布式向集约式，中央集中架构发展的技术趋势。

虽然官方并未公布雷神Thor 会使用何种工艺打造，但不少业界人士认为，雷神芯片很有可能会使用台积电4纳米的工艺。

一来，2021年，英伟达亮相的1000TOPS算力的下一代产品Atlan，当时宣称会采用台积电5纳米工艺。二来，与雷神Thor同期宣布的RTX 40系列显卡RTX 4090包含760亿个晶体管，官方宣布将采用台积电4纳米的先进制程工艺。

因此，取代2023年面世的Atlan芯片、算力翻倍的雷神Thor，集成了770亿晶体管，工艺制程也很可能采用最先进的4纳米工艺制程。

据英伟达官方发布的信息，雷神Thor芯片的首个吃螃蟹者是中国车企吉利旗下的 ZEEKR极氪。极氪将在2025年生产的下一代智能电动汽车当中采用雷神Thor。

此外，英伟达还与小鹏汽车、轻舟智航等中国企业达成合作，后者也将率先采用雷神Thor芯片进行测试。

英伟达发布会后没几天，高通也“放大招”，举办汽车投资者大会并推出“集成式汽车超算SoC”——Snapdragon Ride Flex。Snapdragon Ride Flex包括Mid、High、Premium三个级别。最高级的Ride Flex Premium SoC再加上外挂的AI加速器，其综合AI算力也能够达到2000TOPS。

目前，高通的明星产品是2019年发布的高通骁龙8155芯片，是全球首个采用7纳米工艺的汽车芯片，算力为8TOPS。英伟达同样在2019年推出Orin芯片，采用7纳米工艺，算力为200TOPS。

虽然从4纳米芯片的量产落地时间上来看，手机等消费类芯片还是先人一步。但汽车芯片已经量产7纳米，并向4纳米进发，与消费类芯片的代际差距正大大缩减。

更关键的是，今年以来，消费电子市场疲软，消费类芯片频频遭遇砍单。汽车类芯片则增势看好，尤其是自动驾驶和智能座舱所需的大算力芯片，市场前景可观。

iResearch预计，2025年中国智能驾驶汽车产销量超过2000万台，其中L2+/L3数量将超过半数。IHS Markit预测，2024年座舱NPU算力需求将是2021年的10倍，算力需求是2021年的3.5倍。全球使用多核SoC模组的智能座舱方案渗透率将在2025年，也就是三年后突破50%，2030年超过80%，全球汽车主控SoC市场规模也将在2025年突破80亿美元。

市场的巨大诱惑之下，英特尔、高通、英伟达等国际芯片巨头都铆足劲发力汽车芯片，把汽车业务作为今后业务发展的重点领域。

这意味着今后，汽车芯片将不再与芯片成熟工艺制程绑定，也将采用最先进工艺制程，成为芯片行业技术创新的制高点。

起步不晚身段灵活 国内企业技术创新快

对于国际芯片巨头来说，汽车芯片是其延续辉煌的重要市场。对于国内芯片企业来说，汽车芯片则是我们改写“缺芯少魂”的产业落后局面，打翻身仗走上“牌桌”的千载良机。

在国际芯片巨头已量产7纳米车规级芯片，开始向4纳米进发之际，国内汽车芯片企业也纷纷冲刺7纳米工艺制程，再下一代产品有望追平国际芯片巨头，采用最先进工艺制程。

作为国内芯片企业的新兴代表，地平线去年7月推出第三代车规级AI芯片，采用台积电16纳米工艺，算力为128TOPS。

地平线CTO黄畅在2022全球AI芯片峰会的演讲中介绍，征程6将采用7纳米工艺，到征程7或征程8时，地平线的工艺制程将走在行业前列。

车规级大算力芯片的另一新军、获得博世旗下资本投资的黑芝麻，于去年4月推出华山二号A1000 Pro，同样采用16纳米工艺，芯片算力达到106TOPS(INT8)，最高可达196 TOPS(INT4)。

黑芝麻智能销售总监付俊伟在第十二届松山湖中国IC创新高峰论坛上透露，华山三号A2000系列芯片算力为250TOPS，采用7纳米工艺，满⾜ASILD级别的安全认证标准，预计明年问世。

在同一论坛上，芯擎科技推出其首款国产车规级7纳米智能座舱芯片——“龍鷹一号”，计划于今年年底量产。

表面看起来，国际巨头的汽车芯片，工艺制程上领先一代，算力上更是具备碾压优势。但其实，算力、工艺制程只是衡量汽车芯片技术实力的重要指标，并非全部。决定智能汽车水准高低、用户真实体验的，除了芯片，还有软件算法。

特斯拉的FSD芯片，单片算力72Top，两片芯片叠加的总算力也不过144Tops，采用三星14纳米工艺。单从技术指标来看，早已被国内外车企超越，但若论智能辅助驾驶的水平，特斯拉依然领先。

在衡量芯片的技术指标上，我们不再像以往一样跟着国外走，国内企业开始积极发声。比如地平线大力提倡的芯片有效利用率的概念，芯片算力相当于一个容器的容量，但这个容器能够装多少水，则取决于中间软件架构的软件工程和工具链等因素。这一观点，和Tesla、Mobileye不谋而合。

在中国新能源汽车发展高层论坛的演讲中，陈黎明介绍，衡量芯片的性能不光看TOPS，而要看在单位功耗里面的处理速度，也就是每秒钟能够处理多少帧图像的处理速度（FPS）。

地平线的征程5芯片，去年推出时有128TOPS的算力，同时有60MS的低延迟，功耗30WATT。处理速度达到1283/秒/帧。经过一年来对算法和软件架构以及开发工具链进行了优化，征程5芯片的处理速度从1283帧提高到1581帧。

“据我们所知，这是目前业内最快的一个处理速度。”陈黎明表示。

在汽车芯片的发展方向上，英伟达、高通等国际巨头都在打破边界，将自动驾驶与智能座舱的芯片合二为一。

国内企业早有同样的判断，行动还更早一些。黑芝麻2020年推出华山二号A1000芯片就具备行泊一体的功能。其提出行泊一体概念的基本判断，就是随着汽车智能化水平提升，汽车上的诸多传感器、与控制器终将会集中，会演进到中央计算，众多功能会由一颗智能处理器SOC处理，类似于计算机服务器的架构。

日前联合五菱推出“人人都能拥有的智能驾驶”的大疆认为，智能驾驶是一个体系，传感器、算法、算力、数据，是智能驾驶的“四座大山”，四座山头需要一起翻越，才有可能突破智能驾驶的瓶颈，让智能驾驶好用、易用。只靠某一个单点突破，是远远不够的。

简单来说就是，汽车智能化只靠芯片企业单方“卷”算力是不够的，需要芯片企业与智能化系统供应商、整车企业跨界融合，协同创新，硬件与软件共同进步。

而与一级供应商、主机厂协同创新，则是本土芯片企业的强项。比如地平线等国内芯片企业都在强调开放共赢，与主机厂共同成长，联手打造产业新生态。国内芯片企业的工程师，可以与主机厂的工程师一同办公，遇到问题共同解决，客户需求响应快，创新速度快。

结语

黑芝麻的单记章认为，汽车供应链正从全球化向区域化，整车企业与零部件的关系，也正从过去从车厂到一级供应商、到二级供应商这种链状的结构正向网状结构转变。这些行业转变，对于本土芯片企业的快速成长十分有利。“我们与主机厂的交流非常多，他们提出很多新需求。”

在地平线创始人、首席科学家余凯看来，今后汽车就是“四个轮子+一个超级计算机”。智能汽车，犹如十多年前的智能手机，是一个创新的母生态。

在PC与智能手机时代，国外遥遥领先，我们是跟随者，没有“上牌桌”的机会。但如今，中国在汽车电动化、智能化方面跑得很快，某些方面我们已经是世界级水平，已经成为全球智能芯片的顶级赛场。

总结起来就是，在汽车芯片的全球PK中，我们有机会赢，本土芯片企业有望与本土整车企业一起崛起。