来源 | 技术大院
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展望未来，功能集中已然成为汽车芯片行业发展的必然趋势。随着汽车进入了电动化+智能网联的时代，新能源、智能化、自动驾驶四个领域趋势带来了新的半导体需求，也为国内新进芯片企业进入汽车领域带来全新的产业机遇。
“车规”的关注度，正变得越来越高，但何为真正意义上的车规级芯片？市场声音仍有些嘈杂，有的厂商通过AEC-Q100认证就声称达到车规级，有的认为还需要通过ISO 26262认证。还有厂商宣称自己通过了相关认证，但实际测试过程中，表现却不达标，又是什么原因？
“车规认证”即是针对这些使用场景特点，对汽车芯片的生产流程和产品设定了相关认证要求，满足所有要求，才能通过“车规认证”。而车规级芯片，是指完全满足所有“车规认证”要求，并通过第三方认证机构认证的汽车芯片。
那么，真正的车规级芯片到底要经过哪些相应的认证？具体的指标和维度有哪些？目前，业界较为通用的芯片车规认证标准主要有可靠性标准AEC-Q系列、功能安全标准ISO 26262。一般通过这两项标准的认定，才能称为“车规级芯片”。
AEC-Q100：芯片前装上车的“基本门槛”
AEC-Q系列是主要针对可靠性评估的规范，详细规定了一系列的汽车电子可靠性测试标准
其中，业内普遍熟知的AEC-Q100是基于失效机理的集成电路应力测试鉴定，是适用于车用芯片的综合可靠性测试，也是汽车行业零部件供应商生产的重要指南
通过AEC-Q100测试，能够保障芯片长期可靠能用，即不损坏
通过AEC-Q100可靠性认证试验条件，需要多轮验证且过程中更多侧重多方协作（晶圆厂、封测厂等产业链企业的配合），周期一般比较长
ISO 26262：汽车供应链的“准入门票”
ISO 26262则是全面规范汽车零部件以及芯片功能安全的基本规则。功能安全强调的是保障功能正常，不会出现突发问题，能够正常报警、安全执行，是能力层面的保障
业内对于功能安全的认证较多使用ISO 26262《道路车辆功能安全》国际标准。所以通过这一标准的认证，也已成为时下汽车供应链厂商们的准入规则
ISO 26262除了关注控制随机硬件失效外，还关注避免系统性失效的发生
ISO 26262功能安全认证分为功能安全流程认证和功能安全产品认证
综合来看，真正的车规级芯片一般需要通过可靠性测试认证+功能安全流程认证+功能安全产品认证，才能算完全满足车规认证中的所有要求，才算是“车规级芯片”。
车规芯片和消费芯片有几个显著的区别：
设计目标不同：消费类芯片主要考虑性能、功耗和成本（PPA）；车规芯片还会综合考虑可靠性、安全性、一致性和长效性
工作环境不同：消费类芯片一般满足0-70℃环境温度，而车规芯片要满足-40-105℃的使用温度要求
设计寿命不同：消费类产品一般不超过5年；汽车设计寿命是10-15年，汽车芯片寿命也要按此设计
生产制造不同：汽车芯片在制造和封装测试上比消费电子要求相对高
另外，汽车SoC芯片通常有独立的安全岛设计、独立的系统、独立的电源、独立的时钟，独立的PLL（锁相环）等，以保证持续安全运行
汽车还要满足数据存储、传输网络ECC/CRC校验和多系统要求
主控芯片 功率芯片 存储芯片 通信芯片 传感芯片
相对于消费级和工业级半导体，车规级半导体对产品的可靠性、一致性、安全性、稳定性和长效性等要求都有更严格的标准。
第一阶段（1970年以前），主要以传统车载音响喇叭及点火装置为主 第二阶段（1970-1980年），主要以动力及制动系统为主，涉及ABS、EPS等等 第三阶段（1980-1990年）主要以胎压监测、ESC、道路监测等主动安全产品 第四阶段（2000年-至今），涉及越来越多驾驶辅助、智能座舱、新能源等系统
汽车芯片的产业链中：
上游一般为基础半导体材料(硅片、光刻胶、CMP抛光液等)、制造设备和晶圆制造流程(芯片设计、晶圆代工和封装检测) 中游一般指汽车芯片制造环节，包括智能驾驶芯片制造(GPU芯片、FPGA芯片、ASIC芯片)，辅助驾驶系统芯片制造(ADAS芯片)、车身控制芯片制造(MCU芯片)等 下游包含了汽车车载系统制造、车用仪表制造以及整车制造环节
从全球市场竞争格局来看，国际厂商在车规级半导体领域中占据领先地位，车规级半导体国产化率较低。根据Omdia统计，2020年全球前五大厂商包括英飞凌、恩智、瑞萨、德州仪器、意法半导体，前25强中闻泰科技名列第19位，是中国唯一一家上榜的公司。
国内重点龙头公司
一方面由于车规级半导体对产品的要求高，企业需要较长时间的技术积累和经验沉淀实现技术突破，并且认证周期和供货周期较长，导致车企与芯片厂商在形成稳定的合作关系后，就很难在原有车型上再次更换供应商，形成了业务稳定、格局垄断、关系牢固的三大竞争壁垒 另一方面，整车厂在认证车规级半导体的新供应商时，通常会要求其产品拥有一定规模的上车数据，国产厂商缺乏应用及试验平台，在车规级半导体正常供给的状态下较难寻得突破
功能集中已经成为行业发展趋势。随着传感器数量和种类逐渐增多，将不同功能的计算芯片集成到一块板子上，对各传感器的原始感知信息实行后端融合计算成为必然选择。同时ECU模块也将逐渐集成合并，形成集中运算的车载计算平台 进口替代已经逐步实现。虽然在汽车级半导体仍处于弱势地位，但随着国内上市公司收购整合全球主要半导体企业，比如闻泰科技收购安世半导，韦尔股份收购豪威科技。通过并购叠加内生发展，中国汽车级半导体有望获得大的突破，逐步实现进口替代。 
汽车智能化+电动化推动产业链重构。随着汽车进入了电动化+智能网联的时代，带来了新的半导体需求，也为国内新进芯片企业进入汽车领域带来全新的产业机遇。OEM+Tier1+Tier2原有金字塔格局有望被打破，智能车软件会逐步走向平台+生态模式，形成新一代汽车生态体系 软硬结合、服务能力将成为厂商比拼关键。综合考虑整车项目开发流程与芯片设计开发流程，未来汽车芯片厂商在产业合作中，将与主机厂建立更多前端沟通，挖掘市场真实需求，提高产品定义与设计前瞻性，芯片厂商将进一步提升自身的算法与软件技术积累与理解，优秀的服务能力将成为面对主机场差异化需求时的关键竞争优势。
全球车规级MCU市场规模也随之增长：
2020年全球车用MCU市场规模为62亿美元
2021年，汽车MCU需求旺盛，市场规模大幅增长23%，达到76.1亿美元
预计2025年，市场规模预计将达到近120亿美元，对应2021-2025年复合平均增速为14.1%
我国车规级MCU市场规模同样保持稳定增长：
2021年我国车规级MCU市场规模达30.01亿美元，同比增长13.59%
预计2025年市场规模将达42.74亿美元
SoC：异构集成扬帆起航
随着ADAS的落地和L3及以上级别自动驾驶的成熟，传统中央计算CPU无法满足智能汽车的算力需求，将CPU与GPU、FPGA、ASIC等通用/专用芯片异构融合、集合AI加速器的系统级芯片（SoC）应运而生，主要分为智能座舱及自动驾驶芯片。
根据IHS数据，预计2025年全球汽车SoC市场规模将达到82亿美元，并且L3级别以上自动驾驶预计2025年之后开始大规模进入市场，配套高算力、高性能SoC芯片将会带来极高附加值，有望带动主控芯片市场快速扩容。
智能座舱从电子座舱逐步演化为第三生活空间，“一芯多屏”的座舱方案成为未来趋势。据国际电子商情，预计全球智能座舱市场在2022年将达到438亿美元 智能座舱朝着多传感器融合、多模交互及多场景化模式不断演进，作为处理中枢的座舱SoC需要不断发展突破。因此，座舱SoC的算力将不断提升，据IHS Markit，预计2024年座舱NPU算力需求将是2021年的十倍，CPU算力需求是2022年的3.5倍 芯片本身也将朝小型化、集成化、高性能化的方向发展
一个产品开发36个月-48个月，产品的寿命周期是10年，还有10年的备件的要求，所以，芯片企业普遍认为，进入汽车链条是一个很长的周期，需要大家的恒心和毅力。
作者：技术大院
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