兩者的側(cè)重點(diǎn)有所不同

1、手機(jī)芯片：天下武功唯快不破

不管是手機(jī)，平板電腦，機(jī)頂盒還是智能穿戴設(shè)備消費(fèi)電子芯片，在研發(fā)階段都會(huì)考慮性能，功耗和成本等三個(gè)方面維度。智能機(jī)時(shí)代芯片性能強(qiáng)與弱成為了評(píng)價(jià)一個(gè)型號(hào)優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，不管是開黑王者榮耀，還是吃雞和平精英都可以用更強(qiáng)的CPU芯片來帶來極致游戲感受。以高通驍龍865芯片為例，采用1*Cortex-A77（2.84GHz）+3*Cortex A77（2.42GHz）+4*Cortex-A55（1.8GHz）的架構(gòu)，NPU可以實(shí)現(xiàn)15萬億次/秒的運(yùn)算能：ISP速度達(dá)到了20億像素/秒的處理速度，可以支持2億像素?cái)z像頭。

一塊芯片上數(shù)十億個(gè)晶體管在高頻工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的動(dòng)態(tài)功耗、短路功耗和漏電功耗，如果不加以控制，不僅會(huì)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤的結(jié)果，甚至可以把電路中某些環(huán)節(jié)會(huì)融合到一起而使得芯片無法修復(fù)。所以消費(fèi)電子除了追求性能外，還要兼顧功耗問題，不然很容易出現(xiàn)機(jī)身燙手、待機(jī)時(shí)間減少、使用體驗(yàn)下降等問題。

隨著芯片性能的日益強(qiáng)悍，芯片價(jià)格不斷上漲，在手機(jī)總成本中占據(jù)了越來越大的份額。比如高通驍龍865的售價(jià)約700元，分別占據(jù)了搭載車型的小米10pro售價(jià)14%，紅米K30pro售價(jià)23%，OPPO findX2pro售價(jià)10%和三星S2ultra售價(jià)7%；麒麟990的成本約為500元，約占華為nova6售價(jià)的16%、P40售價(jià)的10%、P40 PRO售價(jià)的7%、P40 pro plus售價(jià)的5%；聯(lián)發(fā)科天璣1000的價(jià)格是280元，約占OPPO Reno3售價(jià)的9.8%；所以不管是從提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力或者是提升企業(yè)利潤(rùn)的角度來看，對(duì)芯片成本進(jìn)行控制是非常有必要的。

不同芯片的性能排行榜

2、汽車芯片：穩(wěn)定壓倒一切

由于汽車作為交通工具的特殊性，汽車芯片非常看重可靠性、安全性和長(zhǎng)效性！

為什么首推可靠性？因?yàn)檐囈?guī)芯片：

首先、汽車的工作環(huán)境更惡劣

發(fā)動(dòng)機(jī)艙的溫度范圍在-40°C~150°C之間，因此汽車芯片需要滿足這種大范圍溫度工作范圍，而消費(fèi)芯片只需滿足0°C~70°C工作環(huán)境。再加上汽車在行進(jìn)過程中會(huì)遭遇更多的振動(dòng)和沖擊，以及汽車上的環(huán)境濕度、粉塵、侵蝕都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于消費(fèi)芯片的要求。

其次、汽車產(chǎn)品的設(shè)計(jì)壽命更長(zhǎng)

手機(jī)的生命周期在3年，最多不超過5年，而汽車設(shè)計(jì)壽命普遍都在 15 年或 20 萬 公里左右，遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子產(chǎn)品壽命要求。因此，汽車芯片的產(chǎn)品生命周期要求在15年以上，而供貨周期可能長(zhǎng)達(dá)30年。

在這樣的情況下，如何保持芯片的一致性、可靠性，是車規(guī)芯片首先要考慮的問題。

而且，汽車芯片的安全性也尤為重要

汽車芯片安全性包括功能安全和信息安全兩部分。

手機(jī)芯片死掉可以停機(jī)重新啟動(dòng)，但一旦汽車芯片宕機(jī)就有可能引發(fā)嚴(yán)重安全事故，這對(duì)于消費(fèi)者而言根本無從談起。因此，在進(jìn)行汽車芯片設(shè)計(jì)時(shí)，首先要將功能安全視為車規(guī)芯片中很重要的組成部分進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)，并使用獨(dú)立安全島進(jìn)行設(shè)計(jì)，關(guān)鍵模塊中，計(jì)算模塊，總線，內(nèi)存等均設(shè)有ECC,CRC數(shù)據(jù)校驗(yàn)工作，其中全程使用車規(guī)芯片技術(shù)保證車規(guī)芯片功能安全性。

隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣，信息安全變得越來越重要，汽車作為實(shí)時(shí)在線設(shè)備，其與網(wǎng)絡(luò)的溝通包括與車內(nèi)車載網(wǎng)絡(luò)溝通，都要加密數(shù)據(jù)，不然就有可能被黑客入侵。因此有必要預(yù)先將高性能加密校驗(yàn)?zāi)K嵌入到芯片內(nèi)部。

針對(duì)功能安全，國(guó)際組織IEC發(fā)布了IEC 61508標(biāo)準(zhǔn)，并衍生出了一系列適用不同行業(yè)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，如下圖：

最后，汽車芯片設(shè)計(jì)還要考慮長(zhǎng)效性

手機(jī)芯片基本上是按照摩爾定律來開發(fā)的，每年推出新一代芯片和每年推出新旗艦機(jī)，基本一個(gè)芯片可以在兩三年之內(nèi)滿足軟件系統(tǒng)性能要求就可以了。然而汽車開發(fā)周期較長(zhǎng)，新車型從研發(fā)到上市驗(yàn)證需要至少兩年的時(shí)間，意味著汽車芯片設(shè)計(jì)必須具有前瞻性，能夠滿足顧客未來3~5年內(nèi)的一種前瞻性需求。此外，隨著當(dāng)前汽車中軟件數(shù)量的不斷增加，從芯片開發(fā)角度看，不僅需要支持多個(gè)操作系統(tǒng)，而且還需要支持軟件中不斷迭代的要求。

所以車規(guī)級(jí)芯片表現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)化周期長(zhǎng)、供應(yīng)體系閾值高等特點(diǎn)。要想進(jìn)入主流汽車電子供應(yīng)鏈體系，需要達(dá)到幾個(gè)基本要求：符合北美汽車產(chǎn)業(yè)出臺(tái)的AEC-Q100（IC），101（離散元件），200（被動(dòng)零件）可靠度標(biāo)準(zhǔn)；遵循汽車電子，軟件功能安全的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262的；與ISO 21448預(yù)期功能安全一致，涵蓋了基于非系統(tǒng)失效所帶來的安全隱患；符合ISO21434網(wǎng)絡(luò)安全要求，合理保證車輛及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全；滿足零失效供應(yīng)鏈品質(zhì)管理準(zhǔn)則IATF 16949標(biāo)準(zhǔn)。基本上一個(gè)芯片車規(guī)級(jí)認(rèn)證一般需要3-5年的時(shí)間，這對(duì)于芯片廠商來說是巨大的技術(shù)成本，生產(chǎn)成本和時(shí)間成本考驗(yàn)。Mobileye花了整整8年時(shí)間才拿到首張車企訂單，目前英偉達(dá)主力芯片Xavier研發(fā)成本高達(dá)20億美元。

兩者使用的工藝制程不同

在芯片的生產(chǎn)過程中，縮小芯片內(nèi)部電路之間的距離可以在更小的芯片中塞入更多的晶體管，讓芯片的運(yùn)算性能更強(qiáng)大，還可以帶來降低功耗的效果。因此，從較早的微米，到后來的納米，芯片都非常重視制程工藝的尺寸。不過，制程并不能無限制的縮小，當(dāng)將電晶體縮小到 20 納米左右時(shí)，就會(huì)遇到量子物理中的問題，晶體管出現(xiàn)漏電的現(xiàn)象，抵銷縮小柵極長(zhǎng)度時(shí)獲得的效益。為了解決這個(gè)問題，加州大學(xué)伯克利分校的胡正明教授發(fā)明了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinFET）大幅改善電路控制并減少漏電流。

目前，手機(jī)芯片工藝制程從較早的90納米，到后來的65納米、45納米、32納米、28納米、16納米、12納、7納米、一直發(fā)展到目前最新的5納米。手機(jī)芯片的制程尺寸正在向1納米進(jìn)發(fā)。

傳統(tǒng)車用芯片的制備，因汽車自身空間大，集成度要求不如手機(jī)這種消費(fèi)電子迫切。加之車用芯片以發(fā)電機(jī)，底盤，安全和車燈控制等為核心的低算力領(lǐng)域使得汽車芯片并沒有象消費(fèi)電子芯片那樣狂熱地追逐高級(jí)制程工藝，而是傾向于優(yōu)先選擇成熟的制程工藝。然而，在汽車智能化進(jìn)程中，較高層次自動(dòng)駕駛對(duì)于高算力的迫切需求會(huì)促使汽車算力平臺(tái)制程擴(kuò)展到7納米或更低。NXP計(jì)劃于2021年發(fā)布新一代高性能汽車計(jì)算平臺(tái)，該平臺(tái)以5nm制程為主。

國(guó)產(chǎn)汽車芯片的未來

曾經(jīng)，汽車芯片市場(chǎng)因其市場(chǎng)規(guī)模的限制而變得十分小眾，所以很少有外來入局者進(jìn)入，數(shù)十年間都為恩智浦，德州儀器和瑞薩半導(dǎo)體這些汽車芯片巨頭壟斷著。隨著汽車電子化和智能化水平的不斷提高，汽車電子系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模在逐年增大，三星，英特爾，高通，英偉達(dá)，賽靈思等頂尖芯片企業(yè)相繼涉足汽車芯片領(lǐng)域，也為我國(guó)企業(yè)創(chuàng)造了‘變中求機(jī)’的發(fā)展局面。

從功能芯片方面看，上市公司中穎電子，兆易創(chuàng)新，東軟載波等均有汽車電子的參與，但是市旄很少。2018年，杰發(fā)科技收獲了車規(guī)級(jí)MCU芯片的訂單，這標(biāo)志著我國(guó)第一款通過AEC-100 Grade1量產(chǎn)推出的車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品突破了國(guó)外技術(shù)壟斷。

在主控芯片方面，華為以昇騰，昇騰和麒麟等系列芯片為核心，完整地布局汽車智能計(jì)算平臺(tái)，地平線則率先量產(chǎn)AI芯片上車。

車載存儲(chǔ)芯片方面，兆易創(chuàng)新和合肥長(zhǎng)鑫緊密合作，于2019年發(fā)布了符合AEC-Q100要求的GD25全線產(chǎn)品SPI NOR FLASH產(chǎn)品，這也是唯一一款完全國(guó)產(chǎn)化的車規(guī)存儲(chǔ)器解決方案；宏旺半導(dǎo)體引入了eMMC-DDR-LPDDR-SSD-DIMM，實(shí)現(xiàn)了嵌入式存儲(chǔ)和移動(dòng)存儲(chǔ)的功能，擴(kuò)大了汽車電子的應(yīng)用領(lǐng)域。

在車載通信芯片方面，華為已經(jīng)累計(jì)向全球上百萬輛車輛提供4G通信模塊，5G模塊已經(jīng)量產(chǎn)上車；在C-V2X領(lǐng)域，以華為、大唐、高新興、移遠(yuǎn)通信為代表的C-V2X芯片\模組企業(yè)、華為基帶芯片Balong 765等一大批國(guó)產(chǎn)企業(yè)脫穎而出、Balong 5000先后在車載單元、路邊單元上得到了應(yīng)用，大唐高鴻成功實(shí)現(xiàn)了C-V2X車規(guī)級(jí)模組DMD3A的批量生產(chǎn)。國(guó)外公司高通和國(guó)內(nèi)模組廠商如高新興和移遠(yuǎn)通信的廣泛合作促進(jìn)了C-V2X芯片組的推廣和應(yīng)用，Autotalks也積極和大唐及其他國(guó)內(nèi)廠商開展C-V2X芯片的互操作實(shí)驗(yàn)。

在功率芯片領(lǐng)域，MOSFET方面，聞泰科技占據(jù)全球4%的市場(chǎng)份額，華潤(rùn)微電子在國(guó)內(nèi)MOSFET市場(chǎng)占比8.7%；IGBT方面，中國(guó)企業(yè)主要有株洲中車時(shí)代電氣、比亞迪、斯達(dá)股份、上海先進(jìn)等。