今天2020年下半年以來，汽車行業的“缺芯”問題就一直困擾著全球各大車廠，福特、通用、豐田、現代、沃爾沃等一眾車廠相繼出現部分工廠或車型停產的情況，而國內也有南北大眾和蔚來等車廠受到影響，出現短暫停產現象。

　　目前來看，這一芯片短缺問題并不會馬上得到緩解。中國汽車工業協會相關負責人之前表示，芯片供應問題對國內企業生產的影響會在2021年二、三季度重點顯現，四季度影響會略有下降，真正緩解可能要到明年一季度。

　?。▓D片來源：中國汽車消費網）

　　一顆小小的芯片可以如此輕松地扼住一家大型車廠的“喉嚨”，可見芯片在汽車發展進程中的作用何等重要。對整車廠，尤其是同時處于缺芯、貿易摩擦和智能化發展需求等多重背景下的國內車廠而言，如何在芯片領域布局事關其未來多年發展大局。

　　合資、投資、自研，國內車廠各施其招布局芯片領域

　　近年來，在汽車智能化發展大勢下，國內整車廠已經在芯片方面開始投入精力和資源，而此次前所未有的缺芯潮更是堅定了他們對芯片加大投入的決心。他們紛紛成立了芯片相關的部門或小組，并通過各種方式在芯片領域進行更加直接的布局，例如與芯片廠商合作研發，投資入股芯片廠商，甚至是自主研發芯片。

　　在芯片領域投入方面，國內車廠布局最早的要數比亞迪，其早在2005年就意識到了芯片的重要性，組建了車規芯片研發團隊，開啟了自研芯片之路。旗下比亞迪半導體擁有包含芯片設計、晶圓制造、封裝測試和下游應用在內的全產業鏈，IGBT、MCU等多種車規級芯片均已實現量產及裝車。

　　國內的其他傳統汽車大廠，如吉利、上汽、北汽、廣汽、長城、東風等，一方面為了加快發展汽車的智能化功能，另一方面也或早或晚意識到了缺芯可能帶來的嚴重影響，因此在這一兩年開始通過成立合資公司，投資入股等方式來強化自身在芯片領域的自主權。

　　國內的造車新勢力，如蔚來、小鵬、理想、零跑等，他們的做法則更為直接——效仿特斯拉，在自研芯片方面開始發力。特斯拉在2017年招攬了傳奇芯片架構師Jim Keller作為其AI芯片項目負責人，開始自研AI芯片，并于2019年在其Autopilot HW3.0平臺上成功搭載自研的全自動駕駛（FSD）主控芯片。

　　從應對缺芯角度看，無論合資、投資還是自研，都表明國內車廠希望在芯片供應方面掌握更多主動權。其中，自主“造芯”即自研也許是最理想的方式，車廠可以根據自身需求更從容地安排芯片生產，減少因芯片產能不足或供應鏈不暢而導致的缺芯風險。當然，除了深入把控芯片供應，自研芯片更重要的意義在于憑借精準定義、縮短周期、實現差異化等一系列優勢助力車廠加快智能化發展步伐。

　　定義準、周期短、差異化，車廠“造芯”好處多多

　　相比用于消費電子產品的芯片，車規芯片從規劃、研發到量產、上車的周期要長得多，往往需要3-5年的時間。這一方面是因為車規芯片在安全性、可靠性、使用壽命方面有著很高的要求，同時獲取認證的時間也相對較長，另一方面則在于芯片設計企業和車廠在彼此溝通和支持上并不順暢，導致很多車用芯片在定義和規劃時走了很多彎路。

　　如果是車廠自主“造芯”，就不會存在上述的溝通問題，相反車廠會充分利用他們對汽車和用戶更加了解的優勢，將自己的造車經驗、對汽車發展尤其是智能化應用的理解、用戶的實際需求和芯片設計有效地結合起來，使芯片的定義和規劃更精準、快速，且更具針對性和前瞻性。

　　此外，隨著芯片設計和汽車制造的一體化，也簡化了芯片上車調試乃至最終裝車的流程，這可以進一步縮短車規芯片從定義到上車的整個周期，進而可以支持車廠快人一步推出功能更先進的車型。

　　自主“造芯”還有利于實現差異化功能。車廠可以根據自身設定的智能化發展路徑，在芯片設計中加入想要實現的創新功能，相比和其他車廠采用來自相同芯片廠商的芯片，這樣做可以實現更加獨特的車載功能，使自己的車型更具賣點，更容易受到用戶青睞。

　　對于當前火熱發展的自動駕駛應用，車廠自研芯片也是提高自動駕駛平臺實際算力的有效途徑。例如，之前有廠商推出了算力高達1000 TOPS的自動駕駛芯片，但是車廠將其真正裝載到汽車上時，所能達到的實際算力可能就要打不少折扣。如果由車廠自身直接通過算法來定義芯片，則可以大大提高芯片的有效算力。

　　由此可見，自研芯片于車廠有諸多好處，是值得長期投入的發展方向。但是，想要做成任何事都非一朝一夕之功，車廠自研芯片仍有一些壁壘需要跨越，他們究竟該怎樣做才能更快實現“造芯”呢？

　　研發經驗、算力壁壘、車規要求，國內車廠“造芯”缺什么

　　自主“造芯”的口號好提，真正實踐起來并非易事。國內整車廠如果單純憑借自己的力量從頭開始研發芯片，布局時間難免過長，同時過程中會因為缺乏芯片研發經驗以及AI算力和車規性要求難以滿足而走很多彎路。

　　其實對于國內車廠而言，其所缺少的這些能力或者說可能會碰到的壁壘并不難解決，一個好的合作伙伴就可以幫助他們應對這些問題，換言之，他們真正缺少的其實是一個合適的合作伙伴。

　　在汽車領域擁有豐富經驗的半導體IP廠商就是這樣的合作伙伴，比如全中資背景，總部在英國的Imagination Technologies。根據筆者對這家企業的了解，發現他們所具備的能力可以和車廠形成極佳的互補關系。

　　從研發經驗上來說，Imagination擁有近30年的GPU研發歷史及眾多GPU基礎與核心專利，目前超過900名全球員工當中有80%都是工程師。蘋果作為Imagination多年的GPU客戶在2017年曾拋開Imagination自研GPU，但這并非易事，2020年初Imagination官網曾宣布蘋果再次授權使用Imagination的GPU。

　　在全球范圍內，Imagination合作過大量的芯片設計企業并為他們提供了全面的支持，目前帶有Imagination IP的芯片出貨量早已超過110億片。在汽車領域， Imagination的歷史也已超過15年，瑞薩、TI、索喜（Socionext）這些全球領先的汽車芯片廠商都是Imagination的長期客戶。目前，Imagination在全球汽車GPU IP市場中占據43%的份額，高居第一，全球有3億多輛汽車在路上使用Imagination的技術。

　　如此深厚的技術積累和研發實力使Imagination可以幫助開啟“造芯”之路的車廠少走很多彎路，一方面直接將成熟的IP授權車廠使用，另一方面在芯片設計過程中提供充分的技術支持，加快芯片的研發過程。

　　從車規要求上來說，Imagination在2020年5月成功通過了HORIBA MIRA對其功能安全管理系統進行的審查，獲得了ISO 26262流程一致性認證，其車用GPU、NNA（神經網絡加速器）、EPP（以太網數據包處理器）等IP產品均符合ISO 26262汽車功能安全標準。

　　在GPU方面，Imagination最新的IMG B系列中的BXS是當前最先進的車用GPU，也是業界首款符合ISO 26262標準的可授權GPU IP。此外，BXS采用了“分塊區域保護（TRP）”功能，這使得3D流水線能夠用于顯示安全關鍵型人機界面（HMI）信息，并且不會影響性能。

　　在NNA方面，4NX NNA是專門面向先進駕駛輔助系統（ADAS）和自動駕駛的AI加速解決方案，可在不影響性能的情況下，安全地進行神經網絡推理，其硬件安全機制可以保護編譯后的網絡、網絡的執行和數據處理管道。

　　在EPP方面，Imagination的EPP IP已獲恩智浦用于其S32 車載網絡處理器中，該IP遵循了Imagination一貫的安全策略，可支持S32車載網絡處理器達到ISO 26262 ASIL-D等級的要求。

　　Imagination在ISO 26262車規標準方面所獲得的認證，可以幫助車廠在開發芯片時更順利、更快速地通過ISO 26262認證，縮短芯片的上車周期，進而助力車廠更早地在新車型上實現先進的智能化功能，在競爭中脫穎而出。

　　從AI算力上來說，Imagination最新的4NX NNA和B系列GPU都具備業界領先的算力水平，而且這兩款IP產品都支持多核形態，4NX NNA甚至還支持基于多核集群進行擴展。就目前從智能駕艙到ADAS再到自動駕駛的汽車智能化應用而言，Imagination GPU和NNA的算力水平完全可以滿足。

　　比如，瑞薩和TI就一直在駕艙芯片中采用Imagination的GPU，國內的汽車芯片新創企業芯馳科技最新發布的智能駕艙芯片中也采用了Imagination的GPU。此外，隨著GPU算力的提升，再加上NNA加速器，在ADAS方面也開始有一些使用Imagination IP的芯片落地。

　　上面提到的BXS GPU，最多支持4核集群，可提供4 TFLOPS的算力；而4NX NNA更是可以支持8核集群，實現100 TOPS的算力，而且還可以將多個8核集群再組成更大的集群，例如6個8核集群就可以輕松滿足L5級自動駕駛的500 TOPS算力需求。

　　Imagination的GPU和NNA還可以形成完美協作的異構計算平臺，在提供高算力的同時實現充足的靈活性。利用Imagination創新的AI協同（AI Synergy）技術，GPU的部分資源可用于圖形處理，其余資源用于可編程AI計算，而NNA則專注于固定功能的AI計算。而且二者可以共享統一的API接口和同一套開發工具，對汽車智能化應用而言，是完美的解決方案。

　　強大的AI算力加上靈活的異構計算模式，Imagination可以幫助車廠輕松打破AI芯片的算力壁壘，大幅加快智能化的步伐。而且，BXS GPU和4NX NNA都是面向未來打造的IP，只要成功地實現上車應用，將會令車廠在很長一段時間內受益良多。

　　結語

　　對汽車行業而言，智能化發展需求、芯片供應短缺、中美貿易摩擦等一系列因素的出現，進一步堅定了車廠加快布局芯片領域的決心。當前的時點對車廠自主“造芯”是一個空前的好時機，天時、地利、人和各方面都擁有很好的優勢。

　　天時方面，汽車智能化和自動駕駛的發展迫切需要新的技術、新的架構提供支撐；地利方面，中國是全球最大的汽車市場，而且在自主研發大背景下有各種本地政策支持芯片技術發展；人和方面，過去多年國際汽車芯片大廠在國內培養了一大批人才，這些人才現在正致力于本土汽車芯片的開發。所有這些優勢疊加在一起，形成了絕佳的發展環境。

　　作為半導體產業上游的IP廠商是芯片研發過程中非常重要的一環，他們的技術、經驗和深度參與將使車廠的自主“造芯”之路走得更快更順利！