技術(shù)人員經(jīng)常過(guò)度使用“顛覆性”和“革命性”等詞，但汽車設(shè)計(jì)和制造的最新發(fā)展無(wú)疑是顛覆性和革命性的。這些變化代表了過(guò)去 100 年來(lái)交通設(shè)計(jì)中最重大的變革，這是自汽車早期以來(lái)最大的進(jìn)步，當(dāng)時(shí)蒸汽、汽油甚至電池驅(qū)動(dòng)的汽車混合在同一條塵土飛揚(yáng)的道路上。整輛車都在大修，這次是用電子設(shè)備，把汽車改造成車輪上的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

一位寶馬工程師感嘆，他的團(tuán)隊(duì)花了數(shù)十年時(shí)間設(shè)計(jì)出具有出色操控性和性能的汽車，但買家首先想知道的是該車是否與他們的手機(jī)集成。您可以理解傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)師的挫敗感，因?yàn)殡娮雍蛙浖〈?a href="http://m.makelele.cn/v/tag/1472/" target="_blank">機(jī)械設(shè)計(jì)作為客戶選擇標(biāo)準(zhǔn)。

梅賽德斯-奔馳、日產(chǎn)、沃爾沃和其他公司都在投放廣告，突出其汽車的無(wú)線電話充電器、全數(shù)字儀表板、防撞系統(tǒng)和 24 聲道立體聲音響，這絕非偶然。沒(méi)有人提到馬力、轉(zhuǎn)速、騎行、操控甚至“豐富的科林斯皮革”。甚至福特卡車廣告也吹捧 12V 插座和內(nèi)置發(fā)電機(jī)的數(shù)量，而不是卡車的載貨能力或牽引能力。GVWR（最大總重量）已經(jīng)讓位于 Teraflops 和 MHz。

電動(dòng)機(jī)、自動(dòng)駕駛技術(shù)、信息娛樂(lè)電子產(chǎn)品、基于訂閱的服務(wù)、售后無(wú)線更新和新興的車對(duì)任何事物的通信已經(jīng)成倍地增加了對(duì)半導(dǎo)體芯片和軟件的需求。行業(yè)分析師現(xiàn)在將汽車電子視為一個(gè)獨(dú)特的類別，本身就是一個(gè)子行業(yè)，如計(jì)算或航空航天。

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這一切都將走向何方？現(xiàn)在強(qiáng)制連接到互聯(lián)網(wǎng)和云數(shù)據(jù)中心將汽車制造商的核心競(jìng)爭(zhēng)力從機(jī)械設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到軟件和芯片。車聯(lián)網(wǎng)將不再依靠汽油甚至電力，而是依靠數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)由片上系統(tǒng) (SoC) 半導(dǎo)體收集、處理、通信和存儲(chǔ)。

汽車 SoC 推動(dòng)需求

世界汽車制造商每年生產(chǎn)約 1 億輛汽車和卡車。根據(jù)研究公司 IHS Markit（2020 年 10 月）的數(shù)據(jù)，到 2026 年，其中一半以上將包括 15-24 個(gè)復(fù)雜的電子 SoC 設(shè)備，平均每輛車有 23 個(gè) SoC。將這 23 個(gè) SoC 乘以大約 6000 萬(wàn)輛汽車，僅汽車市場(chǎng)每年就會(huì)有近 15 億個(gè)復(fù)雜的 SoC ——而這距離現(xiàn)在只有 5 年。到 2030 年代初，即 10 年后，需求將增加到超過(guò) 20 億個(gè)復(fù)雜的汽車 SoC。

車聯(lián)網(wǎng)代表了自智能手機(jī)以來(lái)最重要的半導(dǎo)體機(jī)遇。其中一些芯片用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 的高調(diào)自動(dòng)駕駛技術(shù)。盡管如此，大部分還是用于信息娛樂(lè)和遠(yuǎn)程信息處理，這是幾乎每輛汽車都比較熟悉和廣泛使用的功能：收音機(jī)、GPS 導(dǎo)航、電子儀器、手機(jī)集成、發(fā)動(dòng)機(jī)管理等等。在由消費(fèi)者需求驅(qū)動(dòng)的汽車零售市場(chǎng)中，這些都是必不可少的功能——因此，功能前衛(wèi)的汽車廣告也應(yīng)運(yùn)而生。

但這項(xiàng)技術(shù)僅適用于汽車本身——工程術(shù)語(yǔ)中的“端點(diǎn)”。他們背后的基礎(chǔ)設(shè)施呢？汽車制造商需要充滿計(jì)算機(jī)服務(wù)器的巨大房間，這與亞馬遜、谷歌、Facebook 或微軟不同。

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如果我們假設(shè)每 200 輛汽車有一臺(tái)服務(wù)器，那么每年就有 300,000 臺(tái)服務(wù)器。此外，全球各地的城市都在建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施?！爸腔鄢鞘小奔夹g(shù)已經(jīng)部署在數(shù)百萬(wàn)個(gè)交通信號(hào)燈、高速公路標(biāo)志、攝像頭、路燈、路邊傳感器和車輛到基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中，并由無(wú)數(shù)英里的有線和無(wú)線接入點(diǎn)提供支持。汽車將相互通信并與路邊基站進(jìn)行延遲敏感反應(yīng)。所有這些都需要額外的硅。

然后是軟件。保守估計(jì)，車載軟件堆棧大約有 3000 萬(wàn)行代碼。（相比之下，舊版本的 Microsoft Windows 大約有 5000 萬(wàn)行代碼。）有人估計(jì)，一輛花里胡哨的新車有超過(guò) 1 億行代碼。無(wú)論哪種方式，它都是一個(gè)復(fù)雜的、聯(lián)網(wǎng)的、高可靠性的多處理器系統(tǒng)。

硬件可靠性至關(guān)重要，因?yàn)槠囍圃焐虒⒃诜缮弦蛉魏挝ｋU(xiǎn)故障而陷入困境。芯片設(shè)計(jì)人員以故障安全和功能冗余作為響應(yīng)，其中一個(gè) SoC 有兩個(gè)或多個(gè)內(nèi)部處理器并排運(yùn)行，不斷地相互檢查。這為 SoC 設(shè)計(jì)增加了更多的硅片和更多的復(fù)雜性。

雖然商用現(xiàn)成芯片通常就足夠了，但如果汽車制造商設(shè)計(jì)自己的定制芯片，他們可以從他們的硬件中榨取更多性能，并為他們的軟件增加差異化。例如，圖像處理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要非常具體的機(jī)器學(xué)習(xí)特征，這些特征又大又復(fù)雜。這種開(kāi)發(fā)的一個(gè)例子是最新的 Tesla Dojo SoC，它將來(lái)自 Tesla 車隊(duì)的數(shù)百萬(wàn)視頻轉(zhuǎn)化為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，以改善自動(dòng)駕駛用戶體驗(yàn)。

汽車決策系統(tǒng)最適合使用完全定制的芯片或集成到半定制芯片中的知識(shí)產(chǎn)權(quán) (IP) 模塊。這意味著 2030 年代初推出的 20 億個(gè) SoC 中的許多將完全或部分定制，以滿足新汽車生態(tài)系統(tǒng)的需求。

世界各地的汽車公司都在尋求開(kāi)發(fā)自己的解決方案，這就是為什么許多（如果不是大多數(shù)）最終與我們 (Arteris)、Arm 和 CEVA 等公司合作，這些公司為 SoC 授權(quán) IP。我們對(duì)汽車市場(chǎng)發(fā)展方向的看法基于我們與 30 多家汽車行業(yè)客戶合作十多年的經(jīng)驗(yàn)。

數(shù)據(jù)為王

很難說(shuō)特斯拉的股價(jià)是被高估還是被低估，但無(wú)可爭(zhēng)辯的是，該公司體現(xiàn)了以電子為先的汽車制造方法。特斯拉的市值被認(rèn)為是一家硅谷科技公司，這并非巧合。在許多消費(fèi)電子公司的帶領(lǐng)下，它設(shè)計(jì)了許多芯片并開(kāi)發(fā)了軟件。它的核心競(jìng)爭(zhēng)力是電子產(chǎn)品，而不是金屬?gòu)澢Ｔ摴具€管理其數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。它的汽車始終連接到互聯(lián)網(wǎng)和特斯拉的服務(wù)器，大量數(shù)據(jù)以地圖、娛樂(lè)、交通信息、車載傳感器收集的視覺(jué)數(shù)據(jù)和軟件更新的形式雙向流動(dòng)。這些數(shù)據(jù)對(duì)特斯拉和其他車聯(lián)網(wǎng)公司具有巨大價(jià)值——也就是說(shuō)，

Mobileye 是另一個(gè)例子，該公司利用來(lái)自客戶的數(shù)據(jù)，基于領(lǐng)先的軟件、SoC 芯片和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)不斷改進(jìn)其技術(shù)。當(dāng)然，汽車制造商并不是從零開(kāi)始制造一切，而是依賴于設(shè)計(jì)和制造主要子系統(tǒng)的供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商（博世、大陸、電裝、采埃孚、麥格納等）完善的網(wǎng)絡(luò)。這些主要是機(jī)電設(shè)備，例如自動(dòng)變速器或空調(diào)。未來(lái)，這些頂級(jí)供應(yīng)商將不得不組建SoC設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，繼續(xù)為汽車制造商提供高價(jià)值的子系統(tǒng)。如果不是這樣，其他擁有更多電子經(jīng)驗(yàn)的公司可能會(huì)取代他們的位置。

雖然車聯(lián)網(wǎng)還需要很長(zhǎng)時(shí)間才能成熟，但它已經(jīng)出現(xiàn)了，它的動(dòng)力不是電力、氫或汽油，而是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)推動(dòng)了用戶體驗(yàn)的持續(xù)改進(jìn)和演變，消費(fèi)者愿意為這場(chǎng)革命買單。汽車制造商的核心競(jìng)爭(zhēng)力正在從發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的機(jī)械設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向軟件和芯片。車聯(lián)網(wǎng)是用硅鋪成的。

審核編輯 黃昊宇