汽車行業(yè)正加速駛向智能座艙、電驅(qū)與完全自動(dòng)駕駛并存的未來。背后的核心挑戰(zhàn)在于：如何設(shè)計(jì)能夠在車輛生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)更好性能與高可靠性的芯片。

與此同時(shí)，汽車芯片正面臨日益嚴(yán)苛的功能安全標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范 。任何失效都可能引發(fā)召回甚至道路險(xiǎn)情。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)并在快速發(fā)展的市場中保持競爭力，汽車制造商和芯片設(shè)計(jì)者正在轉(zhuǎn)向多芯片封裝——這一架構(gòu)正重塑汽車電子的技術(shù)路線，也帶來了一系列必須解決的全新的技術(shù)與業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)。

復(fù)雜度、安全性與可靠性的三重挑戰(zhàn)

汽車芯片的要求一直很高。與智能手機(jī)出現(xiàn)故障不同，汽車芯片的失效可能導(dǎo)致生命安全風(fēng)險(xiǎn)。

如今，車輛需要在 15 年甚至更長時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行且無任何故障。電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車因充電周期的特性，通常處于“始終在線”狀態(tài)，進(jìn)一步加劇了這些要求。

從高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）到全數(shù)字化座艙，再到提供更好容錯(cuò)能力和更易軟件更新的集中式電子系統(tǒng)，芯片復(fù)雜性與日俱增——滿足這些要求并非易事。而傳統(tǒng)芯片架構(gòu)已難以適應(yīng)這一趨勢。

傳統(tǒng)單芯片的局限性

歷史上，汽車芯片通常設(shè)計(jì)為單片系統(tǒng)級芯片（SoC），將所有功能集成在單一硅片上。該架構(gòu)在功能離散、集成度較低的時(shí)代尚可勝任，但現(xiàn)代車輛所需的高度復(fù)雜且深度集成的數(shù)字系統(tǒng)則要求更高。

隨著行業(yè)向更高水平的自動(dòng)駕駛發(fā)展——自動(dòng)駕駛汽車幾乎無需人工干預(yù)——顯著增強(qiáng)的計(jì)算能力、更集成的傳感器以及更優(yōu)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力成為必需。

除了技術(shù)復(fù)雜性，汽車企業(yè)及其供應(yīng)商還面臨著制造挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)芯片從未被設(shè)計(jì)用于應(yīng)對惡劣環(huán)境、長年道路磨損或車輛平臺的年度升級周期。

因此，需要新的芯片設(shè)計(jì)，提供更高的可靠性、靈活性和可擴(kuò)展性。

Multi-Die 設(shè)計(jì)的興起

汽車行業(yè)如今正轉(zhuǎn)向 Multi-Die 架構(gòu)，即在單個(gè)封裝中集成多個(gè)異構(gòu)或同構(gòu)裸片（也稱為芯粒）。這種變革使制造商能夠自由組合不同芯片、融合不同技術(shù)，并構(gòu)建針對特定汽車需求的可擴(kuò)展解決方案。

多芯片封裝的優(yōu)勢顯而易見：

實(shí)現(xiàn)更高性能：封裝內(nèi)的芯片間實(shí)現(xiàn) Die-to-Die 互連，帶寬遠(yuǎn)高于傳統(tǒng) PCB 級互連。

降低系統(tǒng)功耗：更少的 PCB 信號能顯著降低功耗，但單位面積功耗的增加導(dǎo)致的功耗管理依然需要。

提高產(chǎn)品靈活性：可混合不同供應(yīng)商和工藝節(jié)點(diǎn)的芯片，提供靈活性并支持快速創(chuàng)新。

加速擴(kuò)展系統(tǒng)功能：可創(chuàng)建適用于不同車型和功能的芯片家族，并隨時(shí)間進(jìn)行升級與迭代。

設(shè)計(jì)與驗(yàn)證：新架構(gòu)下的新規(guī)則

多芯片封裝在釋放系統(tǒng)級新可能性的同時(shí)，也帶來了新的挑戰(zhàn)。將系統(tǒng)功能劃分到多個(gè)芯片上需要先進(jìn)的架構(gòu)探索，通常借助數(shù)字孿生技術(shù)模擬和優(yōu)化各種“假設(shè)”場景。

物理實(shí)現(xiàn)涉及硅通孔（TSV）、中介層和細(xì)間距凸點(diǎn)等技術(shù)，需依賴尖端的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具。

測試和生命周期管理也更為復(fù)雜。單芯片故障或者 Die-to-Die 連接問題都要檢測到。硅生命周期管理（SLM）——通過集成傳感器和監(jiān)視器來追蹤芯片整個(gè)生命周期內(nèi)的電壓、溫度和性能——至關(guān)重要。

預(yù)測性診斷和空中下載（OTA）更新有助于在故障危及安全之前進(jìn)行預(yù)防，從而降低維護(hù)成本和召回風(fēng)險(xiǎn)。

打造高可靠 Multi-Die 汽車系統(tǒng)

Multi-Die 創(chuàng)新領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者新思科技正站在變革的前沿，幫助 OEM 及其供應(yīng)商轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的開發(fā)模式，轉(zhuǎn)向 Multi-Die 設(shè)計(jì)，充分利用最新的創(chuàng)新。

新思科技提供面向汽車級 Multi-Die 架構(gòu)的全面 EDA 和 IP 解決方案，具備高度可擴(kuò)展性。新思科技的 IP 解決方案符合汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如 UCIe 標(biāo)準(zhǔn)）和行業(yè)計(jì)劃（如比利時(shí)微電子中心的 imec Automotive Multi-Die Initiative）。我們正在推出在特定工藝節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的 ASIL B UCIe Controller 和 Grade 2 UCIe PHY，用于滿足嚴(yán)格的汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

新思科技的先進(jìn) EDA 解決方案可全面支持汽車應(yīng)用中 Multi-Die 架構(gòu)的全周期設(shè)計(jì)，具體包括 ：

使用 Platform Architect for Multi-Die 進(jìn)行早期架構(gòu)探索

借助 3DIC Compiler 平臺實(shí)現(xiàn)芯片/封裝協(xié)同設(shè)計(jì)與優(yōu)化

通過生命周期管理（SLM）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)監(jiān)控和預(yù)測分析

前景展望

汽車電子正進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代，Multi-Die 不再是可選項(xiàng)，而是必然趨勢。

通過 Multi-Die 先進(jìn)封裝，制造商要能夠滿足對可擴(kuò)展性和性能日益增長的需求。借助合適的技術(shù)伙伴和解決方案，加速創(chuàng)新、建立差異化優(yōu)勢，并提供能夠創(chuàng)造持久價(jià)值的下一代汽車體驗(yàn)。