圍繞新一代“HPC+ZCU”架構，汽車晶片打響了新一輪的戰役。
去年以來，小鵬、零跑、廣汽等主機廠紛紛開始量產新一代EE架構車型，準中央/中央+區域控制架構已經成為了各大主機廠的降本利器。
比如零跑在售的主力車型C16、C10、C11等全部都搭載了最新的LEAP3.0“四葉草”中央+區域架構，該架構實現了“四域合一”，不僅將控制器數量從42個減少到了28個，還大幅縮減了整車線束和車身重量，在降低成本方面展現了顯著的優勢。
無獨有偶，吉利銀河E5在2024年8月首發量產搭載了GEEA3.0電子電氣架構，該架構搭載了基於芯擎科技“龍鷹一號”開發的單晶片“艙泊一體”方案，並且在車身域中劃分了主駕側區域控制器和副駕側區域控制區，電驅動系統也實現了“十一合一”。
可以看到，傳統由上百個ECU組成的分散式架構在經歷了域整合之後，正在快速走向中央計算+區域控制架構時代。目前，大多數主機廠都在其下一代多域計算架構中使用中央處理單元HPC+2-4個ZCU來整合整車大部分的ECU功能。
在上海車展期間，無論是英特爾、高通、聯發科等晶片巨頭，還是地平線、芯馳科技、愛芯元智、紫光同芯、辰至半導體等本土晶片廠商紛紛釋出新品以及解決方案，一場圍繞汽車晶片的科技競賽已經悄然打響。
在這背後，汽車晶片產業已經進入全面重構期，汽車晶片的設計邏輯、供應鏈體系以及商業模式都在發生鉅變。
汽車晶片進入“大變革”週期
眾所周知，在中央計算（HPC）+區域控制架構下，中央計算單元將作為汽車大腦，承擔處理智慧輔助駕駛、座艙互動、車聯網等高階任務的重要職責；而搭載高效能車規MCU的區域控制器（ZCU），將把小控制器（ECU）統統吃掉，實現諸多功能的整合與本地化控制。
目前來看，行業內主流的方案主要有兩種：一種是基於高算力SoC（英偉達Thor或者高通SA8295）+3-4個區域控制器來實現“大腦+神經中樞”的高效體系；另一種則是採用單顆晶片實現“艙駕一體”，並搭配2-3個區域控制器來實現。
不過，無論是何種技術路線，要想讓中央集中式架構下的軟硬體發揮功用，都離不開高效能汽車晶片的支撐。
“中央計算-區域控制架構正在加速普及，區域控制區需要融合的功能種類在急劇增多，同時不同領域功能對於即時性、功能安全等級、算力的要求存在極大的差異化，導致區域控制區面臨的技術複雜度呈指數級提升。”芯馳科技MCU產品線總經理張曦桐表示，在新一代EE架構下，車規MCU需要全面升級。
而辰至半導體副總裁徐琳潔也表示，中央域控制器已經成為了EE架構升級的核心樞紐。因此，辰至半導體推出了16nm工藝的C1系列晶片，擁有8核CPU+4對鎖步MCU，集成了CAN、LIN和Ethernet以及安全加密引擎和多個高效能處理器，可以滿足“中央域CCU+區域ZCU”的全車身域控解決方案。
總體來看，在走向Zonal架構的過程中，汽車晶片市場呈現了三大增量空間，並且均有中國廠商實現了量產突圍：一是中央大腦晶片，涵蓋智慧駕駛晶片、智慧座艙晶片以及艙駕一體大算力晶片，除了高通、英偉達等國際巨頭之外，地平線、愛芯元智、芯擎科技、芯馳科技等本土廠商已經在智慧駕駛和智慧座艙賽道實現了量產突圍，並且正在衝擊外資巨頭壟斷的市場格局。
二是區域控制晶片，由於區域控制器需要整合諸多ECU功能，所以區域控制晶片（高效能車規MCU）具備多核、更高計算效能、更大儲存容量、更豐富介面等特性。比如芯馳科技推出的旗艦智控MCU產品E3650，採用了ARM R52+鎖步多核，主頻達到600MHz，集成了16MB嵌入式非易失性儲存與高於4MB的大容量SRAM，並且可以提供超過360個可用外設IO，目前已經拿下了多個頭部車企定點。
三是高速通訊/傳輸晶片，比如車載SerDes晶片，作為車載攝像頭、車載顯示器、智慧輔助駕駛域控、智慧座艙域控等的高頻寬資料傳輸晶片，目前已經進入了高速發展階段。
以瑞發科為代表的中國本土車載SerDes廠商已經實現了規模化的量產突圍。資料顯示，瑞發科已量產超過二十多款符合HSMT標準的車載SerDes晶片，傳輸速率支援2Gbps到12.8Gbps，可以滿足不同畫素車載攝像頭、4D毫米波雷達、雷射雷達、車載顯示屏等資料傳輸需求，效能最高達到12.8Gbps，可支援最高達到1700萬畫素的攝像頭和4K解析度顯示屏的能力。截至目前，瑞發科的出貨量已經突破了400萬片。
不過，當前汽車電子電氣架構還處於向集中式架構演進的過渡期階段，無論是底盤域控、動力域控，還是車身域控、座艙域控，對於車規晶片的用量和質量都在不斷提高，這也推動了汽車晶片市場格局的重構。
SoC和MCU界限越來越模糊？
SoC和MCU的界限似乎正在越來越模糊化。一方面，高效能車規MCU算力不斷提升，已經開始逐步覆蓋傳統小型SoC的輕量級場景。同時，藉助高效能MCU，車企也可以在一些特定場景實現高精度模型和簡單神經網路AI演算法的應用創新。
比如英飛凌、TI、NXP等國際大廠開始在車規MCU晶片當中植入更多的CPU算力、全新並行處理單元（PPU）等，並且推動車規MCU工藝製程朝28nm、22nm、16nm進發。其中，英飛凌全新推出的AURIX TC4x系列最大的特點就是增加了可滿足各種AI拓撲要求的SIMD向量數字訊號處理器（DSP）。
“我們下一代晶片，也會整合一些NPU模組，整合一些AI功能，增加邊緣算力。”徐琳潔表示，大多數主機廠都希望一顆晶片能夠實現越來越多的功能，擁有“一芯多用”的能力。
另一方面，部分廠商推出的SoC晶片，透過整合即時核或MCU安全島模組，逐步接管傳統外掛MCU的即時控制任務，在平衡算力的同時，可以更好降低成本。比如，愛芯元智釋出的全新一代車載晶片產品M57系列，採用了愛芯通元NPU，可以支援BEV演算法，算力提高至10TOPS，並且內建MCU安全島技術，能夠在晶片層面實現ASIL-B、ASIL-D級的功能安全。
據瞭解，愛芯元智M57系列支援800萬畫素前視一體機、5V5R行泊一體域控方案，無需外掛MCU，可以更好助力主機廠降本。此外，M57在功耗設計層面表現同樣優異，125度結溫下，M57的功耗不超過3.5W，可以兼顧電車及油車需求，真正驅動“油電同智”。
事實上，去年3月，NXP正式推出了全球首款5nm車載超級整合晶片處理器（SoC）——S32N55，雖然NXP將其稱之為SoC，但其具備高階汽車MCU的典型特性，不僅具備高效率的即時運算核心，還具備高安全性核心，最高可達ASIL-D級，此外還可以支援CAN、LIN、車載乙太網等多種網路介面。
“伴隨著汽車EE架構的升級，在車規MCU當中增加硬體設計單元，如增強的CPU效能、專用處理器等，來處理更復雜的演算法和控制任務已經成為了主要趨勢。” 芯馳科技CTO孫鳴樂表示，未來，芯馳科技也會推出整車中央智控小腦——E3800，整合A核、NPU等多核異構架構，
總體來看，汽車晶片將形成“中央SoC+區域MCU”的梯度架構，兩者透過異構計算和網路化通訊實現深度耦合。
“未來，AI會滲透到汽車的各個領域，但AI算力是否必須下沉到車規MCU層面，目前行業還在探索當中。”孫鳴樂表示，只有當某個端側AI應用需求變得異常強烈，且必須在本地（MCU側）以極低延遲執行時，才會有必要將AI加速單元整合到MCU當中。“我們預計這個過程會逐步發生，但現階段扔處於探索期。”
從硬體轉向生態，汽車晶片競爭維度上升
在智慧化浪潮下，汽車晶片的競爭已從單純硬體的比拼，轉向了“解決方案完整性”與“生態開放度”的更高維度較量。
為了更好地為OEM提供軟硬體協同服務，各大晶片廠商紛紛向上佈局軟體，以開放平臺吸引OEM與之合作。同時，兩者之間的合作模式已經從黑盒模式走向IP授權模式等更加開放、透明的合作模式，此外晶片開發與整車開發正在深度融合、協同，整車開發流程因而縮短、產品迭代加速。
“晶片要更好部署軟體，必須要幫助主機廠快速部署。懂軟體的晶片公司很關鍵，沒有軟體生態的晶片公司發展艱難。”地平線創始人兼CEO餘凱表示，地平線一直以“開放共贏、全維利他”的生態戰略，目前已經形成了生態連結最廣、量產應用場景最多的生態夥伴譜系。
截至目前，地平線已經與超過40家車企和品牌合作，累計定點車型超過310個，前裝量產出貨超過800萬套。同時，地平線還與博世、電裝、大陸等全球Tier1巨頭達成了合作。
另外，值得注意的是，汽車晶片產業的“合縱連橫”也在不斷增加。比如聯發科與英偉達、英特爾與黑芝麻智慧已經達成了合作。
其中，英特爾和黑芝麻智慧雙方將共同開發面向智慧汽車的“艙駕融合平臺”。據瞭解，該平臺將整合“英特爾座艙 SoC +黑芝麻智慧華山A2000和武當C1200家族晶片”組成異構計算方案，為全球車企提供更高效能、更高性價比、更安全可靠的跨域融合解決方案。
與此同時，該平臺還可以提供開放、靈活且高度可擴充套件的平臺化設計方案，可實現一次設計適配不同車型定位。在這個平臺下，單套系統成本將下降至3500元以下，可以讓中端車型實現“高性價比的整車智慧”。
很顯然，HPC+ZCU架構正在重構汽車晶片的設計邏輯、供應鏈體系以及商業模式。在這一過程中，中國汽車晶片已經實現了從0到1、再到N的“蝶變”，話語權正在不斷增強。相信不久的未來，中國車規晶片將走向“星辰大海”。