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汽车半导体用于ADAS自动驾驶的高性能

  • 来源:本站原创
  • 时间:2020/9/13 9:41:27

概要

丰田和电装于年12月宣布,将到年为止成立研发下一代半导体的公司。在整车厂和电子元件制造商展开半导体研发的背景下,体现出半导体技术在下一代汽车系统中的作用越来越重要。

本报告将介绍国内外汽车半导体制造商重组的动向,以及各公司有关下一代汽车半导体的举措。随着智能手机半导体的需求增加和性能提升,汽车半导体也从“作为设备的半导体”转变为“作为系统的半导体”(SOC:SystemOnChip)。最近针对可连接智能手机的车载信息设备和结构适用ADAS的半导体,AI&自动驾驶时代的边缘计算处理已成为竞争领域。

驾驶室信息娱乐系统

QuadView导航

(FaureciaClarionElectronics的展出)

欧美的汽车SOC制造商

欧美的半导体制造商旨在扩大本公司业务的MA企业并购的动向较为显著,汽车产业领域已成为业务扩大的目标。

欧美系半导体制造商进入汽车SOC市场

(出处:笔者制作)

英伟达

英伟达自从Tegra系列上市之后,一直为汽车领域提供高性能SOC(SystemOnChip)。对此,英伟达在图形处理领域的竞争对手AMD也通过收购ATI,首先在电脑领域打破英伟达的垄断(抗衡英伟达GeFoce),并在汽车领域也将目标锁定为下一代产品。AMD与特斯拉开发自动驾驶芯片的传言也是其中一部分。

英伟达成立于年,是一家开发、销售图形处理器的公司。该公司通过适用于电脑GPU在年上市的GeForce大幅提升了图形性能,由此确立了作为高性能绘图的品牌。由于处理图片信息的GPU搭载多条专用的演算路径,与通过程序运行的处理器相比,演算性能可进行媲美高性能工作站的处理。该高性能图片处理后来发展成为自动驾驶技术所须的图像处理(通过先进的图像处理技术识别摄像头捕捉到的画面中的物体等)技术。

该公司通过图形处理器确立了市场,并于年发布了结合ARM系CPU与该公司的GPU的Tegra系列。由此,用于超级计算机的特斯拉系列、集成用Tegra系列、作为游戏图形处理器的GeForce系列这3个领域成为了英伟达提供的SOC的主力产品。另外,由于从此时开始整车厂加快对汽车的电子化和驾驶辅助系统的发展,集成用Tegra系列开始配套用于汽车厂商的电子仪表。此后,由于英伟达为GPU开发的被称为CUDA(ComputeUnifiedDeviceArchitecture)的平行处理架构拥有出色的深度学习处理能力,运用目前的人工智能的系统,尤其在先进的安全驾驶辅助和自动驾驶技术方面确立了压倒性的地位。

恩智浦

恩智浦于年收购了已经拥有汽车集成SOC市场的飞思卡尔,年起正式进入车载信息领域。

高通

在智能手机等通信设备领域占据最大市场份额的高通从年起进入了汽车产业领域。为了确立在原来所不从事的汽车行业保持优势,高通曾于年意欲收购已经在汽车行业具有经验的恩智浦。虽然最终收购以失败告终,但足以看出各公司针对汽车产业展开了激烈的竞争。

日本的汽车SOC制造商

日本国内开发汽车SOC(SystemOnChip)的主要半导体制造商截止年底共有3家。

在日本,年上市的FamilyComputer、年上市的第一代PlayStation和SEGASaturn等游戏机均搭载了先进的图形显示技术,在这样的背景下,日立、富士通、东芝曾致力于开发用于汽车系统的图形处理器。

国内半导体制造商(汽车SOC)的重组

(出处:笔者制作)

瑞萨电子

年代以来,日本国内半导体制造商的SOC开发竞争激烈,但在年日立制作所和三菱电机成立了“瑞萨科技”(整合系统LSI业务)之后,业界的势力版图发生了巨大变化。

这是由于一直作为日本国内大型家电制造商的各公司的主力业务——家电产品成为生活必需品,中国、台湾、韩国的制造商纷纷进入日本市场,致使各公司家电业务的业绩均大幅下降。由于开发SOC需要高昂的开发费用,因此开发出的半导体适用于多种产品成为必要条件。作为其对象,家电产品是不可或缺的业务,显然家电业务的低迷也给半导体开发带来了巨大的影响。

过去,日立与三菱为汽车行业供应半导体作为家电以外的业务目标,两家公司开发的半导体产品(SOC和汽车控制LSI)曾是竞争产品(开发相同内容、相同领域的半导体)。但是,为了不重蹈家电业务衰退的覆辙,双方一致认为需要整合成立公司以抗衡将来海外势力的加入,于是成立了瑞萨科技。

之后,NEC与瑞萨科技也在年整合成立了“瑞萨电子”。

Socionext

年富士通与松下整合系统LSI业务,成立新公司Socionext。在此之前,富士通于年将公司生产线之一的岩手工厂卖给了电装。

富士通发挥利用工业CAD培养的绘图技术,于年开发出集成式图形控制器。该图形控制器最初采用几何引擎、3D渲染等技术,作为导航图形控制器在年时市场占有率位列全球第一。当时,富士通的图形控制器除了导航以外还配套欧洲整车厂用于汽车液晶仪表显示。

东芝

东芝一直以来对外国资本旗下的半导体业务进行重组,但在年宣布将退出汽车SOC以外的所有业务。

东芝在~年间曾与SCE(SonyComputerEntertainment)和IBM共同开发用于游戏机PlayStation2的CELLChip。游戏的CELL使用了先进的图形处理技术,年与电装共同开发了丰田雷克萨斯汽车导航专用的搭载3D图形控制器的LSI。

韩国、中国的半导体制造商

汽车半导体是由智能手机半导体发展而来的(后述)。出于此观点,针对正在进行全球最大规模的智能手机开发的中国、韩国制造商的动向稍作介绍。

三星电子

说到韩国最大的半导体制造商,自然是三星电子。该公司致力于开发汽车用途的SOC,为配套下一代IVI正积极地开展业务,例如该公司的ExynosAutoV9将配套年的奥迪车载信息系统(IVI:In-VehicleInfotainment)。

三星电子受英伟达委托制造半导体,由此可见其半导体制造能力非常高。今后也会像英伟达、高通、英特尔(Mobileye)一样,通过提案包含半导体的下一代汽车系统,力争进入自动驾驶平台领域。

Telechips

韩国Telechips是一家SOC制造商,有配套日本汽车导航制造商的经验,作为汽车产品的目标包括IVI、多媒体系统、电子仪表等。该公司的优势在于能够提供低消费、低价的半导体设备。通过特定为汽车中等而非高性能半导体区域的车载信息设备,开展控制开发费用和价格的业务。

中国半导体制造商

中国开发智能手机的大公司要属华为和小米。这两家公司在全球范围内也占据了最大的市场份额,但用于开发智能手机的半导体却有很大差异。

小米过去一直使用三星的半导体,但此前宣布年的“小米9”机型使用了高通骁龙。

华为过去一直从高通采购半导体用于智能手机开发,但由于年受到美国的交易限制,改为从华为旗下的海思采购媲美高通骁龙的高性能半导体。海思的半导体目前全部供应给华为,没有其他公司使用,但预计和高通一样,志在进入汽车系统市场的可能性很高。

全志(Allwinner)的半导体多用于平板电脑和低价智能手机,目前也开始进入汽车半导体市场。全志的主要目标是IVI和多媒体领域,但最近在电子仪表领域也正积极开展业务。

随着汽车导航、智能手机性能提升,汽车半导体得以发展

以导航为开端,车载信息设备CPU的变革

可以说导航产品是车载信息系统的先驱。至今为止汽车电子元件以单功能的汽车音响为主流,在汽车导航出现的同时,汽车也正式开始搭载信息电脑。

年代亮相的汽车导航,在年代除了地图显示之外还增添了多种功能,包括语音驾驶向导(路线指引)和VICS/FM多路广播等。另外,汽车公司的整车厂配套也逐日增多,成为了整合导航功能和音响功能的导航系统(现在的IVI:InVehicleInformationsystem)。

通过不断新增功能,组成导航系统的计算技术的性能也逐渐提升。

公差式多显示器信息娱乐系统(哈曼的展出)

驾驶室显示器和HUD(TIANMA的展出)

智能手机的出现促使汽车半导体发展

为整车厂进行开发的导航系统制造商,在年苹果发售iPhone之际,开始致力于开发车载信息系统(IVI:In-VehicleInfotainment),而不是导航设备这样的单一功能。为了处理各种信息,IVI配套多任务系统,而其操作系统自年左右开始便配套Linux和QNX等作为车载系统。

自智能手机亮相之后,新的SOC制造商逐渐进入半导体市场。在智能手机半导体中内存等硬件的性能和容量大幅提升,而整合功能的SOC的成长也很显著。支持智能手机的技术逐渐成为高性能系统,能够配套足以媲美汽车ADAS系统的性能。因此,可以说通过智能手机半导体的发展,汽车SOC也正在进一步地发展。

多显示器e驾驶室

(CES、马瑞利的展出)

驾驶室控制器

(IAA、安波福的展出)

开发用于ADAS的深度学习处理器

各大半导体制造商无论是日本国内还是日本国外,如果只停留在现有SOC的开发上的话早晚会被淘汰,这样的情况并没有改变。各公司关于汽车的下一个


本文编辑:佚名
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