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芯擎科技7纳米智能座舱芯片:一次性流片成功

发(fa)布时间:2022-11-03 作(zuo)者:杜芹 半导(dao)体行业(ye)观察(cha)

88亿颗晶体管,一次性点亮

芯(xin)(xin)擎(qing)(qing)科(ke)技重磅推出国(guo)内首创7纳(na)米工艺制(zhi)程的全(quan)新(xin)一代高(gao)性(xing)能智(zhi)能座(zuo)舱SoC—“龍鹰(ying)一号”,强(qiang)势(shi)入(ru)局汽车智(zhi)能座(zuo)舱市场。关(guan)(guan)于芯(xin)(xin)擎(qing)(qing)科(ke)技的“龍鹰(ying)一号”芯(xin)(xin)片,业(ye)界(jie)对其(qi)的关(guan)(guan)注度颇高(gao),尤其(qi)是在当下(xia)全(quan)球汽车芯(xin)(xin)片缺(que)货,国(guo)产芯(xin)(xin)片能否取得突(tu)破性(xing)进展的关(guan)(guan)键(jian)时(shi)刻(ke),芯(xin)(xin)擎(qing)(qing)科(ke)技在这样的风口(kou)浪尖下(xia)依然(ran)如期带(dai)来(lai)了好(hao)消息。

10月28日下午3点(dian)36分,国内首款车规级7纳米智能座舱(cang)芯片(pian)“龍(long)鹰一号”成功流片(pian)返(fan)回芯擎(qing)科技。这(zhei)颗88亿个晶体管的芯(xin)片,在抵(di)达芯(xin)擎科技上(shang)海实验室(shi)后,10分钟CPU就启动(dong)了,仅不到30分钟就被顺(shun)利点亮!24小时(shi)LPDDR5全速工作及主要外设打通(tong),48小时(shi)多核操作系统稳定运行。经团队实(shi)测,目前芯片的(de)所有参数均达到设计标准。





“龍鹰一(yi)号”凝结了300余位工程师历时两年(nian)多的心血,创造了国内(nei)团队(dui)在7纳米工艺(yi)车规(gui)级超大规(gui)模(mo)SoC首次流片即成功(gong)的记(ji)录,这足以(yi)彰显(xian)芯擎科技(ji)的技(ji)术实(shi)力(li)。

“龍鹰一号(hao)”采用业(ye)界领先的低(di)功耗7纳(na)米车规(gui)工艺制程,符合(he)AEC-Q100标准,内置ISO26262 ASIL-D安全(quan)等级(ji)的“安全(quan)岛”和满(man)足汽(qi)车功能安全(quan)应(ying)用,这(zhei)种(zhong)安全(quan)设计机制更适合(he)国内汽(qi)车功能安全(quan)的需求。该芯(xin)片最大的优势(shi)就是(shi)其高(gao)(gao)性能、高(gao)(gao)可靠性、低(di)功耗、多(duo)核异构计算(suan)模型的SoC设计,集成了CPU、GPU、NPU、ISP、DSP、VPU、DPU等高(gao)(gao)性能加速(su)模块,以及与之匹配的高(gao)(gao)带宽低(di)延迟LPDDR5内存通道。

芯(xin)片内(nei)置高(gao)性(xing)能(neng)嵌入式AI神经网络处(chu)理单元,提(ti)供更多(duo)个性(xing)化(hua)的(de)(de)(de)智能(neng)语音(yin)、机器视觉及辅助自动(dong)驾驶体(ti)验(yan)。新(xin)一代多(duo)核图形(xing)处(chu)理单元,可以(yi)动(dong)态根据(ju)负载进(jin)行资源(yuan)分配(pei);一机多(duo)屏(ping)多(duo)系统,支(zhi)持多(duo)个高(gao)分辨率高(gao)刷(shua)新(xin)率屏(ping)幕同时输(shu)出和强大的(de)(de)(de)3D渲染;内(nei)置高(gao)性(xing)能(neng)音(yin)频(pin)信(xin)号处(chu)理单元及丰富(fu)的(de)(de)(de)音(yin)频(pin)接(jie)口(kou),为用户(hu)提(ti)供丰富(fu)超凡的(de)(de)(de)音(yin)视频(pin)娱(yu)乐体(ti)验(yan);专(zhuan)业的(de)(de)(de)硬(ying)件加解(jie)密(mi)引擎为车载应用提(ti)供了信(xin)息安全(quan)保(bao)障(zhang)。同时,芯(xin)片提(ti)供了丰富(fu)的(de)(de)(de)高(gao)速通信(xin)接(jie)口(kou)和高(gao)带宽大容量存储。

如今“龍鹰一号”芯(xin)片的(de)流片成功也为明年的(de)量(liang)产(chan)上车打下了坚实的(de)基础。据(ju)悉,芯(xin)擎科技智(zhi)能座舱(cang)芯(xin)片“龍鹰一号”已得到国内众(zhong)多车企和一级供应商青睐,多个量(liang)产(chan)车型正在系统设计过程中,预计2022年完成上车集(ji)成和测试。

现阶段国(guo)内(nei)市场上还没有真正(zheng)上车的(de)国(guo)产高性能智能座舱(cang)芯(xin)片,芯(xin)擎科技(ji)在这(zhei)方面的(de)努力将打破此前国(guo)际供应商在这(zhei)一市场的(de)垄断(duan)地位,并填补(bu)我国(guo)在自主设计(ji)高端智能座舱(cang)平台主芯(xin)片领域的(de)空白。


为何选择7纳米工艺制程


如今主流的车(che)(che)规(gui)芯(xin)片(pian)都在(zai)10+纳(na)米半导体(ti)工(gong)艺上(shang)百花齐(qi)放,“龍鹰一号”是国内首款基于先进7纳(na)米工(gong)艺制程(cheng)的车(che)(che)规(gui)级智能座舱控制芯(xin)片(pian)。为何选择7纳(na)米?此前芯(xin)擎科技(ji)产品(pin)规(gui)划管理总经(jing)理蒋汉平博士曾(ceng)在(zai)「2021汽车(che)(che)车(che)(che)载芯(xin)片(pian)技(ji)术峰(feng)会」上(shang)讲到,“7纳米工艺是高性能智能座舱车(che)规芯片(pian)的必选(xuan)项”。

在蒋(jiang)博(bo)士(shi)看来,相对于10+纳米, 7纳米的(de)工艺节点(dian)会带(dai)来显著的(de)优点(dian):首先(xian)是芯片集成(cheng)度更高。单位面(mian)积(ji)的晶圆上(shang)可以放置更多的逻辑(ji)门,同时(shi)封装(zhuang)面(mian)积(ji)变小(xiao),节约(yue)了(le)晶圆成本和封装(zhuang)成本,进一(yi)步节约(yue)了(le)成品芯片在(zai)单板上(shang)所占的面(mian)积(ji),使得(de)相同大小(xiao)的电(dian)子产品功能更多,速度更快。其次(ci),芯片耗电(dian)量更低。同样(yang)大(da)小(xiao)的逻辑电路做(zuo)出来,用更先进(jin)的工艺会(hui)导(dao)致耗电量更低(di),进(jin)而导(dao)致功耗变(bian)低(di)。最后(hou),响应速度更快(kuai)。单管开断(duan)速度(du)更快,同(tong)样的逻辑电(dian)路能够(gou)跑到的主频更高,性(xing)能大幅提升(sheng)。

而且,相(xiang)比10+纳米节(jie)点工艺(yi),7纳米平均晶(jing)体管密(mi)度接近100MTr/mm2,是10+纳米(mi)工艺(yi)的(de)(de)(de)3.3倍(bei),在同等功(gong)耗上(shang)提(ti)供(gong)35~40%的(de)(de)(de)速度提(ti)升或者可以降低65%的(de)(de)(de)功(gong)耗;同时(shi)7纳米(mi)相(xiang)对10+纳米(mi),可以提(ti)供(gong)更高占比(bi)的(de)(de)(de)动态功(gong)耗(>90%),这样才能(neng)(neng)真正发挥各(ge)个计算(suan)单元(CPU、GPU等等)的(de)(de)(de)有(you)效(xiao)算(suan)力,同时(shi)降低静态功(gong)耗,减少漏电效(xiao)应(ying),提(ti)供(gong)高效(xiao)的(de)(de)(de)热(re)管理。所以针对高性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)数字驾舱(cang)SoC,7纳米(mi)车规(gui)工艺(yi)是必选项(xiang)。也正因此,目前海内外绝大(da)部(bu)分车厂新(xin)款车型(xing)的(de)(de)(de)智(zhi)能(neng)(neng)座舱(cang)均选用了(le)7纳米(mi)工艺(yi)的(de)(de)(de)SoC产品(pin)。

但(dan)7纳米的(de)芯片设计(ji)和流片成本很(hen)(hen)高,设计(ji)难(nan)度也很(hen)(hen)大(da),很(hen)(hen)多(duo)在10+纳米大(da)放异(yi)彩的(de)芯片设计(ji)公司(si)在7纳米工艺节点上举步(bu)维艰。但(dan)芯擎科技认为这正是他们的(de)机会,难(nan)度越大(da),电子(zi)行业的(de)马太效应越凸(tu)显(xian),建立了在先进设计(ji)和工艺上的(de)护城河(he)。

针(zhen)对不同工(gong)艺(yi),芯(xin)片(pian)设(she)计(ji)要(yao)做(zuo)的(de)(de)(de)(de)工(gong)作也(ye)不尽相同,例如冗余电路、备份设(she)计(ji)都是需(xu)要(yao)在芯(xin)片(pian)设(she)计(ji)阶(jie)段增加的(de)(de)(de)(de)内容, 这些都是先进(jin)工(gong)艺(yi)才会出现并考虑的(de)(de)(de)(de)问题,需(xu)要(yao)长(zhang)期合作积累经验才能(neng)完(wan)成最终(zhong)的(de)(de)(de)(de)量(liang)产(chan),没有捷径可走。据了(le)解,芯(xin)擎科技(ji)的(de)(de)(de)(de)技(ji)术(shu)团队在10纳米(mi)及更(geng)先进(jin)工(gong)艺(yi)制程(cheng)上有着开发(fa)流(liu)片(pian)及量(liang)产(chan)的(de)(de)(de)(de)完(wan)整成功经验,这也(ye)无(wu)疑为其智能(neng)座舱芯(xin)片(pian)的(de)(de)(de)(de)一(yi)次性(xing)流(liu)片(pian)成功提供了(le)技(ji)术(shu)保(bao)障。

要(yao)(yao)达到流片(pian)成功,工(gong)(gong)(gong)艺(yi)和(he)(he)设计(ji)必(bi)须(xu)(xu)要(yao)(yao)相辅相成,芯片(pian)设计(ji)公(gong)(gong)司(si)和(he)(he)代工(gong)(gong)(gong)厂必(bi)须(xu)(xu)要(yao)(yao)保持密切(qie)的(de)(de)合(he)作模式。中间会出现(xian)各种各样的(de)(de)问(wen)题。比如(ru):良(liang)率低了到底是(shi)设计(ji)的(de)(de)时序余量不(bu)足,还是(shi)工(gong)(gong)(gong)艺(yi)波动;性(xing)能(neng)差了是(shi)设计(ji)的(de)(de)环(huan)路稳定性(xing)不(bu)够(gou),还是(shi)工(gong)(gong)(gong)艺(yi)参(can)数(shu)(shu)设置(zhi)错误?工(gong)(gong)(gong)艺(yi)参(can)数(shu)(shu)的(de)(de)提取,仿真模型的(de)(de)构建与修(xiu)改,同(tong)一芯片(pian)不(bu)同(tong)工(gong)(gong)(gong)艺(yi)下的(de)(de)参(can)数(shu)(shu)对照(zhao),最(zui)终(zhong)都是(shi)要(yao)(yao)设计(ji)公(gong)(gong)司(si)和(he)(he)代工(gong)(gong)(gong)厂共同(tong)努力的(de)(de)结果。


汽车芯片厂商角逐先进工艺

其(qi)实,从制程(cheng)工(gong)艺来(lai)讲,以(yi)往以(yi)手机为代表的消(xiao)费电子产品要远远领先(xian)于车(che)载芯(xin)片,但(dan)是现(xian)在(zai)一(yi)切开始发生转变。前有(you)恩智浦宣布与台积(ji)电合作,将在(zai)下一(yi)代高性(xing)能(neng)(neng)汽车(che)平(ping)台中采用先(xian)进制程(cheng);后有(you)今(jin)年初高通(tong)发布第4代先(xian)进制程(cheng)骁龙汽车(che)数字座舱(cang)平(ping)台。一(yi)场汽车(che)芯(xin)片工(gong)艺领域的新(xin)战(zhan)(zhan)场已然在(zai)酝酿!而在(zai)这场战(zhan)(zhan)争(zheng)中,尤以(yi)智能(neng)(neng)座舱(cang)芯(xin)片为烈(lie),随着智能(neng)(neng)座舱(cang)逐步成为新(xin)车(che)的标配,一(yi)轮新(xin)的市场增长周期(qi)即将到来(lai)。




目(mu)前(qian),智能座(zuo)舱已成为各路玩家的新战场,无论(lun)是新势力造(zao)车力量和传统车企已经(jing)主动(dong)打破(po)边界,由被动(dong)的接受通用(yong)芯(xin)(xin)片(pian)和生(sheng)态(tai)提(ti)供的解决方案,转变到(dao)亲自(zi)下场制(zhi)定芯(xin)(xin)片(pian)的规格(ge)和量产车型。在智能座(zuo)舱领域,有恩智浦、瑞萨、英(ying)伟达(da)、德(de)州仪器这样的传统汽车芯(xin)(xin)片(pian)厂(chang)商,也有从手机市场进入(ru)的芯(xin)(xin)片(pian)厂(chang)商,如高通、英(ying)特(te)尔、三星、联发科等。

在工艺方面,高(gao)通(tong)可谓走在前列。2015年(nian)开始,高(gao)通(tong)切入智能座(zuo)舱和自动驾驶市场(chang),其(qi)14纳(na)(na)米骁龙(long)820A座(zuo)舱SoC已经拿下不少客户,甚至成(cheng)了(le)2020年(nian)不少中高(gao)端车(che)型的标配。2019 CES展(zhan)上,高(gao)通(tong)发布基于(yu)(yu)台积电第(di)一(yi)代7纳(na)(na)米制(zhi)程(cheng)的第(di)一(yi)款车(che)规级数(shu)字座(zuo)舱SoC骁龙(long)SA8155。到(dao)今年(nian)1月份,高(gao)通(tong)发布了(le)5纳(na)(na)米的第(di)4代骁龙(long)汽车(che)数(shu)字座(zuo)舱平台,预(yu)计将于(yu)(yu)2022年(nian)量产。

2016年,三(san)星(xing)(xing)宣布以(yi)(yi)80亿美元(yuan)收购美国汽(qi)(qi)车技术制造(zao)商Harman International Industries,这也是三(san)星(xing)(xing)最大的全现金收购,以(yi)(yi)此来将自(zi)己置于(yu)汽(qi)(qi)车技术市场的核心(xin)。2019年1月,三(san)星(xing)(xing)推出了Exynos 旗下首款汽(qi)(qi)车品牌(pai)处理器,采用8纳米制程。

可(ke)以(yi)看(kan)出(chu),在(zai)7纳米及以(yi)上的(de)(de)(de)先(xian)(xian)进工艺和(he)高(gao)算力的(de)(de)(de)智能(neng)座舱芯(xin)片市场上,主要由(you)高(gao)通、英伟达等国(guo)(guo)际巨头垄断(duan)。作为一家初(chu)创(chuang)企业,芯(xin)擎科(ke)技可(ke)以(yi)说走在(zai)智能(neng)座舱芯(xin)片先(xian)(xian)进工艺的(de)(de)(de)前列(lie)。随着(zhe)“龍鹰一号”芯(xin)片的(de)(de)(de)流片成功,会(hui)极大(da)的(de)(de)(de)改变国(guo)(guo)内(nei)在(zai)高(gao)端汽车芯(xin)片匮乏的(de)(de)(de)现状,并带动(dong)相关的(de)(de)(de)产业链,支撑国(guo)(guo)内(nei)汽车行业的(de)(de)(de)发(fa)展。在(zai)智能(neng)座舱芯(xin)片这个领域,以(yi)芯(xin)擎科(ke)技为代表(biao)的(de)(de)(de)国(guo)(guo)产汽车芯(xin)片厂商有望(wang)成为智能(neng)网(wang)联汽车时代不容忽视(shi)的(de)(de)(de)“新力量(liang)”。


结语

当(dang)前汽(qi)车(che)(che)产(chan)业正在经历一(yi)场(chang)全(quan)球化(hua)的(de)(de)(de)(de)大变(bian)革,屹(yi)立了多年的(de)(de)(de)(de)汽(qi)车(che)(che)行(xing)(xing)业的(de)(de)(de)(de)半导体供应链不再适用,汽(qi)车(che)(che)芯(xin)(xin)片(pian)企业在全(quan)新的(de)(de)(de)(de)智能(neng)汽(qi)车(che)(che)供应链体系中参与程(cheng)度越来越高。站在这个时间节(jie)点(dian)上,芯(xin)(xin)擎科技(ji)的(de)(de)(de)(de)7纳米智能(neng)座舱(cang)芯(xin)(xin)片(pian)的(de)(de)(de)(de)流片(pian)成功,交(jiao)出了国内最领先、也是唯一(yi)一(yi)张可(ke)量产(chan)的(de)(de)(de)(de)7纳米车(che)(che)载芯(xin)(xin)片(pian)的(de)(de)(de)(de)完美答卷(juan)!风口之上,国内的(de)(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian)设计企业应该尽(jin)快的(de)(de)(de)(de)抓(zhua)住行(xing)(xing)业的(de)(de)(de)(de)契机,把握好方向,发展重点(dian)行(xing)(xing)业,解决芯(xin)(xin)片(pian)“卡脖(bo)子”问题(ti),进(jin)而(er)缩小(xiao)与先进(jin)国家(jia)的(de)(de)(de)(de)差距。


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