车用芯片的制程和供应链关系分析

我们介绍了在当前电动汽车大范围普及的背景下，汽车存储芯片的重要作用和目前主流的存储技术。本篇文章我们将对车用芯片的制程和供应链关系展开讨论。

制程技术的革新：异构集成与 Chiplet

异构集成，无疑是制程革新的一个很不错的发展方向。车用芯片和消费类芯片一样，都在朝着高速传输的方向发展。黄仲宇分享说：“基本上具备高速芯片集成能力的异构集成封装电路，被视为后摩尔定律时代，延续半导体发展的动能和亮点。”

异构集成不是单一的技术点，而是包含使用的器件、设计、软件算法等在内的多个技术点的综合，在同一个封装系统内集成多个芯片，大大提升了系统的整体封装效果。同时，系统的总焊接点减少还可以降低系统成本、封装体积、重量以及传输时的时间延迟。这对于有限的汽车模块空间无疑是很大的助力。

 异构集成的关键 

异构集成的关键在于掌握先进封装技术，这也被看成是延续摩尔定律的重要路径。先进封装是采用先进的设计思路和先进的集成工艺，对芯片进行封装级重构。

作为先进制程工艺的领跑者，目前台积电的异构集成电路技术已经进入了系统微缩的阶段，正在加强芯片和芯片之间的连接密度以及封装尺寸的大小。不过，台积电当前也面临着两大问题，一是总成本；二是制程的精准度。黄仲宇表示，这些挑战是普适性的，所有加入这个赛道的参与者，都将面临同样的挑战。

 

• 小型化、集成化、高性能化

小型化、集成化、高性能化是芯片发展的趋势。Chiplet 也被称为小芯片或芯粒，是近年来芯片制造领域备受瞩目的技术路线。最早提出这个概念的，是 Intel 和 AMD。他们最主要的目的是降低功耗，提高制程能效，尤其希望在制程工艺迈向 3nm 之后，还能持续推进半导体的发展。不过，目前的代工大厂似乎只是达到了物理的极限。

• Chiplet 标准亟待解决

在3nm之后，成本的增速非常快。仅通过制程工艺的技术来实现微缩，显然是不现实的。与此同时，Chiplet 仍有很多问题需要去解决，例如将不同的芯片封装到一起，散热也将是个问题。目前业内还没有完全统一的 Chiplet 标准，但已有产业领先者拟商议携手共同打造全新的 Chiplet 生态系统，此外，还需要考虑硬件整合、信号传递等问题。而且芯片集成后，一旦有一颗出现问题，那整个系统都会受到影响，因此维修代价非常高昂。也正是因为这些原因，短期内，有能力参与推进 Chiplet 技术的厂商少之又少，目前主要是以 Intel、台积电、AMD、日月光、三星和高通为主。

• UCle 1.0 

目前英特尔牵头的 UCle 联盟已建立 UCIe 1.0 标准，预计促成 Chiplet 接口规范的标准化，以形成基础架构供各种芯片互连。而作为一种开放的互连规范，业界预期 UCIe 能促成“胶水芯片”生态系统的建构，使 Chiplet 能在封装层级实现普遍互连和开放的生态系统，让业界突破摩尔定律的限制。

 与传统封装技术的区别 

不过，Chiplet 有别于传统封装技术，它带动的是整个产业链生态的改变。除了提升制程工艺外，它也同样有益于生产封装所需要的相关设备，甚至是相关的原物料。黄仲宇分享说：“并不是每一种芯片都非得需要用到最高最先进的制程工艺，我们将电路分割成独立的小芯片，各自强化功能，并用相对匹配的制程工艺来制作。再通过先进封装将这些芯片集成在一起才是 Chiplet 的目的”。正是这些先进的封装和异构集成技术大幅助力了汽车芯片的智能化发展。

 

车用芯片供应链关系的新趋势

传统供应链关系复杂且滞后

在传统的车用芯片开发流程中，各车厂在决定好自己车型所需要的功能模块、系统模块后，会选择自我开发或与 tier1、tier2 的系统模块开发商合作。而系统模块开发商则是通过寻找实力雄厚或是潜力很大的 ECU 厂商进行洽谈合作。至于芯片厂商，则是遵循车规的标准规范，来确保产品的质量。

这种复杂的供应链关系，在大多数的状况下是不利于芯片厂商推陈出新的。车载芯片制造商不能直接跟汽车制造商联系，这也就意味着芯片厂商并不能及时获取到市场的需求信息，不能及时捕捉到汽车市场发生的变化。而车规芯片的验证往往需要很长的时间，所以芯片厂商很难马上去针对市场做出相应改变。这也是近两年来，汽车行业出现芯片短缺的关键原因之一，由此也引发了汽车供应链关系的重构。

1+1+1=全产业链掌控能力

现在，越来越多的 OEM 厂商已经开始选择与芯片厂商直接合作，共同研发、设计、制造和封装芯片。此外，越来越多的车企也开始将触角延伸至芯片领域，或是与各大芯片厂商深度合作，或是直接投资各大芯片厂商，还有些车企已经成立了专门的科技公司，以此加强对包括系统模块、微控制器甚至芯片在内的全供应链的掌控能力。

对于芯片供应商来说，在与 OEM 厂商缔结联盟之后，双方可以对某一特定车型共同开发，打造量身定制的最适用的产品。同时，因为能及时掌握汽车市场的一手需求信息，芯片厂商也可以开发出高度相融的跨车款共用平台，不局限于仅为某一家 OEM 或某一款车型开发生产专用芯片。对于 OEM 厂商来说，这种供需合作关系也是很有吸引力的，不仅可大大提高自己对车载芯片的掌握能力，同时还能打造最独一无二且适用的产品。

不过，黄仲宇也特别指出：“这是非常理想的状态。不得不说，这些都需要时间的发酵，并不是一朝一夕就能实现的。”

结束语

 

近几年，V2X 蜂巢式车联网正以每年30%的年复合成长率增长，预计在 2027 年，市场规模将会达到 188 亿美元。在数字化逐渐普及之后，未来交通工具间的彼此沟通是最基本的。V2X 应用的最终目标是提升行人以及行车的道路使用安全，并且通过有效的设备间沟通来改善整体交通状况、提高行车效率。所有的通信都仰赖信息流的传递、接收和解读。信息的数字化及信息流的收集和储存将是未来自驾车发展至关重要的一环。

• 高速传输闪存不可或缺

随着数字化提升，需要存储的代码体积也越来越大，对算力水平的考验也越来越严格。不过，系统的算力取决于处理器或芯片的算力。只要芯片的处理单元越多，算力就越强。黄仲宇特别解释说：“这也是为什么大家都一直往 5nm、3nm 等先进制程前进的原因，因为它在固定面积内可处理的运算更多更复杂。但除了处理器芯片算力增加之外，周边内存的数据传输能力也要跟着提升，这也是华邦开发高速传输闪存的原因之一。”

• 车载芯片的质量验证更加严格

车载芯片不同于一般消费芯片，它需要有高规格的生产和质量验证与更严格的测试流程，满足长期稳定供货的需求，还需要有专业的背景和技术做支撑。此外，车规产品在工厂管理、测试规格以及质量验证方面甚至比工控工规产品的更为严苛。

黄仲宇介绍说：“作为 IDM，华邦电子有两座 12 寸晶圆厂。目前，台中工厂是主要的生产基地，产品线覆盖 Flash 和 DRAM，而全新的高雄工厂今后将主攻先进 DRAM，可以有效地调节产能利用率，并合理安排整个生产进程。”

 

如今的自动驾驶技术已经足以面对大多数的应用场景了，但是仍有一些需要被进一步讨论，包括它的流程以及法律规范等议题，特别是在半自动驾驶阶段的肇事责任归属与赔偿，将会是一个待长时间研究讨论的法律课题。未来的改变并不是单一项目或是单一汽车品牌就能做到的，它是汽车产业整个生态链的改变，包括汽车生产、再生能源和材料、信息数字化等等。当然，在提升行车效率之后，自动驾驶还将会改善整体使用环境，免去不必要的能源浪费。

编辑：黄飞