10月28日下午3:36，國內(nèi)首顆7nm車規(guī)級座艙芯片“龍鷹一號”成功流片來到芯擎科技的上海實驗室。不到半小時，“龍鷹一號”被順利點亮。與此同時，這顆芯片也被送到了吉利汽車集團CEO淦家閱的辦公室里。日前，在“智能吉利2025”戰(zhàn)略發(fā)布會上，淦家閱說：“這顆芯片完成車規(guī)級認(rèn)證后，明年即將量產(chǎn)?！?/span>這也就意味著，吉利布局多年的自研芯片正在走向成熟：億咖通、安謀中國注資成立僅2年多的芯擎科技首顆芯片成功流片后，將在明年三季度實現(xiàn)量產(chǎn)，明年年底實現(xiàn)前裝上車。在智能汽車的浪潮中，吉利已經(jīng)站在了時代前沿。在“龍鷹一號”流片成功后，車東西第一時間采訪到了芯擎科技CEO汪凱博士，他向車東西講述了芯擎科技創(chuàng)立故事，同時也首次透露了“龍鷹一號”的研發(fā)歷程和量產(chǎn)裝車細(xì)節(jié)。在芯擎科技不到300人的研發(fā)隊伍中，此前成功流片的芯片數(shù)量達(dá)到200多顆，幾乎人均一顆芯片。與此同時，“龍鷹一號”的性能能夠?qū)?biāo)同為7nm制程的高通8155芯片，達(dá)到行業(yè)頂尖水平。 那么，“龍鷹一號”流片成功背后，還有哪些不為人知的細(xì)節(jié)？性能表現(xiàn)究竟如何，量產(chǎn)裝車計劃是怎樣的？吉利汽車對自研芯片的野心到底有多大？車東西與汪凱博士進行深入交流后，找到了問題的答案。
不到三年流片成功 首批芯片全部點亮
從2018年9月芯擎科技成立，到近期流片成功，“龍鷹一號”的實際研發(fā)時間還不到三年。“龍鷹一號”以7nm制程打造，在83平方毫米的芯片內(nèi)，集成了88億晶體管。如果與一顆頂級的7nm芯片——蘋果A13 Bionic相比，蘋果在98.5平方毫米的面積里，僅集成了85億晶體管，“龍鷹一號”的晶體管密度甚至比蘋果最強的7nm芯片A13還要高。 談到為什么要做一顆7nm芯片，而非國內(nèi)汽車芯片行業(yè)常見的16nm或更大制程的芯片，汪凱博士認(rèn)為，最根本的原因是汽車智能座艙對算力的需求越來越高。
▲芯擎科技CEO兼董事汪凱博士
目前，在智能座艙芯片中，僅有少數(shù)采用7nm制程，其中一款明星產(chǎn)品就是高通的8155芯片。今年，這顆芯片已經(jīng)搭載進入吉利星越L、廣汽埃安LX、小鵬P5、威馬W6等多款量產(chǎn)車中。先進制程、高算力智能座艙芯片的出現(xiàn)，目的就是為了“干掉”車內(nèi)的手機支架。
因此，在芯擎科技成立之初，研發(fā)團隊就已經(jīng)明確了研發(fā)7nm智能座艙芯片的目標(biāo)，并且設(shè)定了研發(fā)時間表。汪凱博士表示，相對于研發(fā)10nm+的芯片，7nm芯片的研發(fā)有非常多的挑戰(zhàn)。面臨最直接的問題就是，有沒有公司能造？汪凱博士透露，“龍鷹一號”為臺積電代工生產(chǎn)，而能使用臺積電7nm產(chǎn)線的汽車芯片企業(yè)，國內(nèi)僅有芯擎科技一家。同時，芯片成本同樣需要考慮。汪凱博士介紹，在大規(guī)模生產(chǎn)階段，7nm芯片的成本并沒有顯著變化，反而是研發(fā)流程的成本會相對較高。而將研發(fā)成本分?jǐn)傇诿恳活w芯片中，其實7nm芯片在性能和成本上達(dá)成了平衡。在解決外圍困難之后，研發(fā)團隊的7nm芯片設(shè)計經(jīng)驗也是一個難題。汪凱博士做了一個形象的比喻：“如果一個建筑師之前只會蓋10層的樓房，那如果要建100層的樓房是難以完成的。”這也就要求，芯擎科技的7nm芯片研發(fā)團隊既要有豐富的芯片研發(fā)經(jīng)驗，還要懂車規(guī)芯片的設(shè)計流程。因此，在2019年4月汪凱博士加盟芯擎科技時，打造了一個七八十人的核心研發(fā)團隊，都是汪凱博士在芯片行業(yè)從事研發(fā)幾十年形成的骨干力量。按照汪凱博士的話來說：“這是一個能打硬仗的團隊?！比缃?，芯擎科技研發(fā)團隊已經(jīng)擴大到接近300人。先說這個團隊的構(gòu)成，研發(fā)人員大多有飛思卡爾、AMD、高通、英偉達(dá)、瑞薩電子、海思、展銳等國內(nèi)外頭部芯片企業(yè)的研發(fā)經(jīng)歷。在加入芯擎科技之前，許多研發(fā)人員已經(jīng)有10～15年的芯片行業(yè)研發(fā)經(jīng)歷。在芯片架構(gòu)、設(shè)計，以及軟件架構(gòu)、設(shè)計的專家匯集在芯擎科技之后，研發(fā)進度明顯更快。汪凱博士介紹說：“芯擎科技擁有的核心團隊，讓芯片研發(fā)的時間至少縮短2年?！?/span>就在上周四（10月28日），“龍鷹一號”首批芯片流片返回芯擎科技的上海實驗室。汪凱博士說，這顆芯片像是整個團隊的小寶寶，在出生前，我們每個人心里都非常緊張。在芯片返回實驗室前，實驗室的PCB板已經(jīng)做了很多輪測試，保證外部硬件的性能表現(xiàn)。“僅用了不到半小時時間，芯片上電之后順利點亮，所有人都非常激動。尤其是看到系統(tǒng)在屏幕上跑起來的時候，大家歡欣鼓舞?！蓖魟P博士這樣描述道，“第一顆芯片順利點亮之后，第二顆也能跑起來，第一批返回接近20顆芯片，運行都沒有問題?！?/span>至此，國內(nèi)首顆7nm車規(guī)芯片流片成功。三天后，也就是10月31日，吉利汽車宣布了“智能吉利2025”戰(zhàn)略，并首次亮相了“龍鷹一號”。 談到芯擎科技為什么能有這么快的研發(fā)速度，汪凱博士說道，團隊實力強大、團隊研發(fā)效率高，以及團隊非常堅定地做7nm芯片是獲得成功的關(guān)鍵。說到底，做芯片必須要一個強大的團隊。
汪凱博士說：“造芯片一定要從比較高的位置開始做，第一，能在行業(yè)中能起到領(lǐng)軍作用；第二，能有好的毛利收入；第三，好的平臺才能吸引更多好的人才做出好的產(chǎn)品?！?/span>
性能對標(biāo)高通旗艦 吉利將大范圍裝車
吉利汽車集團CEO淦家閱的演講中，首次公布了“龍鷹一號”的參數(shù)。這顆芯片采用7nm制程，芯片面積僅有83平方毫米，集成了87層電路、88億個晶體管。 這顆7nm SoC，就是要全方位對標(biāo)高通的8155芯片?！褒堹椧惶枴钡腃PU算力能夠達(dá)到90～100K DMIPS，GPU算力900+GFLOPS，NPU算力達(dá)到8TOPS。此外，還有顯示處理器VPU、DDR5內(nèi)存、PCIe 3.0通道、UFS存儲以及DSP處理器等。
“龍鷹一號”的CPU采用Arm Cortex-A76核心，擁有很強的整數(shù)和浮點運算性能，能夠輔助提升機器學(xué)習(xí)時的綜合性能。此外，更高的主頻能夠以非常優(yōu)秀的效能比實現(xiàn)計算。
GPU部分采用多核心策略，通過提升微架構(gòu)效率，并且配置大容量的緩存。在相同的時鐘速度下，浮點運算、紋理和像素吞吐量都得到更好的提升。此外，“龍鷹一號”還配備了一個顯示處理單元（VPU），通過在固定功能硬件中進行迭加、旋轉(zhuǎn)、高品質(zhì)縮放等圖像處理任務(wù)，能夠減少GPU的工作負(fù)載，圖像顯示會更加絢麗。在AI性能方面，“龍鷹一號”專用AI處理器，采用適用于AI算法的指令集，通過指令驅(qū)動向量處理單元、固定AI算法處理單元，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的組合的操作。例如，在AR導(dǎo)航內(nèi)可以高效識別出道路標(biāo)識、交通標(biāo)識，并可以有效準(zhǔn)確的實現(xiàn)對象分離操作。汪凱博士介紹，“龍鷹一號”不僅會負(fù)責(zé)中控屏幕的計算與顯示，還會負(fù)責(zé)汽車儀表、功能屏幕甚至HUD的顯示?！褒堹椧惶枴敝С州斎?1路相機數(shù)據(jù)，最高可支持7塊高清顯示屏顯示。這就要求，芯片的性能以及安全性、穩(wěn)定性方面都要有優(yōu)秀的表現(xiàn)。在實際應(yīng)用中，“龍鷹一號”會同時運行三個操作系統(tǒng)，分別是儀表的RTOS操作系統(tǒng)、HUD的Linux系統(tǒng)以及中控屏幕的安卓系統(tǒng)。汪凱博士對“龍鷹一號”的性能非常有信心：“國內(nèi)肯定沒有比我們這么好的芯片，如果要做出來，至少是三年以后?！?/span>汪凱博士透露，“龍鷹一號”流片成功后，將持續(xù)做性能優(yōu)化以及安全性、穩(wěn)定性驗證。明年三季度，“龍鷹一號”將實現(xiàn)量產(chǎn)，明年年底就會前裝量產(chǎn)上車。他說道：“目前，芯擎科技的部分研發(fā)團隊已經(jīng)投入到下一款產(chǎn)品的研發(fā)中。其他研發(fā)人員正在對流片成功的‘龍鷹一號’進行性能測試和軟件調(diào)優(yōu)?！?/span>談到量產(chǎn)上車的首款車型，汪凱博士表示現(xiàn)在已經(jīng)確定是吉利旗下的一款車。他說道：“吉利旗下的熱門車型，包括領(lǐng)克在內(nèi)的子品牌都會搭載我們的芯片?！?/span>吉利實現(xiàn)造芯夢 中國是ARM上車突破口
2016年，李書福和沈子瑜共同創(chuàng)立了億咖通科技，聚焦車載芯片、智能座艙和智能駕駛等技術(shù)，打開了吉利汽車智能網(wǎng)聯(lián)的大門。2018年，億咖通看到了汽車智能化、電氣化的價值，而這些價值需要自研芯片實現(xiàn)。與此同時，特斯拉等智能化領(lǐng)域領(lǐng)先的車企已經(jīng)開始布局自研芯片。汽車行業(yè)內(nèi)逐漸形成一個共識，要讓汽車實現(xiàn)功能上的差異化，必須要自研芯片。汪凱博士介紹，當(dāng)時安謀中國（ARM中國）同樣有進入汽車領(lǐng)域的意愿。然而，歐洲和美國兩大汽車市場的汽車芯片巨頭非常強勢，ARM的先進IP難以進入汽車行業(yè)。因此ARM找到了中國這個突破口，希望能夠?qū)⑵湎冗MIP應(yīng)用于汽車。2018年底，億咖通和安謀中國等公司共同出資成立芯擎科技，公司專注于設(shè)計、開發(fā)并銷售先進的汽車電子芯片。汪凱博士介紹，“龍鷹一號”中除了大的IP是使用ARM的核心之外，有很多都是自研的。汪凱博士說道：“芯片最重要的是架構(gòu)，需要在設(shè)計的時候做進優(yōu)秀的核心。在‘龍鷹一號’中創(chuàng)新型的IP已經(jīng)申請授權(quán)?！?/span>2019年4月，汪凱博士加盟芯擎科技，并出任CEO。加盟芯擎科技之前，汪凱博士曾任華芯通半導(dǎo)體首席執(zhí)行官，SanDisk亞太區(qū)銷售副總裁，F(xiàn)reescale半導(dǎo)體銷售和市場副總裁兼亞太區(qū)總經(jīng)理，在芯片行業(yè)從事研發(fā)工作已經(jīng)近30年。目前，芯擎科技在武漢、北京、上海以及美國都設(shè)立了研發(fā)中心。汪凱博士介紹，幾個研發(fā)中心是根據(jù)人才的特點和專長安排分工，且都有軟件、硬件團隊。其中北京、上海研發(fā)中心的各有上百名研發(fā)人員，武漢研發(fā)中心有六七十人。芯擎科技已經(jīng)有了明確的產(chǎn)品規(guī)劃。汪凱博士透露，接下來芯擎科技將自研自動駕駛芯片，面向L2/L3級自動駕駛。而對于未來汽車，汪凱博士認(rèn)為會是一個移動的服務(wù)器，芯擎科技未來會做汽車大腦，也就是車載中央計算芯片。在芯擎科技的規(guī)劃中，還有中央網(wǎng)關(guān)處理器和車規(guī)級MCU。也就是說，芯擎科技要做汽車會用到的大部分主要芯片。吉利汽車集團CEO淦家閱此前表示，2024到2025年，吉利會陸續(xù)推出5納米的車載一體化超算平臺芯片，以及高算力自動駕駛芯片，算力達(dá)到256TOPS。結(jié)語：國產(chǎn)汽車芯片加速邁進先進制程
在智能汽車大潮中，車企已經(jīng)認(rèn)識到軟件和服務(wù)的重要性，然而硬件同樣也是重要一環(huán)。2019年，特斯拉推出自研自動駕駛電腦Hardware 3.0，至今仍是汽車行業(yè)的頭部自動駕駛硬件，同時也能實現(xiàn)更多自動駕駛功能，自研芯片的意義不言而喻。近年來，國內(nèi)芯片行業(yè)遭遇挫折，也正催生一批汽車芯片的新勢力。除芯擎科技外，地平線、黑芝麻智能、芯馳科技等芯片企業(yè)也正將智能座艙、自動駕駛、中央網(wǎng)關(guān)芯片帶入汽車行業(yè)。國內(nèi)汽車芯片業(yè)正一步步邁向先進制程，造芯夢正逐步實現(xiàn)。