为什么造一颗车规级芯片这么难

车规级芯片 ， 顾名思义 ， 就是要符合一定的技术上车标准 。 也是“车规”这两个字 ， 从根本上限制了一个芯片从生产到检测的长周期流程 。

一辆智能汽车会搭载上千个芯片 ， 包括功能芯片 ， 主控芯片 （ 智能座舱 、 自动驾驶等 S o C 芯片 ）、 传感器芯片等等 ， 满足车规级 ， 意味着芯片质量和寿命更高 ， 技术门槛更高 。

车规，一场技术进步与量产上车的赛跑

车规级难度最大的就是自动驾驶芯片 。 除了生产流程要符合车规 ， 被开发出的芯片通常还要经过 3-5 年的验证周期 。

通过车规验证的芯片才能上车 ， 这个周期是无法跳过的 。

以 黑芝麻智能旗下 已经量产上车的 华山二号A1000系列芯片为例，从确定产品定义到量产上车 经过了 三年多的时间。

在漫长的周期里 ， 芯片企业还要紧跟高端化制程的脚步 ， 如果等到友商的先进制程芯片发布了才投入研发 ， 那意味着在通过车规的漫长时间里 ， 将会远远落后于竞争对手了 。

所以说 ， 对于自动驾驶芯片企业来说 ， 既要耐得住寂寞 ， 又要加速研发的脚步 。

量产芯片出来了 ， 更高算力的芯片也必须提上日程 。

为了适应高端化制程和大算力需求 ， 黑芝麻智能在A1000的基础上，今年年底将会推出新一代A2000芯片，此外，下一代A3000芯片也已经开始启动，按照规划，A3000芯片会采用5 nm 制程、算力将超过1000T。

除了与友商拼速度 ， 对于中国本土自动驾驶芯片企业来说 ， 在 2025 年之前进入主机厂供应链体系 ， 也是决定生存的关键时间节点 。 黑芝麻智能 CMO 杨宇欣说 ，2 025年之前如果能上车，进入汽车厂商供应链体系，未来的机会很多 ， 如果2025上不了车，跟你相同领域的其他人上了车，基本上机会就非常小了。

而拿下客户的首要条件当然还是过车规。

因为符合车规级的自动驾驶芯片寥寥 ， 加上如今车企在智能驾驶的开发速度上不断提速 ， 行业中有一种说法 ： 每增加一级自动驾驶等级 ， 算力需求十数倍上升 ， 这也让大算力的自动驾驶芯片成为热门的抢手货 。

但是 ， 制程越先进 ， 算力越高 ， 车规越难 。

智能汽车发布会上 ， 英伟达 Or in 、 高通 8155 几乎成为硬通货 。 而国产芯片的使用率还仅仅只有 3%， 也就是说 ， 现在量产车里用了国产自动驾驶芯片的企业还非常非常少 。

中国芯片企业当然在拼命追赶 ， 并且 ， 我们也看到一批车规级芯片已经通过验证 ， 开始了量产上车阶段 。

最近 ， 美国对英伟达提出的芯片禁令虽然没有涉及到汽车芯片 ， 但是它仍然成为悬在中国车企头上的一把刀 。

杨宇欣说 ， 最近密集接到车企电话 ， 都在过问大算力芯片的国产化进程 。

实现国产化替代正在成为中国车企避免芯片卡脖子的突破口 。 只不过 ， 这其中还有很长的探索期 ， 还有每年上亿美金的投入 。

设计、制造、认证，通过车规有多难

那么 ， 我们不妨先来看看 ， 国产芯片企业究竟是怎样爬过车规这座大山的 ？

从产品设计、流片、封测、车规认证和打造算法工具链，到功能安全认证，自动驾驶软件包开发再到完善支持行业生态， 这是一个车规级芯片需要经过的完成流程 。

在 芯片设计阶段 ， 一个车规芯片在设计之初要符合很多相应的流程认证。比如设计阶段就要过设计流程的认证，人员的认证，包括服务器都是有比较严苛的要求。

同时 ， 自动驾驶芯片还包括很多自研的 IP（ 芯片中具有独立功能的电路模块的成熟设计 ） 和外部购买的 IP, 这些也需要车规认证 ， 这个阶段结束 ， 芯片才可以交给代工厂生产 。

生产流程的车规，是绕不开的台积电。

因为生产流程需要符合车规 ， 也就是说 ， 中国芯片企业在短时间内无法通过自建工厂的形式来满足这一条件 ， 尤其是自动驾驶芯片 ， 涉及到的生产工艺非常复杂 ， 这意味着即便具备研发能力 ， 设计出来的芯片也要交由台积电代工 。

著名的英伟达 O rin ， 采用的就是台积电的 7 nm工艺 ， 台积电几乎处于芯片代工的垄断地位 。 同时 ， 台积电的不同工厂对于车规级芯片的生产能力是不一样的 ， 这意味着车规级芯片在台积电不能转厂 ， 包括生产期间的人员培训等等 ， 都会比消费类芯片更加严格 。 而台积电的产能 ， 决定了一个车规级芯片的生产效率 。

在样片到量产之间 ， 还要经过复杂的认证 ，包括功能安全专家认证、功能安全流程认证和产品认证，这个周期可能还需要两年的时间。

以黑芝麻智能 A1000芯片 为例 ， 在其 发布之前的2019年6月，黑芝麻智能已经获得了安全团队认证；2020年7月A1000芯片获得了ASIL-B ready功能安全产品认证；去年6月再次获得ASIL-D功能安全流程认证。同时，黑芝麻智能也获得了ISO9001:2015和ASPICE CL2两项认证。

2022年初，A1000   完成了 ASIL-B功能安全产品认证 和 AEC-Q100 Grade 2认证，是行业内首个完成该认证的国产大算力芯片。

AEC-Q100 认证是针对芯片本身的功能安全认证 ， 需要通过独立第三方公司做非常严格的测试和认证 ， 比如加速环境应力可靠性 ， 加速寿命模拟可靠性 、 缺陷筛查等等 ， 目的是保证芯片的安全可靠 。

通过车规认证意味着需要投入大量的芯片进行测试 。

黑芝麻智能产品经理额日特举了一个例子 ：

早期失效率测试就需要八百多颗芯片 ，而整体测试流程大概在半年左右 ， 如果有失效可能需要从头再来，一个认证在顺利的情况下至少需要一年左右的时间，如果中间一些问题可能要重新做测试。

现在汽车行业芯片追求的失效率是零 ， 一百万的芯片失效率是零，这是相当严苛的条件 。而消费类或者在工业类芯片的失效率，都是几百上千的指标。

对于芯片来说 ， 车规 的 难点 就在于 汽车所经历的使用环境比消费类电子要严苛很多 ， 另外一点车规的供货周期要保证，芯片有十年稳定的供应 ， 并且 保证十五年之内芯片不会出任何问题。种种这些严苛的条件决定了汽车芯片在设计 、 制造 、 封装等等一系列的环节 都 需要 经过 严苛测试， 并且 需要过很长的认证流程。

比如 芯片的 老化实验就需要数千小时的测试才能完成， 这意味着这一项测试需要的时间就达到 半年 甚至是一年 。

造车企业都不想自己融合了更多技术 、 算法的智能驾驶方案 ， 因为芯片的可靠性问题被召回 。

今年 ， 黑芝麻智能 A1000 芯片与江淮完成定点 ， 这其中的验证用了一年的时间 。

杨宇欣说 ， 抢占市场的首要条件就是先证明自己产品的成熟可靠性 ， 其次是对技术方向的预判 ， 以及与整车企业在未来技术走向上的一同成长 。

车规是芯片国产化的重要一步 ， 迈过这一步 ， 我们才能离高端芯片的国产化替代越来越近 。