机会就在眼前，围绕汽车电子电气架构的升级，一场“攻坚战”已然打响。
作者｜涂明
编辑｜刘景丰
一种空前的变化，正在中国汽车供应链上悄然发生。
5月25日，理想汽车创始人、董事长兼CEO李想公开称，理想汽车开始大量使用中国本土供应商，如在汽车芯片上与地平线、芯驰科技深入合作，在存储器上与长鑫存储联合研发，在激光雷达上选择由禾赛进行大规模交付......
尤其是芯片领域，在理想的L系列汽车上，芯片的国产化率已经超过了25%。
在理想汽车上，中国汽车芯片产业显现出一片新气象。
放在一年前，中国汽车芯片的前景还是一片迷茫。据车百智库数据，截止去年6月，中国汽车的国产芯片供给度也仅有5%左右。长期以来，汽车半导体这个在全球拥有近600亿美元市场规模的高科技产业，并未给中国企业留下一席之地。
但时至今日，受全球汽车产业智能化、电动化变革的影响，叠加复杂国际贸易环境下的供应链危机，欧美半导体巨头们曾凭借专利壁垒与产品优势缔造出的“垄断铁幕”，已然裂出了一道缝隙。而以芯驰科技、地平线为代表的中国汽车芯片企业，正尝试从这条缝隙中，杀出一条血路。
时代为中国汽车芯片企业打开了一扇可以翻身的窗，机会就在眼前。
一方面，美国对华的技术封锁与全球汽车供应链的动荡，让中国整车厂和Tier 1都急于建立自主可控的本土车芯供应体系。
更重要的是正在快速变化的市场需求。汽车消费市场的个性化倾向愈发明显，在“软件定义汽车”的大思路下，车企的创新倒逼芯片等底层硬件要具备更强的扩展性、兼容性和灵活性。
在此背景下，汽车电子电气架构出现历史性变化，“中央计算架构”应运而生。高通、英伟达等芯片企业均将这一变革作为战略发展方向，理想、宝马、上汽等车企也纷纷推进E/E架构演变进度。
芯驰科技CTO孙鸣乐告诉「甲子光年」，汽车电子电气架构的发展历程呈现出从分布式ECU到域控制器，再到中央计算的清晰脉络，“这种升级是由车厂来引领的，是车厂定制化开发需求的体现”。
在这种变化中，中国芯片企业似乎更能抓住机会。芯驰科技联合创始人仇雨菁表示，“这种变化考验的是公司针对市场变化的快速响应能力，从发展的角度来看，创新型企业的节奏更符合市场需要”。
在4月举办的上海车展中，芯驰便发布了第二代中央计算架构SCCA2.0。
如今，中国车芯企业的发展已经初步成势。地平线凭借以人工智能为核心的软硬结合能力拿下了国内L2+智驾芯片的近半市场份额。芯驰科技则凭借“全场景”车规芯片的布局，在智能座舱、智能驾驶、中央网关和高性能MCU四大领域都突破量产大关，在2022年达成百万片级出货。
如果能继续抓住国产化替代与汽车电子电气架构升级两大机遇，国产汽车芯片企业的未来还会更加可期。一场中国车芯企业对国际芯片巨头发起的“攻坚战”已然打响。
1.迎向车厂的进化本能
在2023年的上海车展上，一位宝马全球采购高管在芯驰科技的一架透明汽车模型前驻足良久。在这架汽车模型的透明外壳下，芯驰科技新发布的第二代中央计算架构SCCA2.0被可视化呈现。
所谓中央计算架构，就是将原本分散在汽车各个功能区的域控制器统一起来，形成汽车的“大脑”，用一个“大脑”来管理智能座舱、自动驾驶以及整车的车身控制等。
相比于第一代中央计算架构，芯驰SCCA2.0搭载了其最新发布的X9SP智能座舱芯片和V9P智能驾驶芯片，性能更优，算力更强，也更加安全可靠，能更好地满足车企对电子电气架构的“归一化”需求。
对于宝马这样的车厂而言，在保持芯片功能持续升级的同时，将汽车电子电气架构“归一化”，是毋庸置疑的刚性需求。
早在2017年，宝马就将“中央计算架构”的设想写入自己的电子设计创新报告书上，而“允许软件在新硬件上可重复利用和自我迭代”成为车厂钟爱这一架构的核心因素。
原因无他，实在是此前分散式的电子电气架构太过难用，不仅系统的软硬件升级成本高昂，而且线路过于复杂，电子器件供应链管理难度极大。
例如，在21世纪初，一款宝马豪华车型上的ECU（汽车电子控制单元）数量多达40余个，汽车底盘上的线束复杂成了一团乱麻，但对应的功能也不过制动、空调、座椅、雨刷等寥寥数种。此时的汽车电子毫无架构可言，硬件资源复用率几乎为0，浪费严重，且工程冗杂度高。
博世智能驾驶与控制事业部产品经理曾介绍，在当时，即使是经验最丰富的汽车电子系统工程师，在检修ECU系统故障时，也“只能逐个排查每个独立的ECU，光定位故障发生在哪里，就要花很长时间 ”。
冗杂的系统令汽车制造成本激增，车厂对此越来越难以忍受，由此倒逼上游供应商调整架构。
2012年，德国Tier 1龙头企业博世提出了电子电气架构的六段式分析框架，将汽车电子系统进行集成，鼓励对汽车电子进行模块化设计。汽车电子电气架构由此从分布式走向“域控制器”模式，汽车在动力、底盘、娱乐等系统中的电子控制器开始集成在一个或几个强大的ECU上，硬件效率因此提升。
为了让汽车在功能更丰富、更个性化的同时保持电子系统的精简性，2017年，宝马和大众进一步提出“中央计算架构”概念，希望再次提升汽车电子硬件的扩展性、兼容性和灵活性。
这种变化反映的是车企的“进化本能”。
在“软件定义汽车”的大思路下，车厂为了强化汽车功能的创新性，让软件的迭代速度越来越快，迭代周期从年缩短到了季，且目前正在以月为单位跑步前进。与之相对的是硬件漫长的迭代周期，芯片开发从设计到流片再到验证、应用开发直到量产上车，短则2年，长则需要5、6年。
在分布式ECU架构与域控制器时代，软件无法在不同的硬件上复用，芯片不动，软件就没法动，而替换芯片的成本又极高，动辄上千万元。比如，在2022年，某国产电动车以高通8155芯片为基础的智能座舱系统，升级费用便高达1.3万元，特斯拉信息娱乐系统的升级价格，也在1.3~1.5万元之间。
除了成本，座舱智能化和驾驶自动化还要求芯片为汽车带来更大的算力支持与更高的网速支持，传统电子电气架构难承其重，只有在中央计算架构下，芯片的算力才能在统一的管理与调度下得到充分发挥。
2021年，宝马的iNEXT系统便应用了中央计算+EE架构；同年，特斯拉的中央计算模块也应用在了Model S上——向中央计算架构转型已然成为车厂的发展趋势。
“接下来几年，大部分主流车企都会往中央计算架构转，到2030年，这种架构会上车大部分车型”，孙鸣乐判断。
工程角度只是车企渴望推行中央计算架构的原因之一，供应链管理同样是车企希望优化的痛点。
曾有一名车企的物料采购负责人向媒体透露，他每年的主要工作就是协调180多种汽车物料背后的60多家供应商，“一辆车按照100多颗MCU（微控制器）来算，60多种料号，只要有一个供应商缺货，这辆车就不能上线”。
随着汽车消费市场遇冷，车企开始从价格、功能到产能全方面内卷，供应链不给力是不可容忍的缺陷。因此，减少汽车芯片使用数量，削减电子供货商名单，成了车企的一大要务，而中央计算架构无疑响应了车企这一需要。
“从供应链管理的角度看，尽管中央计算架构芯片的单颗成本会提升，但是整体的零部件数量会减少，整车的生产效率也会提升。”
中央计算架构是大势所趋，但在当下，它的落地依旧困难。
全球范围内，拥有中央计算架构芯片量产能力的企业少之又少，恩智浦、德州仪器等传统巨头因为路线选择、设计风险、运营成本等问题，还在摇摆，国内更是几乎只闻概念。
而芯驰科技正是中国少数几家开始探索车芯中央计算架构的企业，在全球范围看，芯驰也是最早发布完整中央计算架构方案的公司之一。
这就不难解释，今年上海车展上，中国车芯的后起之秀——芯驰科技的中央计算架构，已经可以吸引宝马在内的海内外顶级车企考察团队久久驻足。
汽车电子电气架构的大革命，正为中国车芯企业提供弯道超车的机会。
仇雨菁表示，“PC时代涌现出了英特尔，手机时代则催生了高通。现在是智能汽车的时代，既要确保极高的安全性，又要求算力的大幅提升、软件的迅速迭代，深刻理解这些需求，与车企一起向前演进，才能成为新时代车芯的龙头。”
2.过五关，斩六将
眼下，在全球范围内，一场中央计算架构革新战已经打响。
今年初，韩国LG宣布与高通、麦格纳分别达成合作，推动中央计算平台的预研开发工作；国内，理想、小鹏、埃安等车企也已经开始研发新一代中央计算E/E架构；4月29日，德赛西威也发布了第一代中央计算平台“Aurora”。
中央计算架构赛道的玩家众多，但具备量产能力的企业屈指可数。强如英伟达、高通，其中央计算平台产品的预期交付时间，最早也要等到2024年。
知易行难的背后，是中央计算架构中依旧存在的一系列技术难题。
最基础的困难是企业的芯片能力。“车未来的架构变成什么样子，很大程度上取决于芯片的能力。缺少芯片，架构再好也没有用武之地。”
想要打造好一款中央计算芯片，至少要有能力将智能座舱、辅助驾驶/自动驾驶、网络连接、车辆控制等多种类型的芯片集合在一起，每款芯片都不能有短板，这对芯片企业布局的全面性要求极高。
在芯片布局的全面性上，芯驰科技有着天然的优势。
2020年1月，芯驰科技“9系列”汽车芯片便成功完成初始化验证，且在最开始的顶层设计阶段就预设好了智能座舱芯片X9、中央网关芯片G9、智能驾驶芯片V9三大产品矩阵。紧接着，2022年4月，芯驰科技再次发布了一款新的芯片，高性能MCU芯片E3，标志着芯驰科技在车控领域也完成了布局。
头代产品推出只是吹响开场哨，后续芯片能否快速完成性能的迭代升级更为关键。在2023年车展上，芯驰科技公布了其智能座舱、智能驾驶两款核心芯片的升级产品。
在智能座舱领域，芯驰推出了具备12个ARM CPU内核的芯片X9SP。相比前一代，X9SP的CPU性能提升了2倍，GPU性能提升1.6倍。在智能驾驶领域，芯驰最新的V9P芯片支持算子数量达到100多个，CPU性能高达70KDMIPS，整体AI性能高达20TOPS，据闻今年下半年还会有几倍于此的产品推出。
在同时推动四大产品线研发、量产的基础上，实现X9、V9两款芯片的大升级，芯驰只花了两年。这种速度不可谓不快。在汽车厂商的软件迭代周期越来越短的今天，高效就是最大的竞争优势。
只是快、性能好，还是不够，中央架构能否具备足够的灵活度，能否满足车企定制化需要，同样重要。
曾在国际半导体巨头历练多年的仇雨菁对芯片、架构、软件三者的关系十分清楚，早在十多年前，她就曾在飞思卡尔率队做出过在全球车规级芯片中市占率领先的产品。
仇雨菁表示，“车企最后能研发出什么系统、应用什么软件，还是要看芯片的能力是否足够强。从这个角度看，芯片的底层设计至关重要，它能支持什么架构，是汽车上层应用算法千变万化、汽车形态千人千面的关键。”
初始布局全面，为芯驰推出中央计算架构赢得了先发优势，也为芯驰后续的架构升级提供了足够的想象空间。
孙鸣乐表示，基于已有的四大产品线，芯驰中央计算架构中的每一个主芯片都是自研的，“灵活性会更好，不会因为某些地方使用了其它产品而对整个架构产生限制。”
布局全面只是实现中央计算架构的入场券，并不意味着芯片企业必然能将之落地。
汽车芯片对安全性的要求近乎苛刻，而中央计算又是一个复杂系统，涉及到的功能安全需求跨度极大。要同时确保不同功能类型的芯片，在设计、制造、产品交付、全生产流程等多环节绝对安全，PPM（百万不合格率）接近于0，其中难度可想而知。
孙鸣乐认为，实现这一架构最大的难点就是如何保证安全性，“中央计算架构会把传统意义上不同安全级别的应用集成在一起，有些是ASIL B级别，有些则ASIL D级别，而不论这些芯片以前是什么安全要求，集成到一起后，就必须全部向安全级别最高的ASIL D看齐。”
时至今日，芯驰依旧是中国为数不多的“四证合一”的车规芯片企业之一。它同时获得了AEC-Q100可靠性认证、ISO26262 ASIL D功能安全流程认证、ISO26262 ASIL B功能安全产品认证以及国密信息安全产品认证。
回顾芯驰的整个历程，先是提早做好顶层设计，布局全产品矩阵，然后在安全性上压下重注，以此在中央计算架构的变革浪潮中取得先机。芯驰科技董事长张强多次强调，“汽车供应链一直都是对‘预判性要求特别高’的产业，要看到未来趋势，从一开始就提前布局”。
3.以先见得先行
眼下，一种变化正在汽车供应链中悄然发生：
一方面，汽车主机厂要求车芯成本进一步下探的呼声日益强烈；
另一方面，高性能MCU与功率芯片短缺，车企对汽车芯片升级速度加快的需求正在增加。
针对前者，摩根士丹利近期的报告指出，“车用半导体今年的毛利率基本会被压缩，车芯厂商正面临降价压力。”
而针对后者，据Auto Forecast Solutions数据，由于芯片短缺，今年全球汽车市场已减产约30.46万辆，市场呼唤芯片企业进一步缩短车芯量产周期。
以上种种变化，都在呼唤芯片企业布局高性能关键芯片产品，同时能够为车企提供高性价比的方案。提升量产能力，用量产摊薄边际成本，从而帮助车企实现价格下探，这对芯片企业来说至关重要。
速度一直是芯驰的核心优势，在其刚刚创立仅16个月的时候，就接连完成了16纳米车规SoC芯片的流片。从2020年5月，其“9系列”三款大型域控级SoC产品初次发布，到获得百万片的订单开始量产，芯驰也仅用了一年。
快速量产的背后，是芯驰用“先见”换来的“先行”。
芯驰在芯片设计上是平台化的，其四款芯片的设计均基于相同的平台，既能适配不同车型，还能帮助客户敏捷开发、快速迭代，这对降低车企的研发成本也很有帮助。
随着汽车市场的价格大战愈演愈烈，汽车芯片比生态、较性能、拼量产、卷成本的全面战争时代已经拉开序幕，中央架构赛场的开场哨刚刚吹响，而谁能在这场厮杀中走到最后，还要交给市场与时光来慢慢验证。
在智能汽车时代的新机遇下，中国芯片产业能否诞生出如英特尔、高通、德州仪器这样的公司，值得我们拭目以待。
参考文献
被低估的中国汽车芯片独角兽 | 虎嗅
德赛西威跑步进入中央计算时代 | 建约车评
芯驰科技CEO仇雨菁：曾经以为“芯片”也就这样了 | 福布斯
Understanding Automotive Electronics | William Ribbens
