為什麼造一顆車規級晶片這麼難

車規級晶片 ， 顧名思義 ， 就是要符合一定的技術上車標準 。 也是“車規”這兩個字 ， 從根本上限制了一個晶片從生產到檢測的長週期流程 。

一輛智慧汽車會搭載上千個晶片 ， 包括功能晶片 ， 主控晶片 （ 智慧座艙 、 自動駕駛等 S o C 晶片 ）、 感測器晶片等等 ， 滿足車規級 ， 意味著晶片質量和壽命更高 ， 技術門檻更高 。

車規，一場技術進步與量產上車的賽跑

車規級難度最大的就是自動駕駛晶片 。 除了生產流程要符合車規 ， 被開發出的晶片通常還要經過 3-5 年的驗證週期 。

通過車規驗證的晶片才能上車 ， 這個週期是無法跳過的 。

以 黑芝麻智慧旗下 已經量產上車的 華山二號A1000系列晶片為例，從確定產品定義到量產上車 經過了 三年多的時間。

在漫長的週期裡 ， 晶片企業還要緊跟高階化製程的腳步 ， 如果等到友商的先進製程晶片釋出了才投入研發 ， 那意味著在通過車規的漫長時間裡 ， 將會遠遠落後於競爭對手了 。

所以說 ， 對於自動駕駛晶片企業來說 ， 既要耐得住寂寞 ， 又要加速研發的腳步 。

量產晶片出來了 ， 更高算力的晶片也必須提上日程 。

為了適應高階化製程和大算力需求 ， 黑芝麻智慧在A1000的基礎上，今年年底將會推出新一代A2000晶片，此外，下一代A3000晶片也已經開始啟動，按照規劃，A3000晶片會採用5 nm 製程、算力將超過1000T。

除了與友商拼速度 ， 對於中國本土自動駕駛晶片企業來說 ， 在 2025 年之前進入主機廠供應鏈體系 ， 也是決定生存的關鍵時間節點 。 黑芝麻智慧 CMO 楊宇欣說 ，2 025年之前如果能上車，進入汽車廠商供應鏈體系，未來的機會很多 ， 如果2025上不了車，跟你相同領域的其他人上了車，基本上機會就非常小了。

而拿下客戶的首要條件當然還是過車規。

因為符合車規級的自動駕駛晶片寥寥 ， 加上如今車企在智慧駕駛的開發速度上不斷提速 ， 行業中有一種說法 ： 每增加一級自動駕駛等級 ， 算力需求十數倍上升 ， 這也讓大算力的自動駕駛晶片成為熱門的搶手貨 。

但是 ， 製程越先進 ， 算力越高 ， 車規越難 。

智慧汽車釋出會上 ， 英偉達 Or in 、 高通 8155 幾乎成為硬通貨 。 而國產晶片的使用率還僅僅只有 3%， 也就是說 ， 現在量產車裡用了國產自動駕駛晶片的企業還非常非常少 。

中國晶片企業當然在拼命追趕 ， 並且 ， 我們也看到一批車規級晶片已經通過驗證 ， 開始了量產上車階段 。

最近 ， 美國對英偉達提出的晶片禁令雖然沒有涉及到汽車晶片 ， 但是它仍然成為懸在中國車企頭上的一把刀 。

楊宇欣說 ， 最近密集接到車企電話 ， 都在過問大算力晶片的國產化程序 。

實現國產化替代正在成為中國車企避免晶片卡脖子的突破口 。 只不過 ， 這其中還有很長的探索期 ， 還有每年上億美金的投入 。

設計、製造、認證，通過車規有多難

那麼 ， 我們不妨先來看看 ， 國產晶片企業究竟是怎樣爬過車規這座大山的 ？

從產品設計、流片、封測、車規認證和打造演算法工具鏈，到功能安全認證，自動駕駛軟體包開發再到完善支援行業生態， 這是一個車規級晶片需要經過的完成流程 。

在 晶片設計階段 ， 一個車規晶片在設計之初要符合很多相應的流程認證。比如設計階段就要過設計流程的認證，人員的認證，包括伺服器都是有比較嚴苛的要求。

同時 ， 自動駕駛晶片還包括很多自研的 IP（ 晶片中具有獨立功能的電路模組的成熟設計 ） 和外部購買的 IP, 這些也需要車規認證 ， 這個階段結束 ， 晶片才可以交給代工廠生產 。

生產流程的車規，是繞不開的臺積電。

因為生產流程需要符合車規 ， 也就是說 ， 中國晶片企業在短時間內無法通過自建工廠的形式來滿足這一條件 ， 尤其是自動駕駛晶片 ， 涉及到的生產工藝非常複雜 ， 這意味著即便具備研發能力 ， 設計出來的晶片也要交由臺積電代工 。

著名的英偉達 O rin ， 採用的就是臺積電的 7 nm工藝 ， 臺積電幾乎處於晶片代工的壟斷地位 。 同時 ， 臺積電的不同工廠對於車規級晶片的生產能力是不一樣的 ， 這意味著車規級晶片在臺積電不能轉廠 ， 包括生產期間的人員培訓等等 ， 都會比消費類晶片更加嚴格 。 而臺積電的產能 ， 決定了一個車規級晶片的生產效率 。

在樣片到量產之間 ， 還要經過複雜的認證 ，包括功能安全專家認證、功能安全流程認證和產品認證，這個週期可能還需要兩年的時間。

以黑芝麻智慧 A1000晶片 為例 ， 在其 釋出之前的2019年6月，黑芝麻智慧已經獲得了安全團隊認證；2020年7月A1000晶片獲得了ASIL-B ready功能安全產品認證；去年6月再次獲得ASIL-D功能安全流程認證。同時，黑芝麻智慧也獲得了ISO9001:2015和ASPICE CL2兩項認證。

2022年初，A1000   完成了 ASIL-B功能安全產品認證 和 AEC-Q100 Grade 2認證，是行業內首個完成該認證的國產大算力晶片。

AEC-Q100 認證是針對晶片本身的功能安全認證 ， 需要通過獨立第三方公司做非常嚴格的測試和認證 ， 比如加速環境應力可靠性 ， 加速壽命模擬可靠性 、 缺陷篩查等等 ， 目的是保證晶片的安全可靠 。

通過車規認證意味著需要投入大量的晶片進行測試 。

黑芝麻智慧產品經理額日特舉了一個例子 ：

早期失效率測試就需要八百多顆晶片 ，而整體測試流程大概在半年左右 ， 如果有失效可能需要從頭再來，一個認證在順利的情況下至少需要一年左右的時間，如果中間一些問題可能要重新做測試。

現在汽車行業晶片追求的失效率是零 ， 一百萬的晶片失效率是零，這是相當嚴苛的條件 。而消費類或者在工業類晶片的失效率，都是幾百上千的指標。

對於晶片來說 ， 車規 的 難點 就在於 汽車所經歷的使用環境比消費類電子要嚴苛很多 ， 另外一點車規的供貨週期要保證，晶片有十年穩定的供應 ， 並且 保證十五年之內晶片不會出任何問題。種種這些嚴苛的條件決定了汽車晶片在設計 、 製造 、 封裝等等一系列的環節 都 需要 經過 嚴苛測試， 並且 需要過很長的認證流程。

比如 晶片的 老化實驗就需要數千小時的測試才能完成， 這意味著這一項測試需要的時間就達到 半年 甚至是一年 。

造車企業都不想自己融合了更多技術 、 演算法的智慧駕駛方案 ， 因為晶片的可靠性問題被召回 。

今年 ， 黑芝麻智慧 A1000 晶片與江淮完成定點 ， 這其中的驗證用了一年的時間 。

楊宇欣說 ， 搶佔市場的首要條件就是先證明自己產品的成熟可靠性 ， 其次是對技術方向的預判 ， 以及與整車企業在未來技術走向上的一同成長 。

車規是晶片國產化的重要一步 ， 邁過這一步 ， 我們才能離高階晶片的國產化替代越來越近 。