最近,小米新車YU7搭載的座艙芯片高通驍龍8 Gen3登上熱搜,來自人民群眾的拷問是:
這顆芯片安全嗎?
爭議來自這顆芯片的出身——驍龍8 Gen3是為智能手機而生,而非專門為汽車設計。
簡而言之,這是一款“消費級”而非“車規級”的芯片。
消費級、工業級、車規級,是用于電子元件的一系列認證標準,僅從質量嚴苛程度的角度衡量,車規級優于工業級和消費級。
“車規級”,可以說是汽車芯片可靠性能和安全保障的代名詞。
巧合的是,小米YU7因為一款紙巾盒賣出了169元的高價,雷軍向消費者作了一番解釋,之所以貴,是因為這款紙巾盒做到“車規級”,順勢“科普”了一下車規級的嚴苛。
實際上,作為一件車內配飾,紙巾盒并不在車規與否的評判體系內,小米說紙巾盒是車規級的,其實只是“用汽車材料標準做紙巾盒”的一種宣傳話術。
但雷軍對這款紙巾盒的描述,也確實生動闡釋了“車規級”的精髓(之一)——要“考慮到極端的溫度變化”。
例如,在吐魯番等地,夏季氣溫可達到90℃,一般的膠水盒可能會變形或損壞,而這款紙巾盒選用了耐高溫和低溫的材料,在這種環境下不易變形或退磁。
相比于消費級,車規級芯片的主要不同,也是在工作環境、穩定性、耐久性上有著更嚴格的要求。以溫度為例,消費級芯片的工作溫度為-5℃到65℃之間,而車規級則為-40℃到155℃之間。
但非車規芯片上車,就意味著不安全嗎?
并不能這樣粗暴地劃上等號。
車上使用的半導體和芯片種類繁多,數量龐雜,它們各自有著不同的用途,官方對汽車各類部件也制定了不一樣的功能安全標準。以娛樂和交互為主的智能座艙,對芯片的質量要求并不是最嚴格的,“車規級”并非強制標準。
車企選用什么樣的芯片,來驅動智能座艙,除了車規級代表的質量外,還有兩個指標也很關鍵,即性能和成本,它們某種程度上構成了當下座艙芯片的“不可能三角”。
在車企不同策略的選擇下,“車規級”很多時候并不是芯片上車的必選項。
座艙SoC的車規級進化
如何衡量一款芯片是否有資格進入到汽車電子系統?
行業通用的一個基線標準是AEC—Q,這是美國三大車企——通用、福特和克萊斯勒上世紀90年代共同設立的、一套專用于汽車電子的質量認證體系,電子元件要滿足這些標準才能進入汽車供應鏈。
在很長一段時間里,汽車電子都是在這套標準的框架中緩慢迭代,包括座艙內的微控制器(MCU)、汽車電子控制單元(ECU)等。
但是,汽車智能化的爆發式增長,沖破了這一體系。
2012年,特斯拉Model S橫空出世,這款車的座艙內沒有實體按鍵,只采用了中控屏控制車輛功能,開啟了智能座艙新時代。
隨后,中國車企也陸續進入了智能座艙開發的早期階段,如上汽2016年推出了首款互聯網SUV榮威RX5。
傳統的汽車座艙,由數量可觀的ECU組成分布式架構,分別控制著儀表、音頻、流媒體等;
而智能座艙中,芯片要集中處理儀表、座艙屏幕、AR-HUD等多種屏幕的需求,因此迭代成了主控芯片,也叫SoC(System on Chip),其算力要求更高,智能化程度也要更強。
行業發展早期,上游開發存在滯后性,市場上并沒有符合傳統車規級標準的座艙主控芯片。
以特斯拉為例,其最早一代智能座艙用的是Tegra 3,它是英偉達2011年底推出的第三代移動處理器,主要用于智能手機與平板電腦。
作為對比,高通首款車規級座艙芯片直到2014年才發布,是28nm的驍龍602A,兩年后才又發布了14nm的驍龍820A。
高通早期的車規級芯片并沒有在市場上占據主流,但從第二代座艙芯片開始,高通就逐漸在汽車市場中蓄力了。
2019年,高通發布了8155,是全球首個7nm制程的汽車芯片,迅速成為蔚小理等國內中高端新能源品牌標配的“座艙之心”。
2021年,高通又發布了5nm制程的8295,同樣在市場上斬獲了大量訂單。
高通是消費電子芯片領域的龍頭,車規級產品的開發和認證是其進入汽車行業的入場券,也支撐起了它在汽車領域龐大的出貨量。
根據高通官方的數據,僅2023年以來,國內就有210款車型搭載了高通的方案,行業數據也顯示,去年高通在座艙域控芯片領域的市占率達到了70%。
高通在汽車產業鏈中異軍突起,也是消費電子領域的芯片廠商滲入到智能汽車上游的縮影,高通、聯發科、AMD等汽車行業的新面孔,逐漸顛覆了原來的汽車電子市場格局。
不過,智能座艙仍在迭代和演變,在AI大模型等新興技術節點的發展中,智能座艙仍是當下汽車差異化體驗的重要部分。
因此,即便高通等廠商開發出了車規級芯片,座艙SoC也看似進入了相對成熟的供給階段,但仍有部分車企基于各種各樣的考量,而選擇不用車規級產品。
那些沒用車規級SoC的車企們
今年亮相的中高端新車,智能座艙的主流選擇還是高通8295,包括小米去年發布的SU7,采用的也是這款“閉眼入”的座艙方案。
但為何YU7用了非車規的驍龍8 Gen3?
一個較為主流的解釋是:為了更強的性能表現。
雖然相較于高通此前的8155和820A,8295在各項性能指標上都有了顯著提升,但與驍龍8 Gen3這類消費級芯片相比,8295顯得“比上不足”。
驍龍8 Gen3采用4nm工藝打造,八核組合布局,最高頻率為3.3GHz,提供了73TOPS的 AI算力,能夠在本地運行100億個參數的AI模型。
小米也介紹了其帶來的直觀變化,包括更快的啟動時間(1.35 秒)、更快的 OTA 更新(全車升級 15 分鐘)和更流暢的應用程序啟動(冷啟動速度提高 9.5%)。
有長期關注小米汽車的人士表示,YU7在座艙層面做了更多革新,天際屏以及主屏幕上的各種顯示與互動,現有的車規級芯片無法支撐這些功能穩定流暢地運行,用消費級旗艦驍龍8 Gen3進行車規級封裝,可以說是當下的最優解。
小米也不是唯一一家在座艙中使用非車規級芯片的車企。
作為智能座艙的開拓者,特斯拉幾乎從未在座艙中“中規中矩”地使用過車規級芯片,而總是采用一些性能較強的消費電子領域芯片——比如新一代產品中搭載的AMD Ryzen。
特斯拉副總裁陶琳曾在社交平臺上科(xuan)普(chuan),座艙芯片就像大腦,只有算力夠強,才能保證操作流暢、反應快速。現款特斯拉用的AMD芯片,算力高達10TFLOPS,“絲滑程度可以超越很多筆記本電腦,媲美臺式電腦終端”。
由于擁有強大算力,AMD Ryzen驅動的特斯拉車機,可以體驗大型游戲,讓用戶獲得沉浸式超級娛樂座艙。
在小米之前,國內主打高端新能源品牌的高合汽車,也曾在座艙芯片“扛把子”高通8295被競相爭搶時,選擇了高通另一款芯片8550。
8550同樣不是一款車規級芯片,而是一款工業級芯片,但其算力性能優于8295,高合用它的關鍵點也是——讓車機芯片追平當時市場上的最新算力。
車規級標準,著重考量功能安全與可靠性,且需要相當漫長的認證周期,車規級芯片在算力上的落后,幾乎是注定的。
除了對更高性能的追求,降低成本也是車企采用非車規級芯片的核心考量因素。
有智能座艙從業人員對億歐汽車分析,驍龍8 Gen3 總體性能比8295略強的同時,非車規芯片也一般比車規芯片更便宜,所以小米選擇驍龍8 Gen3,應該是基于成本和性能的綜合考慮。
有信息顯示,單顆8295芯片的價格約為2000-2300元,而驍龍8 Gen3則為1150-1300元。
車規芯片比非車規芯片貴上約一倍,是行業的普遍情況。
因此不難理解,有著強烈降本需求的車企很早就放棄了車規級的執念,投入了消費級和工業級的懷抱。
過去幾年,國內新能源車企龍頭比亞迪就在大屏中控主機中使用了多款型號的高通非車規級SoC,包括625、665、6350、7325等,而今年上市的新一代比亞迪產品,則大量搭載了自研的D100芯片。
在降本大潮下,用“非車規級”芯片也不再是小眾選擇。
有產業鏈人士告訴億歐汽車,近期也有其他大型車企正在測試工業級芯片,可能下半年就會投入多款車型。
“主要看功能件的穩定性,能不能用工業級芯片帶動主駕駛儀表、主屏和副駕的屏。主控芯片的成本,起碼可以相差一倍,一旦芯片可以用工業級,模組、核心板都可以進行相應的材料替代,降本空間非常可觀。”
車規級標準不能丟
因為不是專為汽車開發的,車企在使用非車規級芯片的時候,往往需要做很多額外工作。
比如,AMD為特斯拉進行了深度定制,針對車用場景改善了芯片的封裝工藝和散熱性能;
比亞迪在使用非車規芯片的同時,還會為車機系統單獨配置一顆安全芯片;
這次被廣泛關注的小米,在使用高通驍龍8 Gen3時,也通過了一系列測試來保障安全和可靠性。
小米官方稱,嵌入了驍龍8 Gen3的座艙核心板通過了AEC-Q104車規級測試,并以行業標準2倍以上嚴苛測耐久測試,覆蓋超17類環境、280項測試場景,驗證等10年以上使用周期。
AEC-Q104是上述AEC體系中迭代出來的、專門針對芯片模組的質量認證標準。
也就是說,盡管主控芯片不是車規級,但小米通過一系列措施讓座艙域控中的核心板達到了車規標準。
有智能座艙產業鏈人士向億歐汽車分析,過了車規認證的話,一定意義上代表這顆SoC芯片可以在車載環境中使用,“基本上問題不大。像耐久、溫度、可靠性等,都有經過測試,不然一般不會導入到車里使用。”
他強調,有一點確實不能忽視,一般車規芯片必須通過ISO 26262功能安全認證,具備多重電路備份,以保障部分失效時核心功能仍能運行,而手機芯片多為單芯片設計,因為手機死機了,重啟成本較低。
“但既然小米整體核心板過了車規認證,這點設計應該是會考慮到的,可能已經做了安全備份的措施。”
選擇什么樣的座艙主控芯片,很大程度上由車企的策略決定,在座艙芯片仍在不斷迭代、演進的當下,性能、成本和質量是不可能三角。
小米作為智能汽車產業的新晉挑戰者,核心訴求是提升座艙性能,不惜劍走偏鋒選擇了“非車規級”芯片。
但絕大多數車企在座艙芯片的選擇上還是相對穩妥,國內蔚來、理想、小鵬、零跑等新勢力車企仍將高通最新的車規級產品作為上車之選。
近期,一汽奧迪銷售有限責任公司執行副總經理李鳳剛也談論了車規級芯片的話題,他總結了車規級和消費級在工作環境、使用壽命、安全余量等方面的不同,并暗示奧迪不會采用非車規級芯片。
“在奧迪的造車理念中,車絕不是快消品,始終把保障用戶安全放在第一位,在涉及乘客安全方面,我們覺得不輕易采用未經充分驗證的技術,我們絕不拿用戶練手。”
從汽車電子的演進歷程來看,座艙芯片采用車規級產品仍是大勢所趨。
在過去幾年中,儀表盤、中控屏、車內音響已經被整合進座艙域控,新的趨勢則是跨域融合——座艙域、駕駛域和車身域將進一步整合于一身,以駕駛域控制器為主導的全車計算平臺正在到來。
此次小米YU7的域控已經初步實現了四合一,不過座艙和駕駛仍由不同的主控芯片驅動。而在跨域融合層面,以高通為代表的芯片廠商已經基于“艙駕一體”開發出了新一代SoC。
當座艙系統與行車安全相關的智駕系統進一步融合,主控芯片的安全、可靠性要求也將隨之提升,車規級芯片仍將是汽車電子的主流。
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