芯耀
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車和電的交集產(chǎn)生于是哪一年？
真實答案比你想象的要早不少。
1. 車輪上的聲音（1900年代-1960年代）
早在1901 年，馬可尼公司就在一輛蒸汽機車上安裝了移動無線電報站，用于軍事通信。
而后來的第一次世界大戰(zhàn)期間，英國陸軍在貨車上部署了移動無線電設備。
然而，這些早期系統(tǒng)與后來出現(xiàn)在乘用車中的消費電子產(chǎn)品相去甚遠。
1919 年，一位著名的早期實驗者是阿爾弗雷德·格雷布 (Alfred Grebe)，他在使用真空管接收器在他的汽車上建造并操作了一臺無線電話。
20 世紀 20 年代公共廣播電臺的激增點燃了業(yè)余愛好者的想象力，他們開始將笨重的家用收音機改裝用于汽車。
這些早期的汽車收音機依賴真空管技術(shù)，是一種奢侈品。真空管是那個時代主要的電子元件，體積大、易碎、耗電且昂貴。
它們需要大量電力，通常是燈絲的低電壓和工作所需的更高電壓，通常由笨重的獨立電池或連接到汽車電氣系統(tǒng)的發(fā)電機提供。
音頻輸出也相對較低，難以對抗發(fā)動機和道路噪音。
盡管面臨這些挑戰(zhàn)，車載音響的魅力刺激了發(fā)展。
1922 年，雪佛蘭提供了一款西屋收音機作為 200 美元的選裝件——這在當時是一筆不小的數(shù)目。
20 世紀 30 年代開始，電池制造商的 Philco 收購了汽車收音機公司 (ARC)，并于 1930 年成為“Transitone”品牌汽車收音機的大規(guī)模生產(chǎn)商。
同年，高爾文制造公司 (Galvin Manufacturing Corp.) 推出了其 Model 5T71 汽車收音機，并將其命名為“Motorola”——“motor”和當時流行的后綴“ola”的合成詞。
該產(chǎn)品的成功如此巨大，以至于該公司最終更名為摩托羅拉。
隨著時間的推移，真空管被改造以適應汽車的嚴酷環(huán)境；
Sylvania 于 1939 年開發(fā)了帶有鎖定插座的“Locktal”管，以更好地抵抗振動，并且設計了新的真空管以使用 12 伏汽車電池工作。
早期的汽車收音機通常是TRF（調(diào)諧射頻）類型，需要多個旋鈕進行調(diào)諧，但 20 世紀 30 年代超外差電路的出現(xiàn)將調(diào)諧簡化為單個旋鈕。
對于汽車音響乃至所有電子產(chǎn)品而言，真正的游戲規(guī)則改變者是 1947 年貝爾實驗室發(fā)明的晶體管。
晶體管為真空管提供了一種革命性的替代方案：它們體積更小、重量更輕、更耐用、功耗更低，并且可以以更低的成本制造。
很快，這項技術(shù)就被用在了車上。
作為其 1956 年克萊斯勒和帝國系列汽車的 150 美元選裝件。
克萊斯勒與Philco合作，推出了世界上第一臺全晶體管汽車收音機 Mopar Model 914HR，這款收音機提供“即時開啟”操作，消除了真空管所需的預熱時間，并且更能抵抗駕駛固有的沖擊和振動。
那個時代，收音機則是汽車最時髦的選裝部件了。
雖然在 1946 年，只有 40% 的汽車裝有收音機，但到 20 世紀 70 年代，這一數(shù)字已飆升至 90%。
然而，這項新技術(shù)卻引起了大眾的擔心。
你可能好奇，一個收音機怎么會讓人擔心。
1934 年的一項民意調(diào)查顯示，56% 的受訪者認為它們是“危險的分心”。
反對者認為，調(diào)諧收音機或聽音樂會分散對道路的注意力，甚至可能使駕駛員昏昏欲睡。
而支持者則強調(diào)了接收天氣警報或在長途駕駛中保持警惕等好處。
而汽車的每一代的技術(shù)進步，都伴隨著這樣的擔心。
從導航系統(tǒng)到現(xiàn)代觸摸屏，再到自動駕駛，層出不窮的技術(shù)，層出不窮的擔憂。
收音機有了，汽車音響也要安排上。
在 20 世紀 50 年代，年輕的駕駛者更喜歡使用響亮的收音機來彰顯自己的個性。
表 1：早期汽車收音機技術(shù)的關(guān)鍵里程碑
| 時代/年份 | 主要技術(shù) | 關(guān)鍵創(chuàng)新/產(chǎn)品示例 | 知名公司 | 重要性/影響 |
| 1919 | 真空管 | 阿爾弗雷德·格雷布的實驗性汽車無線電話?3 | 阿爾弗雷德·格雷布 | 早期在移動個人車輛中演示無線電。 |
| 1920年代 | 真空管 | 將家用收音機改裝用于汽車?3 | 業(yè)余愛好者，早期制造商 | 公共廣播的普及刺激了最初的車載娛樂嘗試。 |
| 1922 | 真空管 | 雪佛蘭提供西屋收音機選件（200美元）?3 | 雪佛蘭，西屋 | 最早的原廠安裝收音機選件之一，突顯其豪華地位。 |
| 1930 | 真空管 | Philco "Transitone" 大規(guī)模生產(chǎn)汽車收音機?3 | Philco (ARC) | 美國第一家大規(guī)模生產(chǎn)汽車收音機的制造商。 |
| 1930 | 真空管 | 摩托羅拉 Model 5T71 汽車收音機?3 | 高爾文制造公司 (摩托羅拉) | 標志性品牌誕生；非常受歡迎的汽車收音機。 |
| 1939 | 真空管 | Sylvania Locktal 管用于移動應用?3 | Sylvania | 提高了真空管在汽車環(huán)境中的堅固性。 |
| 1947 | - | 貝爾實驗室發(fā)明晶體管?4 | 貝爾實驗室 | 所有現(xiàn)代固態(tài)電子學的基礎發(fā)明；為更小、更高效、更可靠的汽車收音機鋪平了道路。 |
| 1955 (秋季) | 晶體管 | 克萊斯勒/Philco Mopar Model 914HR 全晶體管汽車收音機?8 | 克萊斯勒，Philco | 世界上第一臺商用全晶體管汽車收音機；體積更小，功耗更低，“即時開啟”，更堅固。標志著重大的技術(shù)轉(zhuǎn)變。 |
| 1940年代 - 1970年代 | 晶體管 | 晶體管汽車收音機廣泛采用?4 | 各公司 | 車載音響大眾化；收音機成為標準配置，從1946年的40%汽車普及到1970年代的90%。 |
2，車輪上的大腦(1960 年代 - 1980 年代)
20 世紀 60 年代末和 70 年代，人們對空氣污染和燃料消耗的擔憂日益加劇。
當晶體管使車載娛樂無處不在時，另一場更根本的革命正在醞釀：將電子技術(shù)應用于控制汽車的核心——發(fā)動機。
這一轉(zhuǎn)變主要不是由消費者對功能的需求驅(qū)動，而是由緊迫的法規(guī)和性能要求驅(qū)動。
各國政府，特別是美國通過 1970 年的《清潔空氣法》，開始實施日益嚴格的排放標準。
與此同時，諸如 1973 年石油危機之類的事件凸顯了提高燃油經(jīng)濟性的必要性。
傳統(tǒng)的機械發(fā)動機控制系統(tǒng)，主要是化油器和機械分配器，難以滿足這些新的、精確的要求。
這種監(jiān)管壓力成為強大的推動力，迫使汽車行業(yè)采用更復雜的電子控制。
朝著這個方向邁出的第一個重要步驟是電子燃油噴射 (EFI) 系統(tǒng)的開發(fā)，該系統(tǒng)由早期形式的電子控制單元 (ECU) 管理。
其中最廣為人知的先驅(qū)之一是博世 D-Jetronic?系統(tǒng)，該系統(tǒng)于 1968 年首次出現(xiàn)在大眾 Type III 上。
這種模擬電子系統(tǒng)通過控制燃油噴射的持續(xù)時間來調(diào)節(jié)空燃比，比化油器更精確。它標志著“發(fā)動機計算機”在大規(guī)模生產(chǎn)車輛中的到來。
通用汽車緊隨其后，于 1978 年左右推出了其首個電子控制系統(tǒng)，其德科電子 (Delco Electronics) 部門在開發(fā)這些早期 ECU 方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
英特爾于 1971 年發(fā)明的單芯片微處理器（英特爾 4004）緊隨其后的是微控制器 (MCU) 的發(fā)展。
MCU 本質(zhì)上是單芯片上的小型計算機，集成了處理器內(nèi)核、存儲器（用于程序存儲的 ROM，用于臨時數(shù)據(jù)的 RAM）和可編程輸入/輸出外設，使其非常適合在惡劣的汽車環(huán)境中執(zhí)行專用控制任務。
20 世紀 70 年代末和 80 年代初，領先的半導體公司與汽車巨頭建立了重要的合作伙伴關(guān)系，以開發(fā)和實施這些 MCU。
英特爾 (Intel):?在 1976 年進入汽車市場后，英特爾與福特緊密合作。這一合作最終促成了?福特電子發(fā)動機控制 IV (EEC-IV)?系統(tǒng)，該系統(tǒng)于 1983 年車型中引入。其核心是定制設計的?英特爾 8061?16 位微控制器，這是英特爾商用 8096 系列的衍生產(chǎn)品。福特的 EEC-IV 被譽為當時“世界上最先進的汽車計算機”，福特也成為英特爾 8061 芯片及相關(guān)存儲設備的大量消費者。
摩托羅拉 (Motorola):?1976 年，摩托羅拉與通用汽車合作，為通用汽車的?計算機指令控制 (CCC)?系統(tǒng)開發(fā)定制微型計算機。到 1981 年，所有通用汽車都配備了基于?摩托羅拉 6802?8 位微處理器的電子控制模塊 (ECM)，由德科電子制造。22?后來，摩托羅拉廣受歡迎的?MC68HC11?8 位 MCU 及其 16 位后續(xù)產(chǎn)品在通用汽車和克萊斯勒的發(fā)動機和變速箱控制器中得到廣泛應用。
德州儀器 (TI):?TI 于 1974 年推出了?TMS1000?系列，被公認為首款大批量商用微控制器。TMS1000 專為包括汽車在內(nèi)的嵌入式應用而設計，為各種控制功能提供了低成本解決方案，促進了 MCU 的更廣泛采用。
東芝 (Toshiba):?日本電子公司也積極參與其中，東芝的 TLCS-12 PMOS 微處理器被用于 1975 年投入量產(chǎn)的早期福特 EEC 系統(tǒng)中。
這些早期的汽車 MCU 主要接管了關(guān)鍵的發(fā)動機功能：精確控制燃油噴射和點火正時，管理空燃比，以及控制怠速。
這種電子監(jiān)控使發(fā)動機運行更高效，產(chǎn)生更少排放，并提供更穩(wěn)定的性能。這些 MCU 在嚴苛的引擎蓋下環(huán)境（經(jīng)受極端溫度、振動和電氣噪聲）中取得的成功至關(guān)重要。
它建立了汽車行業(yè)對半導體技術(shù)可靠性的信心，證明了這些硅芯片可以勝任關(guān)鍵任務功能。這種經(jīng)過驗證的穩(wěn)健性是電子技術(shù)能夠被委以更關(guān)鍵的安全系統(tǒng)之前的必要先決條件。
除了發(fā)動機控制，電子設備開始巧妙地增強舒適性、便利性和安全性：
巡航控制 (Cruise Control):?雖然早期的機械式“速度計”已經(jīng)存在（例如，拉爾夫·蒂特 (Ralph Teetor) 1958 年的克萊斯勒帝國 (Chrysler Imperial) 系統(tǒng)?27），但丹尼爾·亞倫·威斯納 (Daniel Aaron Wisner) 于 1968 年發(fā)明了第一個真正的電子巡航控制系統(tǒng)。這項技術(shù)后來在 20 世紀 80 年代末由摩托羅拉使用其 MC14460 CMOS 芯片商業(yè)化，該芯片可以更準確地保持車速。
防抱死制動系統(tǒng) (ABS):?在緊急制動期間防止車輪抱死以保持轉(zhuǎn)向控制的概念早有機械實現(xiàn)（例如，1966 年的 Jensen FF?28）。克萊斯勒于 1971 年將該技術(shù)應用于汽車。29?然而，博世的電子 ABS 于 1978 年作為梅賽德斯-奔馳 W116 的選裝件提供，標志著這一重要安全功能的復雜電子控制的到來。28?這些系統(tǒng)使用輪速傳感器和電子控制器來調(diào)節(jié)制動壓力。
其他早期電子設備：?諸如動力轉(zhuǎn)向（最早出現(xiàn)在 1951 年的克萊斯勒汽車上?29）、電動車窗和自動變速器（通用汽車 1940 年的液壓 Hydra-Matic?30）等功能最初是液壓或機電式的。然而，它們的控制機制將逐漸整合更多的電子元件，為未來更集成的系統(tǒng)鋪平道路。
在此期間，汽車制造商和半導體公司之間的合作努力是基礎性的。定制 MCU 通常是共同開發(fā)的，以滿足特定的汽車需求，建立了一種深度戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系模式，這種模式至今仍在定義著這個行業(yè)，尤其是在汽車集成越來越復雜的 AI 和 ADAS 技術(shù)的情況下。
表 2：早期發(fā)動機管理中汽車控制單元 (ECU/MCU) 的演變
| 年代/年份 | 關(guān)鍵發(fā)展 | 主要驅(qū)動因素 | 著名的芯片示例/架構(gòu) | 主要半導體公司 | 領先的汽車公司/系統(tǒng) |
| 1960年代末 | 首款電子燃油噴射 (EFI) ECU | 排放控制，性能 | 博世 D-Jetronic (模擬)?10 | 博世 | 大眾 (Type III) |
| 1970年代 | 早期微處理器/MCU 開始采用 | 排放，燃油經(jīng)濟性 | 東芝 TLCS-12?1；TI TMS1000?25 | 東芝，德州儀器 | 福特 (早期 EEC) |
| 1980年代初至中期 | 廣泛采用 MCU 進行數(shù)字發(fā)動機控制 | 更嚴格的排放，燃油經(jīng)濟性 | 英特爾 8061 (16位)?21；摩托羅拉 6802 (8位)?22 | 英特爾，摩托羅拉 | 福特 (EEC-IV)；通用汽車 (CCC) |
| 1980年代末 | 更強大的 MCU，集成更多功能 | 增強性能，診斷 | 摩托羅拉 MC68HC11 (8位)，早期 16位 MCU?24 | 摩托羅拉，英特爾 | 通用汽車，福特，克萊斯勒 |
3，數(shù)字汽車初具雛形 (1990 年代 - 2000 年代初)
20 世紀 90 年代和 21 世紀初標志著汽車電子技術(shù)進入了一個重要的成熟階段。在發(fā)動機控制單元奠定的基礎上，半導體芯片開始滲透到汽車的幾乎每一個方面，增強了安全性、便利性，并引入了最初的連接性和先進信息系統(tǒng)。
這個時代見證了“數(shù)字汽車”真正開始成形，芯片使日益互聯(lián)的系統(tǒng)成為可能。
電子控制單元在功率和復雜性方面持續(xù)增長，集成了來自更多傳感器的輸入，以便更精確地管理發(fā)動機和其他新興的車輛子系統(tǒng)。
一個關(guān)鍵的發(fā)展是車載診斷 (OBD) 的標準化。OBD-II 標準從 1996 年起成為在美國銷售的所有汽車的強制性標準，它提供了一個通用接口，用于訪問車輛診斷信息和排放數(shù)據(jù)這要求 MCU 不僅要控制功能，還要監(jiān)控、存儲和報告診斷故障代碼，從而增加了軟件復雜性和處理要求的新層面。
在此期間，電子技術(shù)在安全系統(tǒng)中的作用急劇擴大：
安全氣囊 (Airbags):?雖然構(gòu)想更早（沃爾特·林德勒 (Walter Linderer) 1951 年的專利?），但安全氣囊在 20 世紀 90 年代得到廣泛采用，從可選配件轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴拾踩O備?？巳R斯勒被認為在 1988 年推出了首款量產(chǎn)駕駛員側(cè)安全氣囊。這些關(guān)鍵的安全設備依賴 MCU 來解釋來自加速度傳感器的信息，并在發(fā)生碰撞時，在幾毫秒內(nèi)觸發(fā)安全氣囊展開。博世、恩智浦、英飛凌、意法半導體和德州儀器等主要半導體公司成為這些救生電子系統(tǒng)的重要供應商。
電子穩(wěn)定控制系統(tǒng) (ESC):?一項突破性的安全創(chuàng)新，ESC 由梅賽德斯-奔馳和博世共同開發(fā)，于 1995 年首次出現(xiàn)在梅賽德斯-奔馳 S 級轎車上。28?ESC 系統(tǒng)使用傳感器網(wǎng)絡（監(jiān)測輪速、轉(zhuǎn)向角、偏航率、橫向加速度）和一個 ECU 來檢測和減輕側(cè)滑，通過選擇性地對單個車輪施加制動，并在必要時降低發(fā)動機功率。ESC 在防止失控事故方面非常有效，最終在許多地區(qū)成為強制性配置。
牽引力控制系統(tǒng) (TCS):?由寶馬、梅賽德斯-奔馳和豐田等汽車制造商于 1987 年引入?28，TCS 使用 MCU 來管理發(fā)動機輸出和/或施加制動，以防止加速時車輪打滑，從而增強車輛的穩(wěn)定性和控制性，尤其是在濕滑路面上。
與此同時，車載體驗正因娛樂系統(tǒng)的進步和導航系統(tǒng)的出現(xiàn)而發(fā)生轉(zhuǎn)變。
除了基本的 AM/FM 收音機，盒式磁帶播放器在 20 世紀 60-80 年代變得普遍，并在 90 年代讓位于車載 CD 播放器，后者提供了卓越的音質(zhì)和音樂選擇控制。
除了這些之外，數(shù)字導航的概念已經(jīng)被踢了出來，這一時刻也是數(shù)字導航的黎明時刻。
通往復雜車載導航的道路是漸進的：
諸如機械式?Iter Avto（20 世紀 30 年代）之類的概念性先驅(qū)顯示了早期對路線引導的渴望。
本田 Electro Gyro-Cator（1981 年，日本）是一項重要的早期嘗試，它是一種慣性導航系統(tǒng)，使用氦氣陀螺儀和在屏幕上滾動的半透明地圖。該系統(tǒng)需要電子處理來解釋陀螺儀的數(shù)據(jù)并將其與地圖顯示同步。
Etak Navigator（1985 年，美國）是一款后裝的數(shù)字導航，代表了向存儲在盒式磁帶上的數(shù)字地圖的飛躍。它使用航位推算法（根據(jù)先前確定的位置、速度和航向計算位置），并配有一個單色屏幕，隨著汽車的移動而更新。這需要處理地圖數(shù)據(jù)檢索以及與車輛運動傳感器的集成。
豐田基于 CD-ROM 的導航系統(tǒng)（1987 年，僅限日本市場的豐田皇冠 Royal Saloon G）是第一個使用 CD-ROM 存儲地圖的系統(tǒng)，并且還配備了彩色顯示屏，仍然依賴航位推算法。?CD-ROM 的使用為詳細地圖提供了更大的存儲容量。
一個關(guān)鍵時刻出現(xiàn)在 1990 年，馬自達 Eunos Cosmo（僅限日本市場）成為第一款配備內(nèi)置全球定位系統(tǒng) (GPS)?用于導航的量產(chǎn)汽車。這需要專用的 GPS 接收器芯片和當時相當大的處理能力來解釋衛(wèi)星信號、執(zhí)行三邊測量計算并在數(shù)字地圖上顯示車輛的實時位置。
通用汽車緊隨其后推出了其?GuideStar?系統(tǒng)（最初稱為 ONIS），該系統(tǒng)于 1992 年首次出現(xiàn)在 Avis 租賃汽車上，然后作為 1995 年奧茲莫比爾 88 的原廠選裝件。該系統(tǒng)也使用GPS，并將地圖數(shù)據(jù)存儲在卡帶上。
盡管初始成本高昂（Electro Gyro-Cator 的價格幾乎是汽車價格的 25%?），導航技術(shù)的快速迭代表明了強烈的消費者興趣。
這種對先進車內(nèi)技術(shù)的需求刺激了處理能力、圖形功能和顯示技術(shù)的進一步研發(fā)，所有這些都嚴重依賴半導體技術(shù)的進步。
雖然專用的信息娛樂 SoC 后來才會蓬勃發(fā)展，但在此期間，像飛利浦（后來的恩智浦）這樣的公司推出了專門的汽車音響數(shù)字信號處理器 (DSP)，例如 1995 年的 Dirana?39，日本電子公司也為新興的車載娛樂市場生產(chǎn)各種 IC。
20 世紀 90 年代末也見證了汽車互聯(lián)的誕生，從根本上改變了汽車、乘員與外部世界之間的關(guān)系。
通用汽車的 OnStar 系統(tǒng)于 1996 年與摩托羅拉汽車公司合作推出，是一項里程碑式的創(chuàng)新。它提供安全（自動碰撞通知、緊急呼叫 - eCall）和安保（被盜車輛援助）服務。
最初，它使用模擬蜂窩語音通信，但很快集成了 GPS 數(shù)據(jù)以向呼叫中心提供精確的位置信息。該系統(tǒng)需要蜂窩調(diào)制解調(diào)器芯片（可能來自摩托羅拉）和 GPS 接收器芯片。OnStar 是一個開創(chuàng)性的時刻，它將汽車確立為一個潛在的服務平臺，并為基于訂閱的商業(yè)模式和遠程車輛交互打開了大門。
OnStar有個中文響亮的名字，安吉星。
梅賽德斯-奔馳于 1999 年推出了其?TeleAid?系統(tǒng)，提供類似的功能，如緊急呼叫和路邊援助。
遠程診斷功能大約在 2001 年開始出現(xiàn)，允許車輛無線傳輸健康狀況和診斷信息。
舒適和便利功能也變得越來越復雜，
由越來越多的 MCU 和專用 IC 管理。
自動氣候控制系統(tǒng)、
帶記憶功能的電動車窗和門鎖、
“智能鑰匙”（梅賽德斯-奔馳于 1998 年首創(chuàng)，用于無鑰匙進入和點火?）以及可變間歇式雨刮器都依賴這些嵌入式芯片進行操作。
事實上，早在 1971 年，像仙童半導體和 RCA 實驗室這樣的公司就已經(jīng)設想使用 MOS 大規(guī)模集成 (LSI) 芯片來實現(xiàn)各種此類功能，包括自動前照燈調(diào)光器、電子燃油泵和雨刮器控制。
20 世紀 90 年代標志著一個轉(zhuǎn)折點。芯片不再局限于孤立的功能，而是開始支持互聯(lián)系統(tǒng)，并將外部數(shù)據(jù)和服務引入車輛，為 21 世紀更復雜、更集成的汽車電子架構(gòu)奠定了關(guān)鍵基礎。
表 3：主要 ADAS 功能引入及賦能傳感器/芯片時間表（初始階段和早期數(shù)字時代）
| 推出年份（大約） | 關(guān)鍵安全/便利功能 | 關(guān)鍵賦能芯片技術(shù)/傳感器 | 領先的汽車制造商/供應商 |
| 1978 | 電子防抱死制動系統(tǒng) (ABS) | 輪速傳感器，基于 MCU 的控制器 | 博世 / 梅賽德斯-奔馳?28 |
| 1981 | 慣性導航 (Electro Gyro-Cator) | 氦氣陀螺儀，電子處理單元 | 本田，阿爾派，斯坦利電氣?37 |
| 1985 | 數(shù)字地圖導航 (Etak Navigator) | 基于磁帶的數(shù)字地圖，航位推算傳感器，處理器 | Etak (售后市場)?37 |
| 1987 | 牽引力控制系統(tǒng) (TCS) | 輪速傳感器，MCU (發(fā)動機/制動控制) | 寶馬，梅賽德斯-奔馳，豐田?28 |
| 1987 | 基于 CD-ROM 的導航 | CD-ROM 驅(qū)動器，彩色顯示控制器，處理器，航位推算 | 豐田 (皇冠 Royal Saloon G)?37 |
| 1988 | 量產(chǎn)駕駛員側(cè)安全氣囊 | 加速度計，基于 MCU 的展開控制器 | 克萊斯勒?29 |
| 1990 | 首款量產(chǎn) GPS 導航 | GPS 接收器芯片，地圖數(shù)據(jù)處理單元，顯示控制器 | 馬自達 (Eunos Cosmo)?37 |
| 1995 | 電子穩(wěn)定控制 (ESC) | 偏航率、轉(zhuǎn)向角、輪速傳感器，MCU (制動執(zhí)行) | 博世 / 梅賽德斯-奔馳 (S級)?28 |
| 1996 | 車載信息系統(tǒng) (OnStar - eCall, GPS, 診斷) | 蜂窩調(diào)制解調(diào)器芯片，GPS 接收器芯片，MCU | 通用汽車 / 摩托羅拉汽車?40 |
| 1998 | 智能鑰匙系統(tǒng) | RFID/應答器芯片，MCU | 梅賽德斯-奔馳?29 |
| 1999 | 早期自適應巡航控制 (ACC) - 雷達 | 雷達傳感器 (例如 77GHz)，用于油門/制動控制的 MCU | 梅賽德斯-奔馳 (Distronic)?42 |
| 1999 | 早期自適應巡航控制 (ACC) - 攝像頭 | 立體攝像頭，圖像處理芯片，MCU | 斯巴魯 (力獅 Lancaster)?42 |
| 2000 | 車道偏離預警 (LDW) | 攝像頭傳感器，圖像處理芯片，MCU | Iteris / 梅賽德斯-奔馳 (Actros 卡車)?43 |
| 2001 | 遠程車輛診斷 | 車載 MCU，蜂窩/車載信息調(diào)制解調(diào)器 | 各公司 (例如通過 OnStar)?40 |
4，ADAS 和互聯(lián)汽車的興起 (2000 年代中期 - 2010 年代)
從 2000 年代中期到 2010 年代，先進駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和互聯(lián)汽車技術(shù)的復雜性和采用率呈爆炸式增長。
這個時代的特點是集成到車輛中的傳感器數(shù)量和類型迅速增加，相應地，解釋這些數(shù)據(jù)所需的處理能力也急劇飆升，并且出現(xiàn)了專為這些要求苛刻的汽車應用而設計的強大片上系統(tǒng) (SoC)。
汽車真正開始以前所未有的方式“看”、“思考”和“連接”。
ADAS 功能曾是豪華車的專屬配置，但在消費者對安全性和便利性的需求以及監(jiān)管鼓勵的推動下，開始成為主流。
自適應巡航控制 (ACC)?取得了顯著進展。
20 世紀 90 年代末和 21 世紀初的早期系統(tǒng)，使用激光雷達（三菱、豐田）、雷達（梅賽德斯“Distronic”、捷豹、寶馬）或攝像頭（斯巴魯），從簡單的距離警告發(fā)展到全方位的速度控制，包括油門、降檔，最終還包括了完整的制動能力。
梅賽德斯的“Distronic Plus”（2005 年）和豐田的“全速域跟蹤功能”（2006 年）使 ACC 能夠在走走停停的交通狀況下工作，這極大地提升了便利性。
傳感器技術(shù)也得到了發(fā)展，雷達（最初是 24GHz，后來為了提高精度和范圍越來越多地采用 77GHz）因其全天候能力而日益突出，通常輔以攝像頭進行物體識別。
車道偏離預警 (LDW)?系統(tǒng)，如果駕駛員無意中偏離車道，系統(tǒng)會發(fā)出警報（由 Iteris 于 2000 年為梅賽德斯 Actros 卡車首創(chuàng)?），并輔以?車道保持輔助 (LKA)?系統(tǒng)。LKA 主動提供轉(zhuǎn)向扭矩，幫助車輛保持在車道中央，這嚴重依賴前置攝像頭和復雜的圖像處理芯片來檢測車道標記。
自動緊急制動 (AEB)?取得了關(guān)鍵進展。本田于 2003 年在日本 Inspire 上推出的碰撞緩解制動系統(tǒng) (CMBS) 是早期的量產(chǎn) AEB 系統(tǒng)，能夠警告駕駛員并施加制動。沃爾沃于 2008 年推出的“City Safety”專注于低速碰撞避免。這些系統(tǒng)通常使用前視雷達、攝像頭，有時還使用激光雷達的組合來檢測與其他車輛或行人的潛在碰撞，如果駕駛員未能及時響應，則自動施加制動。
其他 ADAS 功能，如盲點監(jiān)測 (BSD)、后方交叉路口警報 (RCTA)?以及各種形式的泊車輔助（使用超聲波傳感器、攝像頭和雷達），變得越來越普遍，顯著增強了駕駛員的感知能力并減少了低速事故。
傳感器爆炸與傳感器融合的黎明：ADAS 功能的激增導致了車輛內(nèi)部的“傳感器爆炸”。每個系統(tǒng)都增強了汽車的感知能力：
攝像頭：?汽車攝像頭從基本的 VGA 分辨率迅速發(fā)展到數(shù)百萬像素傳感器。關(guān)鍵的進步包括高動態(tài)范圍 (HDR) 成像，以應對具有挑戰(zhàn)性的照明條件（例如，駛出隧道、夜間駕駛時遇到明亮的前照燈），以及 LED 閃爍抑制 (LFM)，以正確解讀來自現(xiàn)代 LED 交通燈和車輛燈光的信號。像安森美（收購了 Aptina，前身為美光成像部門）這樣的公司處于這些創(chuàng)新的前沿，開發(fā)出具有 120dB HDR 和 LFM 功能的傳感器。
雷達：?汽車行業(yè)越來越多地采用 77GHz雷達系統(tǒng)，取代了較早的 24GHz 技術(shù)，因為其帶寬更寬，可以提供更好的分辨率、范圍和速度測量精度。雷達已成為 ACC、AEB 和 BSD 不可或缺的組成部分。
激光雷達 (LiDAR - 光探測和測距):?雖然成本更高，但 LiDAR 因其能夠創(chuàng)建車輛周圍環(huán)境的精確 3D 點云，提供出色的物體檢測和分類能力，尤其是在復雜的城市環(huán)境中，開始被認真考慮并應用于一些高端 ADAS 系統(tǒng)中。
海量且多樣的傳感器數(shù)據(jù)催生了傳感器融合——將來自多種傳感器類型的數(shù)據(jù)智能地結(jié)合起來（例如，將雷達的距離/速度精度與攝像頭的物體分類能力相融合），從而比任何單一傳感器都能更全面、準確、穩(wěn)健地理解駕駛環(huán)境。
這個過程計算量大，需要復雜的算法。
對穩(wěn)健的傳感器融合以及處理復雜 ADAS 算法的需求，推動了從許多獨立的MCU向更集中、更強大的 ADAS SoC 的轉(zhuǎn)變。
這種整合對于更緊密的集成、相關(guān)安全功能之間更快的通信以及優(yōu)化車輛內(nèi)部的成本和物理空間至關(guān)重要。為了滿足這些處理需求，半導體公司開發(fā)了功能強大、專業(yè)的 SoC，也就是專用 ADAS SoC 的出現(xiàn)：
Mobileye:?憑借其 EyeQ SoC 的后續(xù)幾代產(chǎn)品（EyeQ2 和 EyeQ3 在這個時代非常突出），繼續(xù)在基于視覺的 ADAS 領域占據(jù)主導地位。這些芯片在實現(xiàn)前向碰撞預警、車道偏離預警和 AEB 等功能方面發(fā)揮了重要作用，通常僅使用一個前向攝像頭（單目視覺）。
德州儀器 (TI):?推出了其 TDAx 系列 ADAS SoC，例如 2014 年發(fā)布的 TDA2x，作為其更廣泛的 Jacinto? 汽車平臺的一部分。57?這些 SoC 采用異構(gòu)架構(gòu)，結(jié)合了 Arm? Cortex?-A CPU 內(nèi)核、C66x 數(shù)字信號處理器 (DSP) 和 TI 專有的視覺加速包 (EVE - 嵌入式視覺引擎)，以高效處理前置攝像頭系統(tǒng)、環(huán)視、泊車輔助以及雷達/視覺融合應用的任務。58
恩智浦半導體 (NXP Semiconductors) (于 2015 年收購飛思卡爾):?仍然是一支主要力量，不斷發(fā)展其汽車處理器產(chǎn)品組合。S32 汽車平臺，包括 S32V (視覺) 處理器，旨在為 ADAS 和自動駕駛提供可擴展的解決方案，集成了圖像處理功能和功能安全特性。
瑞薩電子 (Renesas Electronics):?推進其 R-Car 系列 SoC。例如，R-Car H2 出現(xiàn)在 2015 年推出的 ADAS 入門套件中，為開發(fā)基于視覺的 ADAS 應用提供了一個強大的平臺。它包括 Arm Cortex-A15 和 A7 CPU 內(nèi)核、一個 Imagination Technologies PowerVR GPU 以及瑞薩的 IMP-X4 視覺處理內(nèi)核，能夠支持多達四個攝像頭輸入，用于 360° 環(huán)視和物體識別等應用。
英飛凌科技 (Infineon Technologies):?專注于安全關(guān)鍵應用，推出了其 AURIX? 系列微控制器（例如 TC2xx 系列和早期的 TC3xx）。這些 MCU 通常具有多個帶鎖步內(nèi)核的 TriCore? CPU，旨在滿足高級別的汽車安全完整性等級 (ASIL D)，并用于雷達系統(tǒng)、傳感器融合 ECU 和其他 ADAS 域控制器。
這個時期，互聯(lián)汽車日趨成熟，車輛互聯(lián)也取得了重大進展：
嵌入式 SIM 卡變得更加普遍，寶馬是 2004 年的早期采用者，允許車輛擁有自己專用的互聯(lián)網(wǎng)連接，用于實時交通信息和遠程功能等服務。
智能手機集成變得無縫。雖然早期的應用程序允許一些遠程控制（例如，克萊斯勒 2008 年的 Uconnect 網(wǎng)絡熱點，梅賽德斯-奔馳 2009 年的 mbrace?），但隨著?Apple CarPlay（2014 年 3 月發(fā)布）和?Android Auto（2014 年 6 月發(fā)布）的推出，游戲規(guī)則發(fā)生了改變。
這些平臺允許駕駛員通過車輛的信息娛樂顯示屏和控件安全地訪問和控制關(guān)鍵的智能手機應用程序（導航、音樂、消息）。這是一個關(guān)鍵時刻，因為外部科技巨頭開始嚴重影響車內(nèi)用戶體驗，迫使汽車制造商設計能夠支持這些主流移動生態(tài)系統(tǒng)的信息娛樂平臺并選擇相應的芯片。
4G LTE 連接開始集成到車輛中，奧迪和通用汽車是 2014 年首批提供內(nèi)置 4G LTE Wi-Fi 熱點的公司之一。這為信息娛樂服務和車載信息系統(tǒng)提供了更快、更可靠的互聯(lián)網(wǎng)接入。
很快先進的信息娛樂 SoC也出現(xiàn)了：
對更豐富的圖形、多個高分辨率顯示器（用于儀表盤和中央信息娛樂屏幕）、無縫智能手機集成以及互聯(lián)服務的需求，推動了功能日益強大的信息娛樂 SoC 的發(fā)展。這通常導致車輛內(nèi)部采用雙架構(gòu)方法：用于 ADAS 的高度專業(yè)化、注重安全的 SoC，以及用于用戶體驗驅(qū)動的信息娛樂領域的獨立、強大的 SoC。
英偉達 (Nvidia)?憑借其 Tegra 系列移動處理器取得了重大進展，這些處理器被用于眾多汽車制造商的信息娛樂系統(tǒng)和數(shù)字儀表盤中，包括特斯拉（在其早期車型，在自研 FSD 芯片之前）、奧迪和寶馬，因其圖形性能而備受青睞。
高通 (Qualcomm)?將其占主導地位的驍龍移動處理器技術(shù)應用于汽車市場。像驍龍 602A 這樣的芯片專為信息娛樂系統(tǒng)設計，可驅(qū)動多個顯示器、導航和語音識別。
德州儀器 (Texas Instruments)?繼續(xù)通過其 Jacinto 平臺服務于這個市場，其 DRA 系列 SoC 滿足信息娛樂和數(shù)字儀表盤應用的需求，通常與其 TDA ADAS 處理器共享架構(gòu)元素以實現(xiàn)開發(fā)協(xié)同效應。
英特爾 (Intel)?也在信息娛樂領域展開競爭，憑借其在汽車 ECU 領域的悠久歷史，為車載體驗提供處理器。
這個時代為隨后的人工智能驅(qū)動的自動駕駛能力奠定了關(guān)鍵基礎，建立了定義現(xiàn)代汽車的核心傳感器技術(shù)、處理架構(gòu)和連接框架。
表 3（續(xù)）：關(guān)鍵 ADAS 功能、賦能傳感器和 SoC 賦能器（2000 年代中期 - 2010 年代）
| 推出年份（大約） | ADAS 功能 | 關(guān)鍵傳感器技術(shù) | 著名的 SoC/處理器示例 | 領先的汽車制造商/供應商 |
| 2003 | 早期自動緊急制動 (AEB) (CMBS) | 雷達/攝像頭?45 | 定制 ECU/MCU | 本田 (Inspire - 日本)?45 |
| 2004 | 早期基于視覺的 ADAS SoC | 攝像頭 | Mobileye EyeQ1?56 | Mobileye / 各大 OEM |
| 2005 | 全速域 ACC (Stop & Go) | 雷達 (77GHz)?42 | 專用 MCU/DSP | 梅賽德斯-奔馳 (Distronic Plus)?42 |
| 2006 | 全速域跟蹤 ACC | 雷達?42 | 專用 MCU/DSP | 豐田/雷克薩斯?42 |
| 2008 | 低速 AEB (City Safety) | 激光雷達/攝像頭?45 | 定制 ECU/MCU | 沃爾沃?45 |
| 2010年代初 | 主流車道保持輔助 (LKA) | 攝像頭，圖像處理芯片 | Mobileye EyeQ2/EyeQ3，早期恩智浦/德州儀器 ADAS 芯片 | 各大 OEM |
| 2014 | 用于傳感器融合的先進 ADAS SoC | 多個攝像頭，雷達，早期激光雷達集成 | TI TDA2x?58；NXP S32V?62；Mobileye EyeQ3?56 | 德州儀器，恩智浦，Mobileye / 各大 OEM |
| 2014 | Apple CarPlay / Android Auto 集成 | 具有特定硬件/軟件支持的信息娛樂 SoC | 英偉達 Tegra，高通驍龍汽車，TI Jacinto DRA?41 | 蘋果，谷歌 / 大多數(shù) OEM |
| 2015 | 具有高端 SoC 的 ADAS 開發(fā)平臺 | 多個攝像頭輸入，視覺處理，GPU | 瑞薩 R-Car H2 (ADAS 入門套件)?67 | 瑞薩 / ADAS 開發(fā)商 |
5，高性能計算與自動駕駛的未來 (2010 年代末至今)
2010 年代末開啟了一個時代，人工智能時代。
追求完全自動駕駛 (AD) 能力成為汽車和科技行業(yè)的核心焦點。
這一雄心壯志要求車載計算能力實現(xiàn)巨大飛躍，推動了高度專業(yè)化的人工智能 (AI) 芯片和高性能計算機 (HPC) 的發(fā)展，這些計算機旨在處理車輛獨立感知、決策和行動所需的巨大數(shù)據(jù)流和復雜算法。
從駕駛員輔助（L1-2 級 ADAS）到有條件或完全駕駛員替代（L3-5 級自動駕駛）的轉(zhuǎn)變，復雜性呈指數(shù)級增長。
通過各種傳感器（多個高分辨率攝像頭、先進雷達，以及越來越多的激光雷達）實現(xiàn)穩(wěn)健、實時、360 度的環(huán)境感知，將這些數(shù)據(jù)融合成一個連貫的世界模型，參考高清地圖，規(guī)劃安全軌跡，并在不可預測的環(huán)境中做出即時的、關(guān)乎生命的關(guān)鍵決策，這些都是艱巨的挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)的 MCU 甚至早期的 ADAS SoC 都不足以勝任這些任務。
這導致了車輛中高性能計算機 (HPC)?的興起。
這些不是單個芯片，而是強大的、集中的計算平臺，通常被描述為車輪上的服務器，
它們整合了多個要求苛刻的領域的處理，特別是 ADAS/AD、高級信息娛樂和車輛連接。
HPC 通常具有多個強大的 CPU 內(nèi)核、高吞吐量 GPU（圖形處理單元，最初為游戲和專業(yè)圖形設計，但被重新用于并行 AI 計算），以及越來越多專為深度學習工作負載設計的專用 AI 加速器或神經(jīng)處理單元 (NPU)。
這種集中化支持向區(qū)域或中央計算架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，簡化了布線，減少了 ECU 的絕對數(shù)量，并實現(xiàn)了更靈活的軟件部署。
這些 HPC 的核心以及現(xiàn)代自動駕駛能力背后的驅(qū)動力是專用 AI 加速器和 SoC。對大規(guī)模并行處理的需求，特別是用于圖像識別和物體檢測的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡 (CNN)，以及用于決策的強化學習等其他機器學習模型，刺激了新一輪的芯片創(chuàng)新。
幾個主要參與者已經(jīng)推出了全面的平臺：
英偉達 Drive 平臺 (Nvidia Drive Platform):?英偉達憑借其在 GPU 技術(shù)領域的領先地位，已成為汽車人工智能領域的巨頭。其 DRIVE 平臺發(fā)展迅速：從早期的 Drive PX 系列（使用 Maxwell 和 Pascal GPU）到 DRIVE AGX Xavier（Volta GPU）、DRIVE AGX Pegasus（結(jié)合 Xavier SoC 和 Turing GPU 以獲得更高性能）、廣泛采用的 DRIVE AGX Orin（Ampere GPU 架構(gòu)，提供高達 254 TOPS – 每秒萬億次運算），以及已宣布的 DRIVE Thor（Blackwell GPU 架構(gòu)，目標高達 2000 TOPS，并將 CPU、GPU 和 AI 加速集成到單個 SoC 中）。
英偉達的戰(zhàn)略重點是為 L2+ 輔助駕駛到 L5 完全自動駕駛系統(tǒng)提供可擴展的硬件和軟件（DRIVE OS、DriveWorks、DRIVE AV/IX SDK）平臺，并已被包括梅賽德斯-奔馳、捷豹路虎、沃爾沃、豐田和 Rivian 在內(nèi)的眾多汽車制造商采用。這種復雜 AI 芯片的開發(fā)標志著一個至關(guān)重要的認識：通用 CPU 甚至傳統(tǒng) GPU 本身都無法滿足自動駕駛獨特而嚴苛的需求，因此需要這種新型專用芯片。
高通驍龍 Ride 平臺 (Qualcomm Snapdragon Ride Platform):?高通將其成功的驍龍移動 SoC 架構(gòu)擴展到汽車領域，推出了驍龍 Ride 平臺。76?該平臺提供一系列可擴展的 SoC 和 AI 加速器，專為 ADAS 和 AD 應用而設計，強調(diào)性能、功率效率和集成連接解決方案（包括 5G）。通用汽車（用于其 Ultra Cruise 系統(tǒng)）、寶馬和福特等汽車制造商已采用驍龍 Ride 組件。
特斯拉全自動駕駛 (FSD) 芯片 (Tesla Full Self-Driving (FSD) Chip):?特斯拉采用垂直整合的方式，自主設計了 FSD 芯片，其團隊由吉姆·凱勒 (Jim Keller) 和皮特·班農(nóng) (Pete Bannon) 等芯片架構(gòu)師領導而聞名。第一代（Autopilot Hardware 3.0）于 2019 年 3 月開始應用于車輛，由三星制造。86?FSD 芯片具有 12 個 Arm Cortex-A72 CPU、一個 Mali G71 GPU 和兩個定制設計的神經(jīng)處理單元 (NPU)，每個芯片可提供約 73.7 TOPS 的算力。特斯拉汽車通常在其 AD 計算機上使用兩個 FSD 芯片以實現(xiàn)冗余，總共提供約 147 TOPS 的算力。86?這種內(nèi)部開發(fā)使特斯拉能夠根據(jù)其自身的 AI 算法和快速的開發(fā)周期定制硬件。
Mobileye EyeQ 系列演進 (Mobileye EyeQ Series Evolution):?英特爾旗下的 Mobileye 公司持續(xù)推進其 EyeQ 系列 SoC。EyeQ4 和 EyeQ5 芯片被廣泛用于 ADAS。更新的 EyeQ6 系列（包括用于入門級到中端 ADAS 的 EyeQ6 Light 和用于高級 ADAS 及半自動駕駛系統(tǒng)如 Mobileye SuperVision? 的 EyeQ6 High）以及即將推出的 EyeQ Ultra（專為 L4 自動駕駛設計，宣稱擁有 176 TOPS 算力）代表了處理能力和 AI 功能的重大飛躍。56?例如，EyeQ6 與其前代兩個 SoC 的組合相比，深度學習性能提升高達 10 倍，并利用獨特的 AI 模型（如 XNN）實現(xiàn)高效的工作負載分配。90?Mobileye 的戰(zhàn)略強調(diào)高效的 AI 處理，并提供可擴展的解決方案，使汽車制造商能夠從高級駕駛輔助系統(tǒng)發(fā)展到更高級別的自動駕駛（例如，用于“解放雙手”系統(tǒng)的 Mobileye Chauffeur?，用于機器人出租車的 Mobileye Drive?），通常使用通用的架構(gòu)基礎。
其他主要參與者：?汽車 AI 芯片領域還包括老牌半導體巨頭，如瑞薩 (Renesas)（擁有其 R-Car Gen 4 SoC，如 R-Car V4H，以及更新的 R-Car X5H 融合 SoC，配備 AI NPU 和小芯片擴展?）、
英飛凌 (Infineon)（擁有其專注于安全的 AURIX TC3xx 和即將推出的 TC4xx MCU，適用于 ADAS 域控制器和傳感器融合?）、
恩智浦 (NXP)（擁有其 S32 汽車平臺，包括雷達處理器和視覺處理器?61）、
德州儀器 (Texas Instruments)（擁有其用于 ADAS 和自動駕駛的 Jacinto TDA4x 處理器?34），
以及汽車系統(tǒng)供應商如博世 (Bosch)，他們也開發(fā)自己的專用 IC。像 BOS Semiconductors 這樣的新興公司也正以創(chuàng)新的方法（如基于小芯片的 ADAS SoC）進入這個領域。
在中國國內(nèi)，比較有名的則是華為的昇騰610系列芯片，以及地平線和黑芝麻智能等SOC的廠商。
這種激烈的競爭和快速的創(chuàng)新導致了自動駕駛技術(shù)的“平臺化”。半導體公司越來越多地提供全面的硬件和軟件堆棧（例如，英偉達 DRIVE Hyperion、高通驍龍 Ride、Mobileye Drive）。
雖然這些平臺可以通過提供更完整的解決方案來加速 OEM 的開發(fā)，但它們也帶來了關(guān)于供應商鎖定和差異化的戰(zhàn)略考量。
而汽車的開發(fā)范式則發(fā)生了改變。
那就是軟件定義汽車，（SDV）
在 SDV 中，車輛特性和功能。
從信息娛樂和連接到 ADAS 和動力總成控制。
越來越多地由運行在這些強大的、集中的 SoC 和 HPC 上的軟件來定義和控制，而不是硬編碼到眾多分立的硬件模塊中。
這種由強大的 AI 芯片實現(xiàn)的架構(gòu)轉(zhuǎn)變，使汽車制造商能夠在車輛的整個生命周期內(nèi)部署空中下載 (OTA) 軟件更新。
這些更新可以提供新功能、修復錯誤、增強性能并提高安全性，有效地使汽車能夠隨著時間的推移而發(fā)展和改進。
這改變了傳統(tǒng)的汽車商業(yè)模式，將價值轉(zhuǎn)向軟件和服務，并通過功能訂閱或按需升級實現(xiàn)持續(xù)的收入流，從根本上改變了汽車所有權(quán)的性質(zhì)，從靜態(tài)產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)椴粩喟l(fā)展的平臺。
汽車行業(yè)對這種先進芯片的擁抱證明了其認識到自己現(xiàn)在是尖端半導體創(chuàng)新的主要驅(qū)動力，正在推動 AI 處理、功率效率和功能安全方面的界限，其要求通常與傳統(tǒng)高科技領域相當甚至更高。
表 4：用于自動駕駛的領先汽車 AI 芯片平臺（2010 年代末至今）
| 平臺/芯片系列 | 開發(fā)商 | 關(guān)鍵架構(gòu)特性（示例） | 目標自動駕駛級別 | 主要采用者/應用 | 關(guān)鍵差異化因素 |
| 英偉達 DRIVE AGX Orin | 英偉達 | Ampere GPU, Arm Cortex-A78AE CPU, 深度學習加速器 (DLA), 高達 254 TOPS (INT8)?83 | L2+ 至 L5 | 梅賽德斯-奔馳, 捷豹路虎, 沃爾沃, 豐田, 小鵬, 理想汽車, Rivian; ADAS, 機器人出租車, 卡車運輸 | 可擴展性能，全面的軟件堆棧 (DriveOS, DriveWorks)，專注于 AI，功能安全 (ASIL-D)。 |
| 英偉達 DRIVE Thor | 英偉達 | Blackwell GPU, Arm Neoverse V3AE CPU, 下一代 AI 加速, 高達 2000 TOPS (稀疏 INT8/FP8)?83 | L2+ 至 L5 | 極氪, 比亞迪, 昊鉑, 小鵬, 理想汽車 (已宣布未來車型采用者) | 巨大的性能飛躍，專為集中式計算設計，集成多種工作負載 (AD, IVI, 座艙)。 |
| 特斯拉 FSD 芯片 (HW3.0/4.0) | 特斯拉 (自研) | 12 個 Arm Cortex-A72 CPU, Mali G71 GPU, 2 個定制 NPU; 約 147 TOPS (HW3.0 主板，含兩顆芯片)。86?HW4.0 有所改進。 | L2+ 至 L4/L5 (目標) | 特斯拉汽車 (Model S, 3, X, Y, Cybertruck) | 垂直整合，針對特斯拉神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化的定制 NPU 設計，快速迭代周期。 |
| Mobileye EyeQ6 High | Mobileye (英特爾) | 多個專有加速器核心 (例如 VMP, PMA, MPC), XNN AI 模型; 深度學習性能較 EyeQ5 大幅提升?90 | L2+ 至 L4 | 大眾集團, 吉利旗下品牌; 高級 ADAS (SuperVision), 未來半自動駕駛系統(tǒng) (Chauffeur) | 功率效率，成熟的視覺處理專業(yè)知識，從 ADAS 到 AD 的可擴展解決方案，REM 地圖繪制。 |
| Mobileye EyeQ Ultra | Mobileye (英特爾) | 12 個 RISC-V CPU 內(nèi)核, 4 個專有加速器集群, 176 TOPS (INT8) [Mobileye 材料，超出摘要范圍] | L4 | 針對專用 L4 自動駕駛汽車 | 專注于 L4 效率的高性能，借鑒 EyeQ 傳統(tǒng)。 |
| 高通驍龍 Ride | 高通 | 可擴展 SoC (例如 SA8540P, SA8650P)，配備驍龍 CPU, Adreno GPU, AI 加速器 (例如 NPU)?76 | L1 至 L4/L5 | 寶馬, 通用汽車 (Ultra Cruise), 雷諾, Stellantis, 大眾集團; ADAS, 自動駕駛, 數(shù)字座艙 | 可擴展性，功率效率，集成連接 (5G, C-V2X)，全面的平臺方法。 |
| 瑞薩 R-Car (Gen 4/X5H) | 瑞薩電子 | Arm Cortex-A/R CPU, PowerVR/IMG GPU, 專用視覺/AI 加速器 (例如 IMP-X5, X5H 中的 NPU)?66 | L2 至 L3/L4 | 豐田, 日產(chǎn), 斯巴魯, 福特; ADAS, 傳感器融合, 域控制, 座艙 | 強大的汽車 MCU 傳統(tǒng)，功能安全專業(yè)知識，廣泛的生態(tài)系統(tǒng)，功率效率。 |
| 英飛凌 AURIX TC3xx/TC4xx | 英飛凌 | TriCore CPU (部分鎖步), 并行處理單元 (PPU，用于 TC4xx 中的 AI), SPU (雷達); ASIL-D?71 | L2 至 L4 (域) | 各大 Tier 1 和 OEM; 安全控制器, 雷達, 傳感器融合, 域/區(qū)域控制器 | 專注于功能安全 (ASIL-D)，實時性能，安全性，在安全關(guān)鍵 MCU 領域?qū)嵙π酆瘛?/td> |
| TI Jacinto TDA4x / DRA8x | 德州儀器 | Arm Cortex-A72 CPU, 具有深度學習能力的 C66x/C7x DSP, 視覺處理加速器 (VPAC), GPU?57 | L2 至 L3/L4 | 各大 Tier 1 和 OEM; ADAS, 數(shù)字座艙, 網(wǎng)關(guān), 傳感器融合 | 異構(gòu)架構(gòu)，強大的信號處理和視覺能力，可擴展性。 |
6，硅之路上的挑戰(zhàn)：駕馭汽車芯片發(fā)展的障礙
芯片進入汽車的旅程雖然具有變革性，但也并非沒有重大障礙。
隨著汽車半導體變得越來越強大并成為車輛運行不可或缺的一部分，尤其是在 ADAS 和自動駕駛領域。
它們面臨著與可靠性、功耗、成本、供應鏈穩(wěn)定性和純粹復雜性相關(guān)的獨特挑戰(zhàn)。
對可靠性的不懈追求：AEC-Q100 及更高標準
汽車環(huán)境以惡劣著稱。
芯片必須在極端溫度范圍（有時從 -40°C 到 +150°C，AEC Grade 0 用于動力總成部件）內(nèi)完美運行，同時承受持續(xù)的振動、濕度和來自車輛系統(tǒng)的電氣應力。
為了確保部件能夠承受這些條件，汽車電子委員會 (AEC)——最初由克萊斯勒、福特和通用汽車組成——制定了 AEC-Q100 標準。這是一項針對集成電路的嚴格壓力測試認證，要求部件通過廣泛的加速測試（通常是在多個生產(chǎn)批次中進行 1000-2000 小時測試，且零故障），以保證高質(zhì)量和高可靠性。95 AEC-Q100 定義了不同的溫度等級（0、1、2、3），以匹配車內(nèi)不同位置的熱環(huán)境。
與消費電子產(chǎn)品相比，汽車零部件面臨著更為嚴格的要求：預期使用壽命可達 15 年（消費品為 1-3 年），目標是接近零缺陷容忍度，并且必須保證長期供應的可用性。
對于控制關(guān)鍵駕駛功能的 ADAS 和 AI 芯片，遵守功能安全標準（如?ISO 26262）至關(guān)重要。這些系統(tǒng)必須達到高級別的汽車安全完整性等級 (ASIL)，通常是 ASIL D，這代表了安全關(guān)鍵應用的最高風險降低水平。
這些極端可靠性要求與 AI 和 ADAS 所需的尖端性能的融合，為汽車芯片制造商創(chuàng)造了一個極具挑戰(zhàn)性的設計和認證環(huán)境，其壓力往往超過其他高科技行業(yè)的綜合壓力。
在平衡 AI 計算和復雜 ADAS 所需的巨大處理能力與嚴格的功耗限制方面，是一個主要障礙。
這對于電動汽車 (EV) 尤其重要，因為電子設備消耗的每一瓦特都可能影響續(xù)航里程。
采用更小節(jié)點（例如 7nm、5nm 甚至 3nm）的先進半導體制造工藝允許更低的工作電壓（核心邏輯通常為 0.9V 至 1.5V），這有助于降低動態(tài)功耗。
然而，如果設計和管理不當，這些微小的晶體管也可能遭受靜態(tài)泄漏電流增加的困擾。
此外，一些最初為數(shù)據(jù)中心設計的高性能 AI 芯片，如果用于汽車，可能會消耗過多的功率，并需要復雜且昂貴的冷卻解決方案（如液體冷卻），這在車輛中并不總是實用或可取的。
因此，高效的低功耗設計技術(shù)對于保持在車輛整體功率預算內(nèi)并有效管理熱負荷至關(guān)重要。
除此之外，芯片成本不斷攀升
開發(fā)尖端汽車 SoC，尤其是那些采用最新工藝節(jié)點制造的 SoC，涉及巨大的研發(fā)支出和制造成本。
這些成本不可避免地會影響芯片的價格。此外，關(guān)稅等地緣政治因素也會顯著抬高成本。
設計與軟件復雜性急劇上升。
現(xiàn)代汽車 SoC 是工程學的奇跡，將多種組件集成到單個硅片上，這些組件包括多個 CPU 內(nèi)核、強大的 GPU、用于 AI 的專用 NPU、用于攝像頭數(shù)據(jù)的圖像信號處理器 (ISP)、高速內(nèi)存接口以及大量 I/O 控制器。
設計如此復雜的芯片是一項艱巨的任務。
除了硬件之外，軟件的復雜性同樣令人望而生畏。開發(fā)、集成和驗證運行在這些芯片上的龐大軟件堆棧——包括操作系統(tǒng)（通常是多個，如 QNX、Linux、Android Automotive）、虛擬機監(jiān)控程序、中間件、ADAS/AI 算法和用戶應用程序——是一項艱巨的任務。
確保這些復雜軟件系統(tǒng)的功能安全 (ISO 26262) 和網(wǎng)絡安全，尤其是在 SDV 和自動駕駛的背景下，帶來了持續(xù)的挑戰(zhàn)。
這些先進芯片及其軟件的驗證和測試也需要日益復雜的自動測試設備 (ATE) 和方法，以確保在它們進入車輛之前達到最高水平的質(zhì)量、可靠性和性能。
這意味著半導體公司也日益成為軟件公司，需要提供強大的軟件開發(fā)工具包 (SDK)、開發(fā)工具，有時甚至是完整的軟件平臺，以使 OEM 和一級供應商能夠有效地利用其先進硬件的功能。
這模糊了硬件和軟件供應商之間的傳統(tǒng)界限，價值主張。
轉(zhuǎn)向了全面的集成解決方案。
開發(fā)這些尖端汽車 AI SoC 所需的巨額成本和專業(yè)知識也可能推動半導體行業(yè)的進一步整合或促進更多的戰(zhàn)略聯(lián)盟，因為只有少數(shù)幾家全球參與者擁有在這一最高復雜性和投資水平上競爭的資源。
7，前路展望：汽車芯片的未來軌跡
半導體技術(shù)在汽車中的持續(xù)整合絲毫沒有放緩的跡象。
幾項關(guān)鍵趨勢和新興技術(shù)有望塑造汽車芯片的未來，推動車輛向更高水平的智能化、互聯(lián)化、高效化和自動化發(fā)展。
人工智能和機器學習的更深層次整合：
人工智能和機器學習將遠遠超出當前的 ADAS 和自動駕駛功能。人工智能算法將日益滲透到各種車輛系統(tǒng)中，實現(xiàn)諸如高精度預測性維護（在部件發(fā)生故障前預測故障）、深度個性化人機界面 (HMI)（適應個別駕駛員的偏好和習慣）、增強的車內(nèi)體驗（例如，智能助手、自適應環(huán)境控制）以及更直觀和情境感知的車輛響應等功能。
不斷演進的 SoC 架構(gòu)：集中化、領域?qū)I(yè)化和小芯片 (Chiplets)：
強大的中央高性能計算機 (HPC) 或少數(shù)幾個域控制器管理多個車輛功能（座艙、ADAS/AD、車身電子、動力總成）的趨勢預計將繼續(xù)。
這種整合旨在減少 ECU 的總數(shù)，簡化線束（減輕重量和成本），改善相關(guān)功能之間的通信延遲，并為軟件定義汽車提供可擴展的計算能力。
然而，純粹的集中式模型可能會讓位于混合架構(gòu)，例如區(qū)域架構(gòu)，其中 ECU 根據(jù)其在汽車中的物理位置對功能進行分組。
這可以優(yōu)化布線，提高容錯能力，并管理集成不同系統(tǒng)的復雜性。
小芯片 (chiplet) 技術(shù)是實現(xiàn)靈活強大 SoC 設計的重要推動力。
與設計單個單片芯片不同，小芯片允許將來自可能不同工藝節(jié)點甚至不同供應商的更小、專業(yè)化的芯片（例如，用于 CPU 內(nèi)核、AI 加速、I/O 功能、內(nèi)存控制器）使用 UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express) 等先進互連技術(shù)集成到單個封裝中。
這種模塊化方法為構(gòu)建滿足特定性能和功能要求的各種汽車 SoC 提供了更大的設計靈活性、可能更快的上市時間、更高的良率和成本效益。像 BOS Semiconductors 這樣的公司正在積極開發(fā)基于小芯片架構(gòu)的 ADAS SoC。
無處不在的連接性的影響：5G 和 V2X：
5G 蜂窩技術(shù)的推廣將為新一代互聯(lián)汽車服務提供所需的高帶寬、低延遲和大規(guī)模連接性。
這包括自動駕駛汽車的實時高清 (HD) 地圖更新、復雜的基于云的導航和信息娛樂服務、更多車輛系統(tǒng)的遠程軟件更新以及增強的遠程操作能力。
車聯(lián)網(wǎng) (V2X) 通信將成為未來智能交通系統(tǒng)的基石。
V2X 包括車對車 (V2V)、車對基礎設施 (V2I)、車對行人 (V2P)、車對網(wǎng)絡 (V2N) 和車對云 (V2C) 通信。
通過使車輛能夠與其他車輛和路邊基礎設施（如交通信號燈或危險警告）直接交換有關(guān)其位置、速度和意圖的信息，V2X 可以顯著增強態(tài)勢感知能力，實現(xiàn)協(xié)作感知（共享傳感器數(shù)據(jù)），并促進協(xié)調(diào)駕駛操作。
這有可能極大地提高道路安全，優(yōu)化交通流量，并減少碰撞。
未來的汽車芯片將越來越多地集成專用的 V2X 調(diào)制解調(diào)器（例如，基于蜂窩技術(shù)的 C-V2X）以及處理這些復雜通信協(xié)議和應用所需的安全處理能力。
這種“系統(tǒng)之系統(tǒng)”的方法，即車載計算、邊緣處理、云連接和 V2X 相互作用，將需要專為在更大的分布式計算環(huán)境中無縫集成而設計的芯片。
每輛車的半導體價值和數(shù)量預計將繼續(xù)其陡峭的上升軌跡。這種增長是由所有車輛中電子含量的增加推動的，尤其是電動汽車（需要復雜的電池管理系統(tǒng)、電力電子和電機控制）的快速普及以及 ADAS 和自動駕駛系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。
據(jù)估計，具有 L4/L5 級自動駕駛能力的車輛將擁有比非自動駕駛汽車多八到十倍的半導體含量。這一趨勢凸顯了半導體對汽車行業(yè)未來的戰(zhàn)略和經(jīng)濟重要性。
至關(guān)重要的是，隨著車輛日益互聯(lián)、軟件定義和自動化，網(wǎng)絡安全將從一個重要考慮因素演變?yōu)樗衅囆酒^對關(guān)鍵的設計參數(shù)。防止惡意攻擊、確保數(shù)據(jù)完整性和隱私以及保護通信渠道，將需要將強大的硬件級安全功能（如專用安全協(xié)處理器、加密加速器和安全區(qū)域）作為大多數(shù)汽車 SoC 的標準組件進行集成。
半導體芯片在汽車中的發(fā)展歷程，從真空管收音機最初猶豫的噼啪聲，到復雜人工智能片上系統(tǒng)實現(xiàn)自動駕駛黎明的無聲、閃電般的計算，是一個不斷創(chuàng)新和深刻變革的故事。
在近一個世紀的時間里，這些微小的硅奇跡已經(jīng)從最初的新奇和娛樂功能，演變成現(xiàn)代汽車幾乎所有系統(tǒng)不可或缺的核心。
它們是無形的馬力，是無形的智能，從根本上重塑了汽車本身，也重塑了我們與駕駛、出行以及個人交通概念的關(guān)系。
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