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[零组件/半导体] 一文解析智能汽车芯片类型:MCU、SoC、CIS、ISP

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发表于 2025-6-9 23:11 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 hdy 于 2025-6-9 23:13 编辑

智能汽车中,芯片种类繁多,包括控制芯片,计算芯片,传感芯片,通信芯片,存储芯片,安全芯片,功率芯片,驱动芯片,电源管理芯片,其他类芯片。其中,计算与控制芯片是智能汽车的核心,主要分为功能芯片(MCU)和主控芯片(SOC)。MCU通常只包含一个处理单元,如CPU;而SOC则包含多个处理单元,如CPU、GPU、DSP等。
此外,智能座舱芯片也是智能汽车中不可或缺的一部分。它采用“CPU+功能模块”的SoC异构融合方案,以高通智能座舱主控计算芯片820A为例,该芯片包含四大模块:高性能CPU、支持多个4K超高清触屏显示的GPU、支持8个摄像头传感器同时输入的DSP,以及确保持续移动连接的LTE调制解调器模块。此外,该芯片还可搭载高通深度学习软件开发包,从而集成基于机器学习的先进驾驶辅助系统。
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控制芯片
CONTENT
控制芯片扮演着“大脑”的角色,其主要面向动力、底盘和车身等方向。根据IC Insights数据整理,汽车电子MCU市场始终被瑞萨、恩智浦和英飞凌这三家几乎瓜分。
MCU(微控制器)
功能:负责实时控制,如发动机管理、刹车系统(ESP)、车身电子(门窗、灯光)等。
特点:低功耗、高可靠性,通常基于ARM Cortex-M/R系列或传统汽车MCU架构(如瑞萨RH850、英飞凌TC系列)。
市场占比:占汽车半导体用量的约30%,传统燃油车依赖度高
车身控制芯片主要以8位或32位的MCU芯片为主,其算力要求相对较低。车身控制域在传统车身控制器的基础上,集成了无钥匙启动系统、纹波防夹、空调控制系统等功能,因此主要芯片仍以车规级MCU为主。
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近年来,旗芯微、云途、智芯势头也渐上,下面是三家区域控制器芯片的参数及特性:
旗芯微
FC4150F2M(已量产):Cortex M内核,最高150MHz,2MB P-Flash+256K D-Flash,256K SRAM。
FC7300F8MDT(已量产):Cortex M7内核,2*LS+1,300MHz,8MB P-Flash(支持A/Bswap),256K D-Flash,Flash overlay,最高1216K SRAM,封装为176LQFP-EP或BGA320。
云途
YTM32B1M:M33内核,120MHz,64-144LQFP封装,256K-1MB Flash,符合AEC-Q100G1、ASIL-B。
YTM32B1H:M7内核,300MHz,带2个Lockstep,257/289BGA封装,2M-8MB Flash,符合AEC-Q100G1、ASIL-D。
智芯
Z20K14x系列:基于ARM CORTEX M4F,主频160MHz,2M P Flash+128K D Flash,8路CANFD,6路UART/LIN,满足ASIL-B。
Z20K3xx系列(开发中):基于ARM高端内核,主频320MHz,提供双核至6核选择,满足ASIL-B/D。
传感芯片
CONTENT
传感芯片主要用于探测和感受外界信号、物理条件或化学组成,并将其转化为电信号或其他形式供其他设备使用,如雷达传感器、图像传感器、光电传感器、生物传感器和磁传感器等。其中,车载摄像头的应用最为广泛,它不仅可以辅助自动驾驶,还可以进行车内监控。车载摄像头的核心芯片包括CMOS图像传感器(CIS)和图像信号处理芯片(ISP)。
CIS
在智能驾驶技术快速迭代的今天,车载摄像头已成为汽车感知环境的核心“眼睛”,而CIS则是这双眼睛的“视网膜”。随着自动驾驶从L2向L4,L5级跃进,每辆车的摄像头数量从个位数激增至两位数,高分辨率CIS芯片的需求呈现爆发式增长。
然而,这一关键部件的供应却陷入“一芯难求”的困境。比亚迪“天神之眼”系统的推出、特斯拉全视觉方案的普及,以及全球车企对高阶辅助驾驶功能的追逐,将800万像素(8M)车载CIS芯片的供需矛盾推至风口浪尖。未来,谁能率先实现“像素与产能的双重跃迁”,谁就能在自动驾驶的视觉革命中占据制高点。
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ISP
ISP(Image Signal Processing) 图像信号处理。主要用来对前端图像传感器输出信号处理的单元,以匹配不同厂商的图象传感器。
在感知层,车规级ISP芯片的角色是对图像传感器(如CMOS或CCD)采集的原始信号进行优化和转换,使其转化为质量更高、结构更清晰、色彩更准确、延迟更低的数字图像,为后续的视觉感知、决策控制等系统模块提供关键输入。
在自动驾驶感知系统中,ISP是连接摄像头与计算平台之间的关键纽带。其不仅关系到图像的成像质量,更决定了整套自动驾驶系统的感知精准度与响应速度。
一方面,车载环境复杂多变,对ISP处理算法提出了诸多要求,如:夜间低照、逆光强反差、大雾/雨雪天气下对HDR能力和噪声抑制要求极高;高速行驶中ISP必须实时处理图像流,并保证畸变校正、图像对齐、畸变消除等功能稳定执行;
驾驶员监控系统(DMS)和舱内行为识别系统(OMS)需依赖ISP精确还原面部和眼部细节,支持疲劳预警等功能。
另一方面,随着摄像头在整车中的数量持续增加(L2级配备6颗,L4级配备8颗以上,L5级将超过11颗),ISP必须具备多路视频并行处理能力,且能适配高分辨率(如4K 60fps)图像输入。这种需求推动了高性能SoC集成ISP、独立ISP与AI加速模块的共同演进。
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上图 ISP内部组成
计算芯片CONTENT
计算芯片主要针对智能座舱和智能驾驶芯片。
在当前汽车E/E架构,智能座舱大屏幕、多功能、多模式人机交互功能的算力需求显然是传统的MCU芯片难以满足的,因此SoC芯片毫无疑问是智能座舱芯片主流。
所谓SoC就是系统级芯片(System of Chip),通常集成 CPU、GPU、NPU等多个处理单元,能够支持高性能计算、图形计算、AI计算、音频处理等多项功能,具备强大的计算性能,也是座舱域控制器实现多硬件融合控制的关键。
根据华安证券预测,在2027年,智能座舱SoC市场规模可达50亿美元,国内有望达到15亿美元。
智能座舱SoC当前主要还是有国外大厂霸占,例如NXP的i.MX系列、瑞萨的R系列、TI的Jacinto系列,除此还有一些消费电子厂商,如AMD通过特斯拉进入座舱市场,英伟达、高通也在国内享有盛名,特别是高通8155P在去年长城猫咪事件大放异彩。
国内厂商如芯驰、杰发、瑞芯微、芯擎科技、地平线也加入混战,例如地平线的征程5、芯驰的X9、瑞芯微的RK3588M等。
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上图 地平线发布征程5ISP内部组成
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上图 瑞芯微RK3588M

RK3588M采用8nm先进制程,搭载四核A76+四核A55八核CPU,100K DMIPS CPU架构,具备8K显示/视频、原生7屏显示、6Tops NPU、QNX Hypervisor、原生2路TypeC、双16M ISP以及12路摄像头等特性。适用于汽车仪表、智能座舱、中控系统和信息娱乐域控制单元(DCU)等应用场景。
通信芯片CONTENT
整车通信分为车内通信和车外通信,针对车外通信就有蜂窝数据、卫星定位、蓝牙、无线局域网、超宽带(UWB)及以太网,车内通信就有以太网、CAN、FlexRay、Lin等等。
CAN\LIN芯片主要由NXP、TI、英飞凌、ST和安森美垄断,国内有北京君正,芯力特等;
FlexRay主要有NXP和瑞萨垄断;
以太网PHY芯片有NXP、博通、瑞昱、微芯、TI等国外大厂垄断,国内有科创板上市公司裕太微电子,据说目前1000Base-TI PHY已经有客户导入。以太网交换芯片主要是博通、Marvell 和NXP垄断。
拿CAN芯片来说,控制器局域网(CAN)总线技术已成为不可或缺的通信标准。作为这一领域的核心元器件,CAN芯片的性能直接决定了整个系统的稳定性和可靠性。
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上图 萨科微CAN芯片SL1040S
在汽车电子领域,萨科微CAN芯片展现出独特的竞争优势。现代汽车中,从发动机控制单元到车身电子系统,再到高级驾驶辅助系统(ADAS),各个子系统之间的实时通信都依赖于CAN总线网络。萨科微芯片具备出色的抗电磁干扰能力,能够在-40℃至150℃的极端温度范围内稳定工作,确保车辆在各种气候条件下的可靠运行。



点评

复杂的智能电子系统为故障率埋下伏笔!!!!!!  发表于 2025-6-10 20:52
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