引言：

我們正在經歷一場偉大的汽車革命，這次顛覆性變革將帶來可再生能源、電動化、網聯化、智能化、共享化的高度融合，中國汽車行業迎來百年難得的發展窗口期，新能源充電樁納入新基建，成為國家基礎設施建設的重點。汽車電子助推“新四化”趨勢加速到來，同時，新的產業變革正給汽車電子帶來新的機遇與挑戰！

正文：

2020 年 3 月初，中央部署加快新型基礎設施建設進度，新能源汽車充電樁迎來重大利好，成為新基建重點之一。新能源汽車充電樁作為新基建板塊，最早出現在 2018 年經濟工作會議中。在十三五期間，國家已全面推廣發展新能源產業，其中就包括實現新能源汽車規模應用和加速構建規范邊界的基礎設施體系 / 充電基礎設施體系。一段時間以來，國家持續引導和主推新能源產業發展。

發展新能源汽車是我國從汽車大國走向汽車強國的必由之路，推進充電基礎設施建設是落實這一戰略的有力保障。2015 年至 2019 年我國充電樁保有量從 6.6 萬臺增加到 121.9 萬臺，同期新能源汽車保有量從 42 萬輛增加到 381 萬輛，對應車樁比從 2015 年 6.4:1 下降到 2019 年 3.1:1，充電配套有所改善。然而，從支持我國新能源汽車行業高速發展的要求來看，充電樁配套尚顯不足。

數據來源：澤平宏觀、中國充電聯盟、公安部、恒大研究院

按照“新基建”的規劃，2020 年將計劃新增集中式充換電站超過 1.2 萬座，分散式充電樁超過 480 萬個，到 2025 年建設超過 3.6 萬個充換電站，全國車樁比將達到 1 比 1。賽迪顧問公司發布的研究報告顯示，根據車樁比 1∶1 的建設目標，未來 10 年，中國新建充電樁將達到 6300 萬根，將形成超 1 萬億元的充電樁基礎設施建設市場。

國務院發展研究中心市場經濟研究所副所長王青表示，“新基建”推進新能源充電樁的建設，這將大幅改善新能源汽車在使用過程中的便利性。從某種程度上而言，這將成為我國新能源汽車市場增長的重要支撐力量。汽車是國家的重要支柱性產業，新能源汽車作為我國彎道超車的一個策略，不僅自身發展迅速，現在看來，對能源產業也將帶來革新的機會。新能源汽車、新能源充電樁兩者之間是共同促進和聯動發展的關系。新基建將新能源充電樁建設作為七大發展領域之一，對于新能源汽車和充電樁企業來說都是重大利好?？梢钥隙ǖ氖?，接下去 5-10 年，中國將迎來新能源汽車、新能源充電樁的大發展時期。

數據來源：蓋世汽車

中國新能源汽車市場將帶來半導體新機遇

中國高度重視新能源汽車發展，向燃油車說“再見”的時間或許比大多數人預期來得更快。隨著汽車行業對“新四化”(電動化、網聯化、智能化、共享化)的加速投入研發，中國的汽車工業正經歷著第三次造車浪潮。汽車行業正在深度探討 5G、人工智能，智能網聯、汽車輕量化、新能源、安全與檢測等新型熱點話題。

中國工程院院士李德毅稱，現在智能化越來越重要，加上 5G 和道路的智能化，讓自動駕駛變得越來越可能。過去的自動駕駛可以說主要是單車智能，智能網聯則可以被認為是使能自動駕駛的生態環境?，F在，人車路三個要素結合起來，就是中國的自動駕駛和智能網聯的特色。

伴隨著智能網聯新能源汽車的發展，當前汽車電子已經進入新一輪技術革新周期，汽車電子滲透率及單車價值量都將會得到大幅提升，市場空間超萬億；國內汽車市場作為全球汽車產業引擎，保有量迅速增長。國內市場將在新一輪汽車電子化技術革命中將扮演重要角色，并助力國內產業鏈相關公司快速成長。

什么是汽車電子？汽車電子是汽車電子控制系統與車載電子電器系統的總稱，其中汽車電子控制系統包括發動機電子系統、底盤電子系統、駕駛輔助系統系統與車身電子系統，車載電子電器系統包括安全舒適系統及信息娛樂與網聯系統，六大系統中以信息娛樂與網聯系統、自動駕駛系統技術迭代最為迅速，汽車電子化已然在引導現代汽車技術發展的又一次革命。

從市場角度來看新能源智能網聯汽車時代的半導體機遇，可以看到：

首先，新能源智能網聯汽車電子化程度會越來越高，汽車電子系統市場急劇增長。在 2004 年，僅有四分之一的出廠車輛內置安全氣囊，而配有前裝電動座椅的車輛不足 50%。如今，汽車行業的創新大多出現在電子系統而非機械層面。2007 年到 2017 年期間，汽車電子成本占整車成本比例從約 20%上升至 40%左右，2030 年預計達到近 50%。

數據來源：IHS，德勤分析

其次，汽車半導體供應商正獲益于為控制單元（MCU）、傳感器（Sensor）、存儲器（Memory）等各類半導體需求的大幅上漲。到 2022 年，半導體成本預計將達到每車近 600 美元。根據預測，未來幾年中國汽車主流芯片市場需求將分布在智能座艙、自動駕駛、T-Box 和 C-V2X、網關等應用。

中國汽車半導體的現狀和挑戰

汽車行業對半導體廠商而言并非一個陌生的市場。事實上，許多廠商多年前就已進入了汽車領域。然而，由于客戶規模不足，當時汽車市場并非半導體廠商的重要收益來源，而且流程驗證周期長，與消費電子相比銷量又很低。由于高級駕駛輔助系統、人工智能、數字互聯以及傳感器等汽車電子的需求不斷增加，市場氛圍越來越熱烈，汽車電子在整車設計中的重要性日益加強。

智能網聯和新能源汽車的快速發展推動著汽車芯片市場的格局重構，當前全球領先的車用電子芯片廠商在各功能模塊均有布局。由于 ADAS、自動駕駛、車聯網與車載娛樂服務系統均需要高性能的處理芯片，因此隨著汽車對于駕駛體驗和安全性能需求的快速提升，對應的芯片需求不斷擴大，尤其是 ADAS 和新能源電動汽車領域的頭部芯片廠商參與者眾多。

雖然目前全球頭部汽車芯片廠商對于芯片的布局基本涉及全部的汽車模塊分類，但是由于汽車芯片較長的設計周期和較高的技術壁壘，恩智浦，英飛凌，瑞薩，德州儀器，意法半導體等高端市場供應商能夠相對地專注于不同的產品和細分市場。

 
數據來源：智東西、中信證券

整個汽車芯片呈現國外巨頭壟斷的行業格局。隨著中美貿易摩擦不斷升級，對中國車企引入國外核心技術及核心零部件都增加了障礙。但時勢造英雄，嚴峻的形勢也為中國汽車行業提供了機會，勢必加速中國汽車芯片產業的發展，加快自主研發和創新的步伐。

雖然國內汽車芯片公司面臨市場被巨頭壟斷、進入技術壁壘高、缺乏經驗等種種困難，但也正奮發圖強。幾年前，在中國還找不出幾家做前裝汽車芯片的公司。而如今，突然如雨后春筍般涌現出二三十家，包括地平線、黑芝麻、芯馳等，其范圍涵蓋了輔助駕駛、中控、儀表盤、T-Box、網關、車身控制、電池管理、硬件加解密、激光雷達、毫米波雷達、圖像傳感器和圖像信號處理器等，八仙過海各顯神通。

值得關注的是，除了芯片設計公司正在積極進入汽車芯片開發，一些主流車廠也加入到芯片開發陣營中。其中最吸引眼球的是特斯拉公司，早在 2015 年，特斯拉曾與 Mobileye 合作，采用其芯片 EyeQ3。之后，特斯拉與另一芯片巨頭英偉達合作。而今，特斯拉生出了自研芯片的心思，并取得巨大成功。追隨特斯拉的腳步，國際整車廠豐田、寶馬、大眾、戴姆勒、福特等紛紛以股權投資、合作開發的方式投身汽車電子研發。中國國內比亞迪、上汽、吉利、一汽、東風等也已具備前瞻性視野，以各種形式參與芯片研發，擁抱汽車產業的全新革命——電動化、智能化、網聯化，走進軟件與硬件結合的時代，探索自己的未來。中國整車廠以雄厚財力、應用場景等參與上游芯片設計領域，會更有利于推動中國本土車用芯片設計快速成長。

然而，做芯片難，做汽車芯片更難。汽車芯片無論對國外還是國內芯片設計公司、無論對國際還是中國整車廠，都是比較難啃的一塊骨頭，那么到底難在哪里呢？總結為安全性和可靠性兩大難點。

ISO 26262

ISO 26262 是汽車安全性國際標準，此標準主要定位在汽車中特定的電氣器件、電子設備、可編程電子器件等專門用于汽車領域的部件，旨在提高汽車電子、電氣產品的功能安全。為什么汽車行業對 ISO 26262 如此重視？這是因為每一輛生產出來的汽車上路之后都會融入我們的日常生活，一旦汽車上的軟硬件設備和系統發生失效或故障，都有可能危害到人類的生命與財產安全，后果可能相當嚴重。為了讓人們對汽車安全相關功能有更好的理解，以及指導電子設備和系統設計人員該如何避免這些風險，ISO 組織制定了汽車功能安全管理體系，稱為 ISO 26262。

ISO 26262 為汽車安全提供了一個生命周期理念：管理、開發、生產、經營、服務、報廢。同時標準涵蓋功能性安全方面的整體開發過程：需求規劃、設計、實施、集成、驗證、確認和配置。一句話概括，就是對汽車產品開發和設計來說，從項目最開始階段就需要把安全相關的理念加入到產品規劃和設計中。把安全管理加入到產品規劃和設計的具體做法。

目前，ISO 26262 還只是推薦標準，但在可預見的未來，世界級車廠、包括國內的主流車廠都會要求與安全相關的產品要符合 ISO 26262 標準。中國也積極參與了 ISO 26262 標準的制定，雖然未來 ISO 26262 在中國的執行方式待定，但業界認為強制執行的可能性較大。ISO 26262 對于電子設備和系統制造商是一個保護性措施。ISO 26262 是目前最先進的汽車安全標準，在可能的事故訴訟中，若是由已通過 ISO 26262 標準的電子設備或系統導致的故障，只需承擔有限責任。

我們再來了解下 ASIL，英文全稱是 Automotive Safety Integration Level，中文是汽車安全完整性等級。ASIL 描述系統能夠實現指定安全目標的概率高低。

ASIL 有四個等級，分別為 A，B，C，D，其中 A 是最低的等級，D 是最高的等級。越高的級別，對設計所要求的功能安全性越高，這種要求包括對故障的覆蓋率，設計流程的可追溯，設計軟件的可信賴證明等。舉其中一個例子來說，ASIL A 等級對系統單點故障的覆蓋率要求達到 90%以上；而 ASIL D 等級對系統單點故障的覆蓋率要求達到 99%以上。
 

數據來源：新思科技

AEC-Q100

早年，克萊斯勒、福特和通用汽車為建立一套通用的零件資質及質量系統標準而設立了汽車電子委員會(AEC)，AEC 是“Automotive Electronics Council：汽車電子協會”之縮寫，由主要汽車制造商與美國的主要零部件制造商匯聚一起成立的團體，該團體以車載電子部件的可靠性以及認定標準的規格化為目的。AEC 建立了質量控制的標準。同時，由于符合 AEC 規范的零部件均可被上述三家車廠同時采用，促進了零部件制造商交換其產品特性數據的意愿，并推動了汽車零件通用性的實施，為汽車零部件市場的快速成長打下基礎。

AEC-Q100 主要用于預防產品可能發生各種狀況或潛在的故障狀態，引導零部件供貨商在開發的過程中就能采用符合該規范的芯片。AEC-Q100 對每一個芯片個案進行嚴格的質量與可靠度確認，確認制造商所提出的產品數據表、使用目的、功能說明等是否符合最初需求的功能，以及在連續使用后功能與性能是否能始終如一。AEC-Q100 標準的目標是提高產品的良品率，對芯片供貨商來說，要通過 AEC-Q100，不論是在產品的尺寸、合格率，還是成本控制，都面臨很大的挑戰。

IATF16949

IATF16949 是質量管理體系—汽車行業生產件與相關服務件的組織實施 ISO9001 的特殊要求，IATF16949 只適用于汽車整車廠和其直接的零備件制造商，也就是說這些廠家須直接與生產汽車有關，能開展加工制造活動，并通過這種活動使產品增值。半導體產業鏈中，晶圓廠都需要嚴格按照 IATF16949 標準開展汽車電子的代工。

新思科技汽車芯片和軟件解決方案

隨著新一代汽車應用持續推動市場增長，設計人員面臨著越來越大的壓力，他們需要在滿足功能安全要求的同時，依然能夠實現緊迫的上市時間目標。新思科技完整汽車設計解決方案同時提供復雜的功能安全分析、設計實現和驗證功能。差異化汽車設計產品，如統一功能安全驗證和原生汽車解決方案，使設計人員能夠在規劃和實現階段證明其芯片安全架構達到目標 ASIL 等級。

統一的功能安全驗證解決方案將同類中最佳的故障活動管理技術集中在一個統一的控制中心。早期功能安全分析可以快速識別三模冗余（TMR）和雙核鎖步（DCLS）的候選對象，并對目標 ASIL 指標做出預估。新思科技的原生汽車解決方案提供業界最全面的功能集，可以高效實現和驗證 TMR、DCLS 和故障安全有限狀態機（FSM）等功能安全機制。可執行全面的數字 / 模擬故障注入和仿真，來生成可靠的數據，用于最終分析和匯總。新思科技還提供完整的解決方案來解決可靠性問題，包括電遷移、電壓降、器件老化和強大的冗余通孔插入(RVI)功能。

新思科技統一功能安全驗證解決方案包括：

?    VC 功能安全管理器，這是一款高質量的可擴展和分布式 FMEDA 自動化工具，通過 FMEA/FMEDA 和統一故障活動流程提供最高生產率 
?    TestMAX FuSa，可在 RTL 級或門級執行快速的早期功能安全分析 
?    Z01X?故障仿真器，用于快速、可靠的數字故障仿真 
?    VC Formal?FuSa 應用程序，通過應用形式化過濾來加快故障分類 
?    TestMax CustomFault?故障仿真器，提供高性能模擬和混合信號故障仿真，以實現全芯片功能安全和測試覆蓋率分析 
?    ZeBu?仿真器，用于為使用大量軟件的長時間測試執行故障仿真 
?    Verdi?故障分析，用于調試、規劃和覆蓋，包括與業界領先的需求跟蹤工具集成 
?    Certitude?功能驗證質量管理系統，用于證明驗證流程的穩健性，以支持 ISO 26262 第 8-9 部分的評估。

目前，新思科技提供業界首套完整的用于實現和驗證功能安全機制的原生集成功解決方案，幫助設計人員顯著縮短上市時間的同時，確保安全關鍵的汽車設計的更高結果質量。

汽車技術的加速發展，需要更多的汽車芯片來達到自動駕駛和高級駕駛輔助系統(ADAS)的更高汽車安全完整性等級(ASIL)。新思科技原生汽車設計解決方案通過提供業界最全面的功能集來實現功能安全機制（如三模冗余(TMR)、雙核鎖步(DCLS)和故障安全有限狀態機(FSM)），使設計人員能夠實現其目標 ASIL。

通過原生汽車解決方案，設計人員可以在設計流程早期生成業界首個功能安全意圖，來描述在整個數字設計流程中用作輸入并得到維護的安全機制行為。新思科技原生汽車解決方案整合了多項功能安全技術的完整數字設計流程，這些技術相互配合，最大限度提高效率，其中包括： 
       
?    TestMAX FuSa，在 RTL 級或門級執行早期功能安全分析，并確定 TMR 或 DCLS 的候選對象，以實現目標 ASIL 的單點故障指標(SPFM)目標 
?    Design Compiler? NXT 綜合、IC Compiler?II 布局布線和 Fusion Compiler?設計，插入、檢查并報告已實現的安全機制 
?    Formality?等價性檢查器，在冗余或附加邏輯模塊插入后在功能上驗證 RTL 是否與網表匹配 
?    IC Validator 物理簽核，驗證版圖并報告所有冗余機制均已正確實現

除芯片設計及驗證外，新思科技還提供一系列通過汽車認證的 IP，它們獲得了 ISO 26262 認證，經過設計和測試能夠滿足 1 級和 2 級溫度要求，同時符合 AEC-Q100 可靠性和 ISO 9001 質量管理體系標準。一系列高速接口、處理器和基礎 IP，可幫助汽車芯片公司根據面向 ISO 26262 功能安全性、可靠性和質量的汽車標準定義進行設計和測試。主流汽車芯片公司都在使用這些 IP 來設計車載 SoC，用于 ADAS、MCU、信息娛樂和互聯汽車應用，這些 IP 已經過驗證，能夠加速 SoC 車規級認證。

此外，作為一家跨半導體和整車的汽車電子技術方案領導者，新思科技面向整車廠和零部件供應商提供八大核心技術，包括：系統功能仿真、前期架構設計、虛擬原型設計、線束設計、虛擬故障注入、系統及零部件的軟硬件在環、高性能系統性能與功耗分析，和軟件質量及信息安全。

多年來，新思科技成熟先進的芯片設計工具、符合汽車行業標準認證的 IP 核、驗證、仿真、虛擬原型設計等全套解決方案 ，幫助合作伙伴實現安全關鍵的汽車設計的更高結果質量，幫助其產品實現車規級標準并縮短上市時間。

最新部分合作案例如下：

?    2020 年 1 月，新思科技與保時捷共同編寫了《為數字未來加速汽車開發》白皮書，勾勒最為先進的汽車電子架構開發流程。該白皮書旨在基于保時捷系統工程原則，在現有汽車開發過程中融入新思科技 Triple Shift-Left 方法學。這一方法學可以讓車廠(OEM)憑借車規級 IP 核，以更快的速度將安全性和保障性加入汽車芯片設計之中；通過虛擬原型解決方案，實現最早 18 個月前開始軟件開發，并在整條供應鏈上的開發和測試方面，對軟件安全性和品質進行評估。

?    2019 年 11 月，新思科技與三星攜手交付全面汽車芯片設計解決方案。該解決方案實現了自動駕駛和高級駕駛輔助系統(ADAS)的目標汽車安全完整性等級(ASIL)。作為合作的一部分，三星和新思科技聯手推出了三星的汽車參考流程來滿足安全關鍵型設計的目標 ASIL 等級。基于三星 8LPP 工藝開發的汽車參考流程經過調試，能夠在不同的工藝技術上體現優勢。

?    2019 年 9 月，英飛凌與新思科技合作，英飛凌的下一代 AURIX?微控制器將集成一個全新的高性能 AI 加速器 – 并行處理單元（PPU），而該 PPU 將采用新思科技的 DesignWare? ARC? EV 處理器 IP。

?    2019 年 5 月，新思科技和 Elektrobit 宣布了一項利用虛擬環境加速汽車電子系統開發的合作計劃。雙方正合作將新思科技 Virtualizer Development Kits（簡稱 VDK）、EB 操作系統、開發和測試工具以及互補的專業知識結合在一起，以實現硅前和電子控制單元(ECU)前的硬件可用性和軟件開發。該聯合解決方案加快了系統測試周期，使汽車一級供應商和 OEM 公司能夠從物理系統測試過渡到虛擬系統測試。

?    2019 年 4 月，新思科技與意法半導體合作，建立“卓越中心”，以加快汽車電子系統和軟件的開發速度。該計劃主要為意法半導體“恒星”系列汽車多核微控制器(MCU)提供新思科技 Virtualizer 開發工具包，使汽車系統軟件開發從傳統的物理測試平臺轉向虛擬開發平臺，縮短汽車電子系統開發周期。首個支持 ST“恒星”MCU 系列的 VDK 已經面世。

?    2019 年 3 月，瑞薩電子宣布已經為其高性能汽車 SoC 與任務關鍵型微控制器部署新思科技 Fusion Compiler? RTL-to-GDSII 設計實現解決方案，以便讓市場更快采用下一代汽車設計。Fusion Compiler 在瑞薩廣泛的驗證過程中，為多個量產設計帶來了最佳的時序和功耗(QoR)、更小的面積以及更快的設計收斂速度(TTR)。在初始設計解決方案成功獲得多個重大利好之后，瑞薩開始廣泛部署 Fusion Compiler，希望其汽車設計團隊也能從中受益。

?    2018 年 10 月，新思科技推出支持 TSMC 7nm FinFET 工藝技術的汽車級 DesignWare?Controller 和 PHY IP。DesignWare LPDDR4x、MIPI CSI-2、D-PHY、PCI Express 4.0 以及安全 IP 在 TSMC 7nm 工藝技術實現了先進的汽車設計規則，以滿足 ADAS 和自動駕駛芯片的可靠性及運行要求。推出此項支持 TSMC 7nm 工藝技術的汽車級 IP 進一步擴展了新思科技 FinFET 工藝的 ISO 26262 ASIL Ready IP 解決方案的產品組合，并已被十余家領先的汽車廠商所采用。該 IP 滿足嚴格的 AEC-Q100 溫度要求，為汽車芯片提供高可靠性。此外，新思科技還提供包含故障模式和 FMEDA 報告的汽車安全包，能夠節省設計人員數月的開發時間，并加快芯片安全功能評估。

汽車的高度智能化、網聯化、電子化發展趨勢，使當今的車輛成為一臺聯網的移動計算機，這帶來了汽車行業幾乎沒有什么經驗來處理的問題：網絡安全風險。汽車制造商面臨的軟件問題與運輸公司沒有什么兩樣，他們都面臨著軟件安全所固有的各種挑戰。

新思科技與國際自動機工程師學會（SAE International）聯合發布的《保護現代車輛的安全：汽車工業網絡安全實踐研究》報告顯示，73％的汽車相關從業者表示，他們非常擔心第三方所提供的汽車技術的網絡安全狀況；44％的受訪者表示，他們的企業對上游供應商提供的產品落實了網絡安全要求。新思科技軟件安全部門經過驗證的方法和自動化解決方案，將加強 SDLC 的每個階段和整個軟件供應鏈中的軟件安全狀況，實現安全和品質保障。識別有風險的設計，并控制缺陷和資產漏洞。

包含：

?    設計階段：識別有風險的設計缺陷、控制缺陷和資產漏洞。
?    開發階段：檢測第三方組件、安全漏洞、許可證使用以及代碼中的關鍵缺陷和弱點。

新思科技安全性軟件解決方案還會檢測第三方組件、安全漏洞、許可證使用以及代碼中存在的弱點，可幫助滿足 ISO 26262、MISRA 和其他新興汽車網絡安全標準。  

總結

想象一下，你期待擁有的下一部汽車是什么樣子？汽車還只是你的代步交通工具嗎？很多人期待汽車成為一種生活方式，娛樂、出行、智能應用、自動駕駛……人工智能、物聯網、5G、云的發展，將賦能未來的汽車成為一種全新的智能設備。

像你熟悉的蘋果手機一樣，下一部車或將成為一部裝上四個輪子的大型物聯網設備。而這令人振奮的革命，離不開汽車電子，汽車電子則離不開芯片。新思科技全力支持基于芯片和軟件的汽車創新，由內而外驅動汽車變革——以安全為動力貫穿開發、測試和整個汽車供應鏈、提供車規級 IP 加快硅芯片設計、貫穿整個供應鏈的虛擬原型技術加快軟件開發，保障汽車芯片設計和驗證符合車規級安全性與可靠性標準。

與新思科技一起，開啟汽車芯片設計的全新旅程，期待下一程突破想象的智能汽車之旅！Enjoy the Next Automobile Voyage!

本文參考資料：
-    《半導體：未來浪潮》- 德勤
-    《充電樁：新基建，邁向新能源汽車時代》- 任澤平
-    《疫情全球化對中國汽車產業影響分析》- 蓋世汽車
-    《汽車芯片：從“汽車電子”到“無人駕駛”》- 中信證券