芯片選型不再局限于單一性能指標(biāo)，而是需要從體系化設(shè)計(jì)的視角出發(fā)，綜合考量中央計(jì)算平臺(tái)的高性能SoC和區(qū)域控制器的功能安全MCU需求。

　　我們將深入分析架構(gòu)演進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力、中央計(jì)算平臺(tái)的算力需求、區(qū)域控制器的功能集成與安全特性，以及技術(shù)趨勢(shì)與挑戰(zhàn)，為芯片選型提供系統(tǒng)化的思考框架和實(shí)踐參考。

　　Part 1

　　架構(gòu)演進(jìn)：

　　從分布式到中央+區(qū)域的轉(zhuǎn)變

　　汽車(chē)電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)本質(zhì)上是算力、數(shù)據(jù)和功能的重新分配。

　　傳統(tǒng)分布式架構(gòu)中，數(shù)十個(gè)電子控制單元(ECU)各自獨(dú)立運(yùn)行，功能固化且軟硬件耦合緊密，導(dǎo)致系統(tǒng)擴(kuò)展性差、開(kāi)發(fā)效率低。

　　然而，隨著智能駕駛、智能座艙和車(chē)聯(lián)網(wǎng)功能的快速普及，單點(diǎn)算力已難以滿(mǎn)足多模態(tài)數(shù)據(jù)處理和高階計(jì)算需求。例如，自動(dòng)駕駛需要實(shí)時(shí)融合攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，運(yùn)行復(fù)雜的AI推理模型，而傳統(tǒng)架構(gòu)的分散式算力布局顯然力不從心。

　　集成式架構(gòu)(中央+區(qū)域)架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)“中央計(jì)算平臺(tái)+區(qū)域控制器”的分層設(shè)計(jì)，將高算力任務(wù)集中于中央大腦(如AI推理、多屏交互)，而區(qū)域控制器則負(fù)責(zé)傳感器和執(zhí)行器的就近接入與本地控制。

　　這種“算力上移、驅(qū)動(dòng)下放”的協(xié)同模式，不僅提升了計(jì)算效率，還通過(guò)接口標(biāo)準(zhǔn)化和線束優(yōu)化降低了整車(chē)成本。

　　◎以高端車(chē)型為例，中央計(jì)算平臺(tái)可搭載NVIDIA Thor(算力超1000TOPS)或高通SA8295P芯片，搭配3-4個(gè)區(qū)域控制器(如前艙、左右側(cè)、后艙)，形成“大腦+神經(jīng)中樞”的高效體系。

　　◎而中低端車(chē)型則可能采用“艙駕一體”單芯片(如高通SA8155)結(jié)合2-3個(gè)區(qū)域控制器，實(shí)現(xiàn)性能與成本的平衡。

　　演進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力主要包括算力需求的爆發(fā)、軟件定義的趨勢(shì)以及成本與效率的優(yōu)化。

　　隨著智能駕駛和座艙娛樂(lè)功能的發(fā)展，處理海量數(shù)據(jù)成為關(guān)鍵，如應(yīng)對(duì)多路4K攝像頭輸入和端側(cè)大模型推理的需求，這直接推動(dòng)了對(duì)更高算力的需求。

　　軟件定義汽車(chē)(SDV)趨勢(shì)要求硬件平臺(tái)不僅支持固件在線升級(jí)(FOTA)，還能實(shí)現(xiàn)功能的靈活擴(kuò)展，以適應(yīng)不斷變化的技術(shù)和用戶(hù)需求。

　　● 在成本與效率方面，減少電子控制單元(ECU)的數(shù)量和線束長(zhǎng)度可以降低30%-50%的成本，并提升整車(chē)的集成度，使車(chē)輛設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔高效。因此，在進(jìn)行硬件選型時(shí)，需要根據(jù)車(chē)型定位明確算力分配策略。

　　◎例如，對(duì)于追求極致性能的高端車(chē)型，選擇支持異構(gòu)計(jì)算(包括CPU、GPU和NPU)的系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)是必要的;

　　◎而對(duì)于更注重功耗與成本控制的入門(mén)級(jí)車(chē)型，則傾向于采用集成度更高的單芯片解決方案，以達(dá)到最佳的成本效益和性能平衡。

　　Part 2

　　芯片選擇的思考：

　　算力分層與場(chǎng)景適配

　　1

　　中央計(jì)算平臺(tái)

　　中央計(jì)算平臺(tái)作為全車(chē)的算力核心，承擔(dān)著處理智能駕駛、座艙交互和車(chē)聯(lián)網(wǎng)等高階任務(wù)的重要職責(zé)，其芯片選型必須綜合考量性能、功耗、通信能力及軟件生態(tài)兼容性。

　　● 具體需求涵蓋了多模態(tài)處理能力，

　　◎例如支持高達(dá)4K@60fps分辨率的顯示輸出、多路攝像頭輸入以及語(yǔ)音識(shí)別和意圖推理等AI推理任務(wù);

　　◎高帶寬通信方面，則要求配備如千兆以太網(wǎng)(需支持時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN)、PCIe接口以便連接外部加速器，以及低延遲音頻總線(如A2B)來(lái)滿(mǎn)足高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?

　　◎在生態(tài)支持上，所選芯片需要兼容主流操作系統(tǒng)(比如QNX、Linux)，提供開(kāi)放的應(yīng)用程序接口(API)并具備固件在線升級(jí)(FOTA)功能，以確保系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和未來(lái)的升級(jí)潛力。

　　通過(guò)全面評(píng)估這些關(guān)鍵因素，能夠確保中央計(jì)算平臺(tái)既滿(mǎn)足當(dāng)前復(fù)雜應(yīng)用的需求，也為未來(lái)的功能擴(kuò)展和技術(shù)進(jìn)步提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　“中央大腦芯片選型”，涵蓋智駕芯片、智艙芯片及大算力芯片三大領(lǐng)域，按年份(2021 - 2027)與性能(低、中、高端)進(jìn)行劃分：

　　● 智駕芯片：以 TOPS 為性能指標(biāo)。

　　◎低端如 2021 年的 TDA4(30TOPS);

　　◎中端包括 2022 年的 A1000(100TOPS)、2023 年的 Orin - N 等;

　　◎高端有 2022 年昇騰 610(200TOPS)、2021 年 Orin - X(500TOPS)，2025 年推出昇騰 620 / Pro、J6P 等。

　　● 智艙芯片：以 DMIPS 為指標(biāo)。

　　◎中端如 2021 年 SA8155、2022 年芯擎 SE1000 系;

　　◎高端有 2021 年 SA8295(300KDMIPS)、2024 年 SA8255 等，2023 年推出 MT2715 系等。

　　● 大算力芯片：

　　◎2023 年推出中端 SA8775，2024 年 SM8650;

　　◎高端如 Thor 系列(ThorS 500TOPS、ThorU 700TOPS、ThorX 1000TOPS)、2026 年 SA8397 及中興 A1 等，滿(mǎn)足更高算力需求。

　　芯片選型需緊扣場(chǎng)景需求，避免算力冗余，云游戲場(chǎng)景要求CPU算力達(dá)16K DMIPS、GPU浮點(diǎn)運(yùn)算能力60GFLOPS，而基礎(chǔ)娛樂(lè)功能僅需2K DMIPS即可。過(guò)度追求高算力可能導(dǎo)致成本浪費(fèi)和功耗超標(biāo)。

　　因此，工程師應(yīng)根據(jù)車(chē)型定位(如入門(mén)、中端、高端)和功能配置(如是否支持L3+智駕)制定差異化策略。

　　同時(shí)，軟件生態(tài)兼容性至關(guān)重要，高通和NVIDIA憑借成熟的開(kāi)發(fā)工具鏈和第三方支持占據(jù)優(yōu)勢(shì)，而國(guó)產(chǎn)芯片需進(jìn)一步完善IDE和API生態(tài)。

　　2

　　區(qū)域控制器芯片選型：I/O驅(qū)動(dòng)與功能安全并重

　　區(qū)域控制器負(fù)責(zé)本地化控制與功能集成，其芯片選型聚焦于I/O資源、安全性及實(shí)時(shí)性。

　　以某后艙區(qū)域控制器為例，其需集成電動(dòng)尾門(mén)、座椅加熱/通風(fēng)、懸架控制等功能，對(duì)芯片提出以下要求：

　　● I/O密度：支持多路CAN(12路)、LIN(8路)、GPIO(50+路)，以及高低邊驅(qū)動(dòng)能力;

　　● 存儲(chǔ)與安全：SOA架構(gòu)下Flash需求增至14.34KB(非SOA為8.8KB)，RAM從0.533KB升至0.963KB;需集成HSM模塊和A/B分區(qū)刷寫(xiě)功能;

　　● 算力與功能安全：基礎(chǔ)場(chǎng)景采用Cortex-M33(120MHz，ASIL-B)，高端場(chǎng)景需雙鎖步Cortex-M7(300MHz，ASIL-D)。

　　“區(qū)域控制器芯片選型”，多款區(qū)域控制器芯片的參數(shù)及特性，分為幾個(gè)部分：

　　● 英飛凌 TC389：配備 4 個(gè) TriCore內(nèi)核，運(yùn)行頻率 300 MHz(另含 2 個(gè)檢查核心)，提供 2700 DMIPS，采用 LFBGA - 516 封裝，具備 10 MB 閃存、1568 KB SRAM、1 Gbit Ethernet、12x CAN FD 及 eVita full HSM。

　　●瑞薩 RH850U2A8~16：2 * 400 MHz，達(dá) 3000 DMIPS，LFBGA - 373~516 封裝，8~16MB 閃存、1792 KB SRAM、1 Gbit Ethernet、16x CAN FD 及 eVita full HSM。

　　● 旗芯微：

　　◎FC4150F2M(已量產(chǎn))：Cortex M4 內(nèi)核，最高 150MHz，2MB P - Flash + 256K D - Flash，256K SRAM。

　　◎FC7300F8MDT(已量產(chǎn))：Cortex M7 內(nèi)核，2*LS+1，300MHz，8MB P - Flash(支持 A/B swap)，256K D - Flash，F(xiàn)lash overlay，最高 1216K SRAM，封裝為 176LQFP - EP 或 BGA320。

　　●云途：

　　◎YTM32B1M：M33 內(nèi)核，120MHz，64 - 144LQFP 封裝，256K - 1MB Flash，符合 AEC - Q100 G1、ASIL - B。

　　◎YTM32B1H：M7 內(nèi)核，300MHz，帶 2 個(gè) Lockstep，257/289BGA 封裝，2M - 8MB Flash，符合 AEC - Q100 G1、ASIL - D。

　　●智芯：

　　◎Z20K14x 系列：基于 ARM CORTEX M4F，主頻 160MHz，2M P Flash + 128K D Flash，8 路 CANFD，6 路 UART/LIN，滿(mǎn)足 ASIL - B。

　　◎Z20K3xx 系列(開(kāi)發(fā)中)：基于 ARM 高端內(nèi)核，主頻 320MHz，提供雙核至 6 核選擇，滿(mǎn)足 ASIL - B/D。

　　● 華為赤兔 SoC：面向 VDC 和下一代區(qū)域控制器，2025 年 Q1 量產(chǎn)，全球首款車(chē)控專(zhuān)用 4 合 1 SoC(MCU + MPU + Switch + PHY)，集成 6R52 內(nèi)核 + 4ARM A55 內(nèi)核，算力強(qiáng)大，支持 CAN/LIN/Ethernet(最高 50Gbps 交換能力)，全面支持 TSN 技術(shù)，內(nèi)置 NP 網(wǎng)絡(luò)處理器以解決通信負(fù)載問(wèn)題。

　　目前區(qū)域控制器主流 MCU 為英飛凌 Aurix 系列與瑞薩 RH850 系列，可實(shí)現(xiàn) S2S 服務(wù)代理(算力)、A/B 分區(qū)刷寫(xiě)(存儲(chǔ))及豐富 IO 資源(驅(qū)動(dòng))等需求。

　　國(guó)產(chǎn) MCU 中旗芯微 FC7300 和華為赤兔 SoC 性能較強(qiáng)。華為赤兔 SoC 系列計(jì)劃 2025 年 Q1 量產(chǎn)，考慮取代 S32G3 的 VAVE 方案，下一代架構(gòu)若涉及攝像頭就近接入和處理，也可考慮該系列。

　　隨著線控轉(zhuǎn)向和主動(dòng)懸架等高壓執(zhí)行器的普及，區(qū)域控制器需支持48V電源輸入和高壓驅(qū)動(dòng)接口，傳統(tǒng)12V MCU面臨升級(jí)壓力。例如，英飛凌AURIX TC4x系列針對(duì)48V系統(tǒng)優(yōu)化了電源管理和驅(qū)動(dòng)能力，成為未來(lái)趨勢(shì)。國(guó)產(chǎn)芯片需加速布局高壓MCU領(lǐng)域，以搶占市場(chǎng)先機(jī)。

　　小結(jié)

　　集成式架構(gòu)(中央+區(qū)域架構(gòu))下的芯片選型已從單一性能競(jìng)賽轉(zhuǎn)向體系化設(shè)計(jì)，工程師需跳出傳統(tǒng)思維，從整車(chē)架構(gòu)出發(fā)，平衡中央算力的集中化與區(qū)域控制的分布式需求。

　　中央計(jì)算平臺(tái)追求高算力與生態(tài)兼容性，區(qū)域控制器則強(qiáng)調(diào)I/O密度與功能安全，二者通過(guò)動(dòng)態(tài)算力協(xié)同實(shí)現(xiàn)高效分工，數(shù)據(jù)安全(硬件加密)、功能安全(ASIL-D)和成本效率成為選型的關(guān)鍵約束。