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一場圍繞汽車級芯片制程工藝的“搶灘登陸戰(zhàn)”正在打響。
就在臺積電宣布推出7nm制程汽車級芯片的同時，NXP打算在2021年推出基于5nm制程的下一代高性能汽車計算平臺。
NXP與臺積電在未來5nm制程的合作，與目前NXP量產(chǎn)的16nm制程芯片相比，對汽車行業(yè)來說是一個重要的飛躍。要知道，傳統(tǒng)汽車芯片與消費類電子相比要落后幾代。
更高的密度和功率效率的5nm工藝是針對高級別駕駛輔助和自動駕駛應(yīng)用。上個月，恩智浦宣布，它正在與法國多核處理器制造商Kalray合作開發(fā)下一代芯片，這將需要先進工藝支持。
臺積電花了三年時間實現(xiàn)7nm工藝適用于通用汽車芯片設(shè)計，與之相比，5nm將比其性能提高20%，功耗降低40%。然而，早期成本要高出三分之一，但對于需要更多功能安全設(shè)計的5nm制程來說，其潛在意義甚至更大。
“NXP的目標(biāo)是提供基于臺積電5nm工藝的一流汽車處理平臺，跨領(lǐng)域的一致性架構(gòu)，在性能、功耗和安全性方面塑造差異化。”NXP執(zhí)行副總裁兼汽車業(yè)務(wù)線總裁Henri Ardevol表示。
有業(yè)內(nèi)人士表示，臺積電與恩智浦的新合作，證明了汽車半導(dǎo)體將在短短數(shù)年時間從簡單的微控制器發(fā)展到與其他行業(yè)應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹?fù)雜高性能處理器階段。
按照計劃，NXP的5nm汽車級芯片的首批樣品預(yù)計將于2021年開始向主要客戶提供。這也是宣布5nm汽車級芯片歷史性時間點的企業(yè)。
從一場世紀(jì)收購戰(zhàn)說起
兩年前，一場汽車芯片行業(yè)的世紀(jì)收購戰(zhàn)以戲劇性的失敗告終。主角分別是高通(Qualcomm)和NXP，彼時，后者仍是汽車芯片行業(yè)的老大。
如果這項440億美元的交易獲得批準(zhǔn)，大的移動芯片制造商高通將成為大的汽車芯片制造商。
此舉將使高通的芯片業(yè)務(wù)擺脫已經(jīng)步入下行周期的智能手機市場，并加強高通的無線專利授權(quán)業(yè)務(wù)在汽車行業(yè)的占有率。
更重要的是，高通和NXP的組合，將給已經(jīng)白熱化競爭的汽車芯片市場帶來更多不確定性因素。但，現(xiàn)實從來都是比理想更骨感。
一年之后，英飛凌宣布以每股23.85美元現(xiàn)金收購賽普拉斯半導(dǎo)體公司，借此搶走了NXP保持?jǐn)?shù)年的汽車芯片老大寶座。
當(dāng)然，因為收購失敗，高通向NXP支付了20億美元的分手費，這相當(dāng)于后者全年收入的21%。然而，NXP卻因此耽誤了寶貴的兩年光陰。
在高通提出收購之前，2017年第三季度，NXP的總收入為22.8億美元，其中41%來自汽車芯片，同比增長11%。
2018年，排名半導(dǎo)體企業(yè)營收規(guī)模第十名的NXP收入90億美元，增速僅有3.6%。到了2019年第二季度，NXP實現(xiàn)收入22.2億美元，與上年同期相比下降了3%。
這些看起來不太理想的數(shù)據(jù)背后，是汽車芯片行業(yè)幾乎隔幾個月就會發(fā)生一些明顯變化的“異象”，這在過去幾十年都很少見。
隨著汽車行業(yè)加速進入智能化時代，塵封數(shù)十年的汽車芯片市場格局被打破。Mobileye、英偉達、地平線等等新進入者搶占新周期先機。
過去，一顆芯片吃遍汽車市場的時代也已經(jīng)宣告結(jié)束。
AI芯片的本地化研發(fā)創(chuàng)新、汽車制造商對芯片的重視、市場需求的多元化等等因素，讓NXP、TI、瑞薩等傳統(tǒng)汽車芯片巨頭有些“吃力”。
而被高通耽誤幾年時間的NXP，或許也清楚，對于曾經(jīng)的行業(yè)老大，未來的市場打擊還會更為猛烈。
就在今年初的CES展上，高通發(fā)布了第三代驍龍汽車駕駛艙平臺，建立在驍龍602A和820A之上，并將產(chǎn)品線劃分為適應(yīng)高中低端三層市場需求。
這是要“通吃”未來汽車智能座艙市場的姿態(tài)，高通稱這個新平臺是“汽車行業(yè)首次宣布的可伸縮的基于人工智能的平臺”。
“這是NXP無法提供的。”在高通看來，自己可以為不同的汽車制造商的不同層次的產(chǎn)品開發(fā)提供支持。這讓曾經(jīng)在汽車中控臺叱咤風(fēng)云的NXP，情何以堪。
更要命的是，高通還首次對外發(fā)布了全新Snapdragon Ride平臺，提供可擴展的開放自動駕駛解決方案，包括安全系統(tǒng)級芯片、安全加速器和自動駕駛軟件棧。
正如此前高通汽車芯片負責(zé)人在接受采訪時表示，NXP在汽車市場上以產(chǎn)品的多樣性而聞名。但說到車載信息娛樂市場，我們從沒想過NXP會是我們的競爭對手。
如今高通已經(jīng)在7nm汽車SoC上占據(jù)優(yōu)勢。第三代驍龍汽車系列芯片中，SA8155就是主打7nm，預(yù)計今年達到量產(chǎn)水平。相比目前主流的16nm汽車芯片，優(yōu)勢將不只是一代差距。
B計劃，開始顯現(xiàn)成效
市場環(huán)境的劇烈變化，對于所有身處其中的企業(yè)都是公平的，但如何應(yīng)對，卻體現(xiàn)出了各自的當(dāng)家本領(lǐng)。
據(jù)一些NXP的員工透露，當(dāng)前的經(jīng)濟狀況已經(jīng)讓管理團隊感到恐慌，內(nèi)部也已經(jīng)開始彌漫裁員的氣氛(尤其是高通收購交易失敗后，內(nèi)部士氣低落)。
此外，由于公司薪酬競爭力不高，對于能否跟得上汽車行業(yè)新的強大競爭對手存在很大的不確定性。同時，典型的歐洲企業(yè)風(fēng)格，對于市場變化的應(yīng)對太慢。
甚至有一些人表示，整個公司的管理層更像是一個“好老男孩俱樂部”。尤其是對于信息娛樂系統(tǒng)業(yè)務(wù)板塊(此前收購的飛思卡爾)的下滑，一些NXP美國公司的員工甚至開始懷念2012-2015年前任CEO Gregg Lowe的時代。
“重要的是，NXP把業(yè)務(wù)搞得一團糟，以至于未來的機會都被競爭對手搶走了。”一些員工表示，尤其是從iMX6到iMX8，中間正好經(jīng)歷高通的收購，使得產(chǎn)品研發(fā)進度出現(xiàn)變數(shù)。
更要命的是，上述員工表示，那段時間一些管理層的動機就是讓財報數(shù)字看起來不錯，然后賣掉公司，拿到獎金，這不是一家公司長期持續(xù)增長的良方。
不過，一項B計劃也就此開始進入正式執(zhí)行階段。對于NXP來說，這是挽救自己的機會，再晚一點，恐很難想象后果。
去年，NXP宣布和Kalray(一家成立于2008年，早期服務(wù)航空航天領(lǐng)域的并行計算芯片廠商)合作開發(fā)下一代自動駕駛計算平臺。
雙方合作的目的正是彌補NXP的軟肋，為客戶提供從目前L2級(不過，行業(yè)普遍認(rèn)為NXP的S32在處理L2級時也只能勉強夠用)到L3、L4甚至L5級的計算平臺。
按照NXP的計劃，未來將Kalray的大規(guī)模并行處理器陣列集成到自己的BlueBox中央域控制器。Kalray的MPPA處理器將處理自動駕駛的感知和建模階段，使用傳感器融合、目標(biāo)檢測和其他人工智能技術(shù)對汽車周圍環(huán)境進行建模。
NXP的芯片則負責(zé)處理自動駕駛的另一個主要環(huán)節(jié)：路徑規(guī)劃。這意味著根據(jù)周圍的環(huán)境繪制車輛應(yīng)該走的路線，然后告訴車輛應(yīng)該在哪里以及如何駕駛。
一年后，NXP宣布對Kalray戰(zhàn)略投資800萬歐元(約合900萬美元)，加速開發(fā)安全、可靠和可伸縮的智能計算處理解決方案。
而新一代的NXP BlueBox自動駕駛參考平臺與NXP的S32系列安全汽車處理器和汽車級Layerscape®處理器將整合Kalray的MPPA©智能處理器。
同時，未來芯片的競爭將不再只是硬件，軟件也很關(guān)鍵。
隨后，NXP宣布與嵌入式安全領(lǐng)域公司Green Hills建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，專注于量產(chǎn)級ADAS和自動駕駛應(yīng)用。
合作的目的是搭載Green Hills的INTEGRITY實時操作系統(tǒng)(RTOS)，擴展圍繞NXP現(xiàn)有S32系列的ADAS和中央計算系統(tǒng)的生態(tài)伙伴。
Green Hills將其完整的RTOS技術(shù)作為雙方自動駕駛軟件平臺的安全核心，這也是嵌入式行業(yè)中認(rèn)證高的RTOS之一，其已經(jīng)通過ASIL D和SIL 4認(rèn)證。
此外，早前NXP還收購了汽車以太網(wǎng)子系統(tǒng)技術(shù)提供商OmniPHY。后者的接口IP和通信技術(shù)與NXP的汽車產(chǎn)品組合將構(gòu)成汽車以太網(wǎng)的一站式解決方案。
而NXP的另一大優(yōu)勢就是安全網(wǎng)關(guān)芯片。
此前，NXP推出的S32G芯片，性能是NXP當(dāng)前類似芯片的15倍，同時降低了功耗。S32G將被用于所有新網(wǎng)關(guān)不僅在汽車傳輸數(shù)據(jù)，而且利用數(shù)據(jù)支持的高級駕駛員輔助系統(tǒng)以及服務(wù)在線診斷到更新軟件的云。
S32G基于Cortex-M7微控制器和Cortex-A53微處理器的鎖步集群，可以支持ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)，還配備了專用的網(wǎng)絡(luò)加速器和加密核心，可以在車內(nèi)通過CAN、以太網(wǎng)和其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和保護數(shù)據(jù)。
該芯片集成了20個CAN接口，而當(dāng)前這一代汽車網(wǎng)絡(luò)芯片只有8個。該芯片還具有4個千兆以太網(wǎng)接口，在當(dāng)前的網(wǎng)關(guān)處理器范圍內(nèi)從100兆以太網(wǎng)增加到4千兆以太網(wǎng)。
它還支持嵌入式電子產(chǎn)品的高功能安全標(biāo)準(zhǔn)ASIL-D，高于上一代的ASIL-C。NXP表示，已開始向包括奧迪在內(nèi)的早期客戶供應(yīng)這種新型芯片。
更為重要的是，S32G是該公司S32平臺的一部分，該平臺基于一個通用的架構(gòu)，因此客戶可以將軟件從上一代轉(zhuǎn)移到下一代平臺，并重用高達90%的軟件開發(fā)工作。
面子、里子都很重要
但，這些還不夠“性感”。
芯片技術(shù)的發(fā)展，一直遵循著摩爾定律，即當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。汽車芯片從90nm-16nm的過程中，一直能夠連續(xù)兩年迭代發(fā)展。
然而，這還不是終點。
“汽車應(yīng)用一直要求高水平的質(zhì)量，隨著ADAS和自動駕駛技術(shù)的逐步成熟，現(xiàn)在也需要強大而高效的計算能力，以使人工智能推理引擎能夠感知道路和交通狀況，幫助實時做出決策。”臺積電研發(fā)與技術(shù)開發(fā)高級副總裁侯凱文博士表示。
隨著智能汽車對性能更高、更復(fù)雜的汽車級SoC的需求在未來幾年迅速增長，上游芯片制造商需要加快更先進制程工藝的車規(guī)級導(dǎo)入。
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進步，40nm、16nm技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)匹配L1、L2需求的汽車芯片。為了滿足2級及以上的需求，主流的汽車芯片也在向7nm及以下挺進，這也將帶來成本和性能的提高。
比如，Mobileye在2018年發(fā)布的第五代SoC EyeQ5，用于全自動駕駛。該芯片就是基于將在2021年開始量產(chǎn)的汽車級7nm制程。
英偉達發(fā)布的下一代自動駕駛汽車平臺DRIVE AGX Orin。它提供200個TOPS的性能，是前一代Xavier的7倍。DRIVE AGX Orin預(yù)計將于2022年在三星的8nm LPP工藝上開始大規(guī)模生產(chǎn)。
對于NXP來說，2021年推出基于5nm工藝的下一代汽車級芯片，將是一次重新站到汽車芯片行業(yè)“制高點”的絕佳機會。
目前，汽車業(yè)務(wù)不僅占NXP全部業(yè)務(wù)的一半以上，而且是“一個增長領(lǐng)域”。NXP的高管在過去一年時間曾多次強調(diào)對開發(fā)下一代雷達、電池管理和駕駛安全系統(tǒng)的興趣。
即使面臨很多不確定性因素，NXP追求汽車創(chuàng)新的戰(zhàn)略似乎也是明智的。這或許得益于新上任的公司首席執(zhí)行官庫爾特·西弗斯(Kurt Sievers)。
自2018年9月以來，Sievers一直負責(zé)管理NXP的所有業(yè)務(wù)線。他于1995年加入NXP(當(dāng)時還是飛利浦半導(dǎo)體)，先后在多個市場部門擔(dān)任市場營銷、產(chǎn)品定義和開發(fā)、戰(zhàn)略和綜合管理職位。
2015年，他在NXP和飛思卡爾的合并中發(fā)揮了重要作用，使公司在汽車半導(dǎo)體和安全邊緣處理領(lǐng)域發(fā)揮了突出作用。在盈利的細分市場保持、繼續(xù)開發(fā)高度差異化的業(yè)務(wù)是Sievers帶領(lǐng)NXP進入下一個篇章的雙軌路徑。
當(dāng)然，這是一步險招。
對于任何一家企業(yè)來說，想要繼續(xù)在汽車行業(yè)生存下去，必須能夠比競爭對手更快地前進，努力跟上快速變化的行業(yè)形勢，在成本和性能上進行規(guī)?；诩夹g(shù)上不斷行業(yè)。
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