芯粒技术驾到 汽车“大脑”焕新在即

在智能化发展日新月异的当下，半导体技术领域的创新“浪潮”从未停止澎湃。近期，2025年Chiplet峰会在美国加州举行，多家公司宣布了在芯粒（Chiplet）技术领域的重要进展，包括芯粒系统架构、内存技术革新和互连设计优化。通过推动标准化和增强性能，这些创新正在重新定义芯粒技术在高性能计算、人工智能和其他关键领域的角色。

车规级芯粒系统芯片应运而生

对于非半导体行业人士来说，“芯粒”应该说是一个陌生的概念。《车规级芯粒系统芯片综合研究报告》（以下简称《研究报告》）中有这样的介绍：芯粒是指预先制造好的未封装祼片（Die），通常由第三方研发并经过流片验证，具备特定功能，符合标准接口设计，可授权在不同的芯片项目中重复使用；芯粒系统芯片则是指基于芯粒的系统芯片，采用先进的设计、制造、封装、测试等技术将多个功能各异、电路不同的芯粒快速集成在一个基板上，可满足特定应用的功能与性能需求。而达到车规级，不但要满足汽车电子系统日益增长的功能与性能需求，而且可靠性、安全性、稳定性等指标也需符合车用电子元器件的规格要求。

据了解，新能源汽车的信息化、智能化和网联化发展进程不断加速，这对自动驾驶芯片、智能座舱芯片等高端芯片功能与性能要求越来越高，对芯片产品的迭代周期要求越来越短，对芯片制造成本的要求也越来越严苛。未来，依赖先进工艺和单芯片全功能集成的传统高端芯片研发方式，可能将无法满足新能源汽车的发展需求。在这样的背景下，车规级芯粒系统芯片应运而生，凭借独特的架构和设计，能够实现功能集成与性能升级，为汽车芯片的发展开辟了新的方向。

“芯粒技术有望成为车用高端芯片突破工艺限制和性能快速升级的新途径。”清华大学计算机科学与技术系教授、国家新能源汽车技术创新中心汽车芯片首席专家李兆麟认为。

具体来看，车规级芯粒系统芯片可划分为计算芯粒芯片、控制芯粒芯片、传感芯粒芯片、通信芯粒芯片、存储芯粒芯片、安全芯粒芯片、新能源芯粒芯片7个类别。从计算芯粒芯片这一智能中枢，到控制芯粒芯片对车辆各系统的精准调控；从传感芯粒芯片对外部环境的敏锐捕捉，到通信芯粒芯片实现车辆内外信息的无缝连接；再到存储芯粒芯片对海量数据的可靠存储，以及安全芯粒芯片为汽车信息安全筑起的“铜墙铁壁”；最后，新能源芯粒芯片（含功率芯粒芯片、驱动芯粒芯片、电源管理芯粒芯片等）也对车辆的性能、安全性和可靠性起着至关重要的作用，主要通过对电机驱动系统、车载充电系统、能源管理系统的管理实现能源的高效转换，提升新能源汽车的能源效率和续驶里程。

目前，各大企业和机构都在大力推动芯粒技术在汽车领域的应用和发展。2022年3月，英特尔、超威半导体（AMD）、ARM、高通、三星、台积电、谷歌云、Meta和微软等公司联合推出的Die-to-Die互连标准，主要目的是统一芯粒之间的互连接口标准，打造一个开放性的生态系统。2024年1月，包括丰田、日产、本田在内的12家日本汽车制造商、零部件供应商和半导体公司组建先进汽车芯片研发联盟，重点是利用芯粒技术开发下一代汽车SoC。

作为技术创新和市场推广的主体，企业在车规级芯粒系统芯片领域的积极探索，为整个行业的发展带来动能。2024年1月，英特尔推出全新的开放式汽车芯粒平台，支持第三方芯粒集成到英特尔的汽车相关产品中，打破了传统使用单片SoC的模式。台积电计划2025年底前推出汽车芯粒工艺，完整PDK（工艺设计套件）于2026年推出。2024年9月，瑞萨推出第5代R-CarSoC平台，该平台主要面向高性能应用，AI算达到1000TOPS，采用芯粒技术。

降本增效带来安全和灵活性

致同咨询TMT半导体行业领导合伙人、交易支持服务联席主管合伙人刘波告诉记者，车规芯粒系统可以理解为用芯片堆叠封装解决“算力焦虑”的一种技术路线，其优势主要包括整体提升芯片系统整体算力水平；降低对单芯片设计复杂度及先进制造工艺的要求，降低单芯片的设计和制造所需要的时间和成本；随着芯粒标准化提升，整体实现大型系统功能芯片所需的重复开发和制造减少，芯片标准化提升，实现整体行业技术应用的标准化，为未来汽车之间进行信息传输、互联互通搭建基础。

“芯粒技术对于车载芯片及智能汽车行业的影响，将主要体现在提升汽车算力水平，降低‘算力焦虑’，同时规范汽车芯片标准，为未来汽车互联互通创造外部环境；在标准化验证之后，将有助于降低芯片验证周期，丰富汽车芯片功能及扩展应用场景。”刘波说。

根据《研究报告》，车规级芯粒系统芯片展现出诸多显著优势：首先，有效突破传统封装技术的限制，大幅提升互连带宽，降低封装成本，为汽车电子电控系统提供更为灵活和高效的解决方案；其次，在设计之初便充分考虑汽车行业对环境适应性、实时性、确定性、功能安全、信息安全、低功耗及故障检测与容错等方面的严格要求。此外，车规级芯粒系统芯片的设计方法论——芯粒级IP复用与预制组合，为汽车电子电控系统的快速发展注入新的活力，通过精心挑选和组合不同功能的芯粒，可以迅速构建出满足特定需求的定制化芯片，大幅缩短产品从设计到上市的时间周期。

“芯粒系统属于一个比较新的技术业务，中国芯片制造水平与世界先进水平存在一定差距，但芯片封装能力与世界先进水平差异相对较小，因此在这个主要依赖封装技术的应用领域，我们对未来的发展空间表示乐观。”刘波表示，国内领先的半导体公司例如华为等，已在布局芯粒系统所需要的封装基板、设备和技术投入，着手进行技术验证和测试。虽然过去车规级芯片的国产化率较低，但随着最近几年来的发展，中低端产品的国产化水平不断提升。在芯粒这个新的技术领域，国内外企业其实都处于发展初期，如果整零双方紧密合作，国产芯片将获得更多的“上车”机会。

制定标准还要突破早期发展困境

芯粒技术的发展和进步，需要借助标准的引领、规范作用，以更快速、稳健的推动芯粒技术的产业化和应用。随着关注度的不断提升，芯粒技术的标准研究制定工作近几年陆续启动。ARM公司近期正式推出其芯粒系统架构（CSA）首个公开规范，进一步推动芯粒技术的标准化，并减少行业的碎片化。目前，已有超过60家行业领先企业，如ADTechnology、Alphawave Semi、AMI、楷登电子、云豹智能、Kalray、Rebellions、西门子和新思科技等积极参与了CSA的相关工作，助力不同领域的芯片战略制定并遵循统一的标准。

与通用芯粒相比，车规级芯粒需要充分考虑芯粒在汽车上应用的实际需求。只有有效开展车规级芯粒的标准化工作，才能更好地满足汽车技术和产业发展需要。据悉，国家新能源汽车技术创新中心计划联合清华大学、北京大学、中山大学、哈尔滨工业大学、中科院计算技术研究所等单位组建了车规级芯粒系统芯片专业委员会，秘书处单位为国家新能源汽车技术创新中心，在现有的以高校院所为主的成员单位基础上，广泛邀请整车、芯片、基础软件、工具等企业单位和检测认证机构等事业单位，共同把控标准发展规划，制定系列标准。

根据市场调研机构Market.us的研究报告，从2024年至2033年，芯粒行业的复合年均增长率预计将达到42.5％，到2033年估值将达到1070亿美元；车规级芯粒系统芯片也有望迎来广阔发展空间。

然而，车规级芯粒系统在早期发展阶段不会一帆风顺，还面临诸多挑战。刘波指出，首先是安全问题，芯粒系统由多个芯片构成，在芯片之间互联过程中，需要关注某个芯片失效或某个连接失效，会对整体系统功能及安全性产生影响，由于汽车运行工况较差，发生失效的风险将大幅上升，这是车规芯粒系统发展要解决的首要问题。其次是成本问题，目前在整体汽车市场竞争加剧环境下，汽车厂商对成本敏感度大幅提升，因此在芯粒系统早期发展过程中，存在成本较高的问题，车企需要平衡目前市场竞争情况下的短期成本控制与长期采用芯粒新系统的技术趋势。最后是总需求问题，相对于消费电子产品数以亿计的销量来讲，整车未来采用车规级芯粒系统芯片的规模还有待进一步确认。这可能影响企业外部的市场投资和企业内部的研发投入，从而制约车规级芯粒系统芯片的进一步推广。