硅为汽车互联网提供动力

技术人员经常过度使用“颠覆性”和“革命性”等词，但汽车设计和制造的最新发展无疑是颠覆性和革命性的。这些变化代表了过去 100 年来交通设计中最重大的变革，这是自汽车早期以来最大的进步，当时蒸汽、汽油甚至电池驱动的汽车混合在同一条尘土飞扬的道路上。整辆车都在大修，这次是用电子设备，把汽车改造成车轮上的超级计算机。

一位宝马工程师感叹，他的团队花了数十年时间设计出具有出色操控性和性能的汽车，但买家首先想知道的是该车是否与他们的手机集成。您可以理解传统汽车设计师的挫败感，因为电子和软件取代了机械设计作为客户选择标准。

梅赛德斯-奔驰、日产、沃尔沃和其他公司都在投放广告，突出其汽车的无线电话充电器、全数字仪表板、防撞系统和 24 声道立体声音响，这绝非偶然。没有人提到马力、转速、骑行、操控甚至“丰富的科林斯皮革”。甚至福特卡车广告也吹捧 12V 插座和内置发电机的数量，而不是卡车的载货能力或牵引能力。GVWR（最大总重量）已经让位于 Teraflops 和 MHz。

电动机、自动驾驶技术、信息娱乐电子产品、基于订阅的服务、售后无线更新和新兴的车对任何事物的通信已经成倍地增加了对半导体芯片和软件的需求。行业分析师现在将汽车电子视为一个独特的类别，本身就是一个子行业，如计算或航空航天。

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这一切都将走向何方？现在强制连接到互联网和云数据中心将汽车制造商的核心竞争力从机械设计转移到软件和芯片。车联网将不再依靠汽油甚至电力，而是依靠数据。这些数据由片上系统 (SoC) 半导体收集、处理、通信和存储。

汽车 SoC 推动需求

世界汽车制造商每年生产约 1 亿辆汽车和卡车。根据研究公司 IHS Markit（2020 年 10 月）的数据，到 2026 年，其中一半以上将包括 15-24 个复杂的电子 SoC 设备，平均每辆车有 23 个 SoC。将这 23 个 SoC 乘以大约 6000 万辆汽车，仅汽车市场每年就会有近 15 亿个复杂的 SoC ——而这距离现在只有 5 年。到 2030 年代初，即 10 年后，需求将增加到超过 20 亿个复杂的汽车 SoC。

车联网代表了自智能手机以来最重要的半导体机遇。其中一些芯片用于高级驾驶辅助系统 (ADAS) 的高调自动驾驶技术。尽管如此，大部分还是用于信息娱乐和远程信息处理，这是几乎每辆汽车都比较熟悉和广泛使用的功能：收音机、GPS 导航、电子仪器、手机集成、发动机管理等等。在由消费者需求驱动的汽车零售市场中，这些都是必不可少的功能——因此，功能前卫的汽车广告也应运而生。

但这项技术仅适用于汽车本身——工程术语中的“端点”。他们背后的基础设施呢？汽车制造商需要充满计算机服务器的巨大房间，这与亚马逊、谷歌、Facebook 或微软不同。

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如果我们假设每 200 辆汽车有一台服务器，那么每年就有 300,000 台服务器。此外，全球各地的城市都在建设基础设施。“智慧城市”技术已经部署在数百万个交通信号灯、高速公路标志、摄像头、路灯、路边传感器和车辆到基础设施网络中，并由无数英里的有线和无线接入点提供支持。汽车将相互通信并与路边基站进行延迟敏感反应。所有这些都需要额外的硅。

然后是软件。保守估计，车载软件堆栈大约有 3000 万行代码。（相比之下，旧版本的 Microsoft Windows 大约有 5000 万行代码。）有人估计，一辆花里胡哨的新车有超过 1 亿行代码。无论哪种方式，它都是一个复杂的、联网的、高可靠性的多处理器系统。

硬件可靠性至关重要，因为汽车制造商将在法律上因任何危险故障而陷入困境。芯片设计人员以故障安全和功能冗余作为响应，其中一个 SoC 有两个或多个内部处理器并排运行，不断地相互检查。这为 SoC 设计增加了更多的硅片和更多的复杂性。

虽然商用现成芯片通常就足够了，但如果汽车制造商设计自己的定制芯片，他们可以从他们的硬件中榨取更多性能，并为他们的软件增加差异化。例如，图像处理神经网络需要非常具体的机器学习特征，这些特征又大又复杂。这种开发的一个例子是最新的 Tesla Dojo SoC，它将来自 Tesla 车队的数百万视频转化为神经网络学习，以改善自动驾驶用户体验。

汽车决策系统最适合使用完全定制的芯片或集成到半定制芯片中的知识产权 (IP) 模块。这意味着 2030 年代初推出的 20 亿个 SoC 中的许多将完全或部分定制，以满足新汽车生态系统的需求。

世界各地的汽车公司都在寻求开发自己的解决方案，这就是为什么许多（如果不是大多数）最终与我们 (Arteris)、Arm 和 CEVA 等公司合作，这些公司为 SoC 授权 IP。我们对汽车市场发展方向的看法基于我们与 30 多家汽车行业客户合作十多年的经验。

数据为王

很难说特斯拉的股价是被高估还是被低估，但无可争辩的是，该公司体现了以电子为先的汽车制造方法。特斯拉的市值被认为是一家硅谷科技公司，这并非巧合。在许多消费电子公司的带领下，它设计了许多芯片并开发了软件。它的核心竞争力是电子产品，而不是金属弯曲。该公司还管理其数据中心服务器。它的汽车始终连接到互联网和特斯拉的服务器，大量数据以地图、娱乐、交通信息、车载传感器收集的视觉数据和软件更新的形式双向流动。这些数据对特斯拉和其他车联网公司具有巨大价值——也就是说，

Mobileye 是另一个例子，该公司利用来自客户的数据，基于领先的软件、SoC 芯片和机器学习技术不断改进其技术。当然，汽车制造商并不是从零开始制造一切，而是依赖于设计和制造主要子系统的供应商和原始设备制造商（博世、大陆、电装、采埃孚、麦格纳等）完善的网络。这些主要是机电设备，例如自动变速器或空调。未来，这些顶级供应商将不得不组建SoC设计和软件开发团队，继续为汽车制造商提供高价值的子系统。如果不是这样，其他拥有更多电子经验的公司可能会取代他们的位置。

虽然车联网还需要很长时间才能成熟，但它已经出现了，它的动力不是电力、氢或汽油，而是数据。数据推动了用户体验的持续改进和演变，消费者愿意为这场革命买单。汽车制造商的核心竞争力正在从发动机和底盘的机械设计转向软件和芯片。车联网是用硅铺成的。

审核编辑 黄昊宇