国芯科技肖佐楠:芯软融合,开放开源——汽车电子MCU芯片发展探讨

6月17-18日,2024首届中国(重庆)智能汽车基础软件生态大会暨第三届中国汽车芯片高峰论坛在重庆召开。本次大会以“基础共筑,开源启航”为主题,由中国汽车工业协会、重庆市经济和信息化委员会、中国电子科技集团有限公司联合主办,普华基础软件股份有限公司、中国电科芯片技术研究院、西部科学城智能网联汽车创新中心协办,西部科学城重庆高新区管委会承办,旨在为我国汽车软件和芯片产业发展搭建高端务实的专业交流平台,分享创新成果,打造产业生态,构建开源、开放、创新的生态体系,助推汽车产业高质量发展。其中,在6月18日上午举办的高峰论坛上,来自苏州国芯科技股份有限公司CEO肖佐楠发表精彩演讲《芯软融合,开放开源—汽车电子MCU 芯片发展探讨》。以下内容为现场发言实录:
国芯科技肖佐楠:芯软融合,开放开源——汽车电子MCU芯片发展探讨
 
我今天演讲的题目是“芯软融合,开放开源”。刚才倪院士高瞻远瞩,已经把CPU包括芯片发展路径做了很好的指引,国芯科技这么多年来,一直是开源指令架构的自主嵌入式CPU践行者,我们也努力在汽车电子芯片领域进行尝试探索。对于汽车智能操作系统和开源基础软件,主要面向SoC以及MCU。SoC除了CPU还集成了更多GPU、NPU的算力,还有不同的其他异构算力,相对于智能操作系统软件的复杂度来说,是一个快速的迭代过程。对于MCU来说,其实也有异构如NUP、DSP等,但它更加通用化,更利于开源软件通用化的实现。
汽车电子MCU芯片规模是在增长,MCU销售额,用量也是在大幅增长当中,国际化MCU厂商里面,三大国际巨头占比超过70%,国内做MCU的厂商过去这些年努力寻求突破,努力在践行中,感谢主机厂给我们大量的上车实践的机会。工业软件的发展,离不开大的数据和算力。汽车的域集中化EE架构演进普遍被大家所认可,这个架构当中,小到空调的体系,大到车身的域控以及跨域融合,都离不开基础的操作系统,汽车又不同于消费类,最终是走向中央计算,再加上大的算力,但是过程是一个相对缓慢的渐进式过程。我个人的观点,我们在开源操作系统结合MCU是最容易的能够成熟稳定落地的,应该更加关注汽车EE架构中几个功能域发展的情况。
动力域里面,传统燃油ECU对MCU需求相对比较稳定了,新能源车电机驱动发展,对MCU功能有增加的需求。车身域可以看到更多只是功能集成化,对MCU还是有一个功能集成的需求。底盘领域,包括制动、转向和悬挂相对来说还是独立的系统,对MCU包括集成化线路发展,是一个增量的需求。回到座舱以及智驾领域,不是减少MCU,我们需要功能更加强大、具有功能安全更强的MCU。MCU无论在汽车的L3到L5级,都是在增量发展,而驾舱一体化方面,需要大算力的SoC,MCU也承担了比较大的作用。MCU的发展是往两个方向,一是域控集成化,无论是什么架构,包括不同体系。二是在安全端执行端,越来越把智能传感、驱动执行功能集成到MCU中,这样带来了一个好处,可以实现通用化,有利于实现软件定义汽车。
在RISC-V指令架构CPU的发展方面,可以看到国内外都有很好的进展,软件生态方面,国际大的第三方工具厂商都对RISC-V有非常好的支持。从国内芯片的视角来说,我们是一个跟随者,我们还很弱小也一直在攀登,现在要探索用什么方法,布局什么核心技术,能够实现未来的PK,或者未来多少年能够跟随着主机厂的发展,可以跟国外芯片厂商并驾齐驱。这个时候就需要主机厂、零部件、芯片、基础软件一起努力,实现基于开源架构硬件和软件长足的发展,实现真正“芯软融合”。
国芯是一直坚持开源CPU指令架构及MCU开放及应用,在汽车应用方面,需要芯片厂商把应用点的MCU做全,如果不这样做,以软件维护来说,否则客户会非常困难。我们始终要尝试做那些被国外芯片厂商所主导而国内厂商涉足很少的芯片。另外,我们应该布局如何进一步掌握关键技术,如基于开源RISC-V架构CPU的域集中化MCU,同时产业链上下游大家是否可以结合在一起,先行做一些尝试。再有我们也在努力尝试RISC-V怎么很好的衔接到原来的CPU,如我们已有的PowerPC架构,最重要的是底层的每一个硬件架构,甚至数据通路,一定要在CPU往前迈进的时候,保持一个一致性。底层的驱动,包括操作系统中间件,对客户来说就可以做到无缝的衔接,没有障碍。公司基于RISC-V的最新款车用MCU CCFC3009PT在明年就会推向市场。
汽车芯片产业往前发展必须要努力探索的,一是CPU架构,未来不能一直跟随, CPU发展上应该选择什么路径?二是工艺这条路上,原来一直是跟随国际主流厂商,未来应该怎样选择?在车的每一个域,其实都会用到人工智能,我们叫边缘测人工智能,AI的运算要实时回写参数,也要回读参数,这个数据量越来越大,原来的芯片存储架构可能就会存在问题,相对来说在带宽和速度上不适应大数据量实时的操作。RRAM作为一种新型的存储架构读写速度很快,我们可以尝试探索。国外的一些大的芯片厂商大家布局了很多年在新型嵌入式存储器技术,如恩智浦尝试推出16nm FinFet 嵌入式MRAM的产品,英飞凌是28nm的RRAM产品,意法半导体在18nm FD-SOI 嵌入式PCM方面与三星合作,国芯科技则在22nm RRAM方面与知名芯片工艺厂商合作。另外,在感知端和执行端也越来越需要把MCU做集成化,这个领域我们做了大量尝试,我们把这些混合信号产品逐步融入到MCU发展当中去,如正在几个国内车厂落地装车的安全气囊点火芯片,以及我们即将推出的门控驱动、阀驱动和无刷电机驱动芯片等,与MCU结合为用户提供更多集成化和通用化功能,未来附加软件标准化,给用户提供更有价值的产品,这是我们在混合信号上面的布局和探索。
作为MCU发展核心技术的掌握,公司首先尝试的就是高性能的基于开源指令架构嵌入式CPU,其次是功能安全设计方面,特别功能安全是不能离开应用的,不可能把整个MCU的每一个全部设计成功能安全最高等级,一定是基于软件系统共同的发展,才能做好功能安全高等级的MCU。
国芯是过去和未来都会努力在中高端应用领域尝试把MCU能够为主机厂商提供更有竞争力的产品,而且比较好的是在推出这些产品后,在一年左右的时间能获得上车应用。回到人工智能,在车的人工智能应用,公司先做好一些技术铺垫和积累,首先是在工控的芯片进行尝试,这些技术都可以很好的用到未来车的边缘侧,比如下面这两款基于RISC-V CPU架构的带有NPU处理能力的MCU , 我们尝试把NPU功能和高性能RISC-V做很好的结合。CCR4001S是一款用于家电领域的MCU,主要用于优化能耗管理和寿命预测。CCR7002E则是一款基于高性能64位RISC-V CPU的处理器,用于推进在工控AI核心板以及储能AI核心板的应用。总之,在汽车领域我们也要拥抱人工智能,同时需要有标准化软件来配合。
最后,“芯软融合,开放开源”,我们跟中电普华一直携手合作,“小满”非常好,是成长和发展,未来会有丰富的收获。我们应该选择可以比较好成熟落地的应用领域,我觉得首先就是MCU的域控领域,国内厂商在消费工业领域MCU做了很多场景探索,软件+硬件芯片成熟度可以尽最大可能在推向汽车域控领域,这些需要我们大家一起努力,从小满到丰收,未来一定能够实现!我们有这个信心,以上是我今天的分享。谢谢!

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