7nm國產(chǎn)芯片成功上車，EDA如何賦能 — 西門子EDA對話芯擎科技

汽車智能化趨勢下，未來汽車設計正在發(fā)生翻天覆地的變化。其中，智能座艙作為汽車智能化的焦點，業(yè)界關注度在逐步提升。

一方面，智能座艙直接影響駕乘體驗和汽車安全；另一方面，它可以提供更為豐富的音樂、導航等服務內(nèi)容，為汽車產(chǎn)業(yè)帶來更廣闊的商業(yè)前景和價值空間。

要實現(xiàn)這些完整功能和體驗，智能座艙需要融合多重底層技術。其中，智能座艙SoC作為核心基石與底座，需要具備高算力、多域異構算力等關鍵能力。

7nm國產(chǎn)主控芯片快速上車，EDA功不可沒

日前，首顆國產(chǎn)7nm車規(guī)級座艙SoC“龍鷹一號”正式量產(chǎn)上車，交付車型包括一眾備受矚目的國產(chǎn)新能源汽車品牌的多款車型。

通常，一顆汽車芯片從立項、設計、流片、車規(guī)認證、車型導入驗證到量產(chǎn)裝車，通常需要3-5年的時間。在測試過程中，某些性能、指標不達標時，還需要回到原點，重新進行設計、建模等。而“龍鷹一號”的研發(fā)和量產(chǎn)上車過程卻非常順利，2021年6月，“龍鷹一號”一次性流片成功，并于同年年底前正式推出；2022年12月，“龍鷹一號”實現(xiàn)量產(chǎn)，整個過程可謂一氣呵成。

芯擎科技創(chuàng)始人、董事兼CEO汪凱博士表示：

“龍鷹一號”之所以能夠快速實現(xiàn)量產(chǎn)和上車，主要得益于市場對高性能國產(chǎn)主控芯片的剛需、團隊自身的技術實力，以及汽車芯片當前在全產(chǎn)業(yè)鏈的重要地位。

他強調(diào)，“龍鷹一號”之所以能夠實現(xiàn)快速開發(fā)并通過車規(guī)認證，EDA工具功不可沒?！癊DA就是畫家手上的筆，如果沒有一支好筆，很難完成好的作品”， 汪博士表示，“特別是對于高性能車規(guī)主控芯片，EDA的選擇就更為關鍵、作用也更加明顯?！?/p>

為什么高性能芯片尤為重視EDA工具？

汪博士表示：

一款好的EDA工具可以幫助工程師更高效地設計、仿真和驗證復雜的電子系統(tǒng)；

其次，隨著工藝節(jié)點演進、芯片設計的復雜度和生產(chǎn)流程步驟不斷增加，需要從設計、測試和生產(chǎn)各環(huán)節(jié)對良率進行把控，因此，EDA工具的DFT功能（Diagnosis-Driven-Yield-Analysis診斷驅動良率分析技術）非常重要；

第三，尤其是對于大芯片來說，在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)問題和有效解決問題非常重要，這需要EDA工具能夠貫穿從設計到量產(chǎn)的整個Debug過程。

攜手西門子EDA，實現(xiàn)巨大產(chǎn)品飛躍

汪博士透露，“龍鷹一號”設計過程中，和西門子EDA進行了多方面合作，其中最關鍵的就是DFT和FUSA（功能安全）認證。

我們和西門子EDA進行了非常緊密的合作，尤其在汽車功能安全方面，西門子EDA給予大力支持，使‘龍鷹一號’在最短時間內(nèi)完成了從設計流片到驗證和量產(chǎn)，實現(xiàn)了產(chǎn)品的巨大飛躍。

具體而言，“龍鷹一號”不論在ASIL-D等級的功能安全、車規(guī)級的高可靠性、超大的芯片規(guī)模，還是緊張的項目周期等方面，都對DFT提出了更高的要求。西門子EDA經(jīng)過驗證的DFT工具系統(tǒng)Tessent，作為業(yè)界領先的工具，提供了全方位的支持和服務，對于縮短PFA循環(huán)時間、提升良率起到了很大作用。

此外，在促進芯片合規(guī)性方面，遵守嚴格的監(jiān)管標準對于確保車輛電子系統(tǒng)的安全性、可靠性等方面至關重要。西門子EDA工具在幫助應對復雜的汽車法規(guī)和標準方面發(fā)揮了關鍵作用，使芯片能夠符合ISO26262功能安全和汽車安全完整性等級（ASIL）要求。

汪博士還表示：

目前，國內(nèi)整體在功能安全認證環(huán)節(jié)比較薄弱，要想快速達到車規(guī)認證水平，F(xiàn)USA必不可少。通過與西門子EDA在FUSA安全認證方面的合作，工程師可以根據(jù)行業(yè)特定要求進行設計驗證，能夠在開發(fā)早期識別潛在的合規(guī)性問題，最大限度降低了認證測試失敗的可能性、以及重新設計和延遲的風險。

對標業(yè)內(nèi)旗艦產(chǎn)品芯擎表現(xiàn)如何？

由于產(chǎn)業(yè)基礎較為薄弱，我國高性能車規(guī)芯片市場一直被國際大廠主導。尤其是高算力先進制程的智能汽車芯片，全球范圍僅有少數(shù)巨頭可以提供。芯擎科技的7nm車規(guī)級座艙SoC芯片“龍鷹一號”正式量產(chǎn)上車，意味著擁有先進制程、高算力的國產(chǎn)車規(guī)芯片正式開啟新局面，能夠為中國車企提供全新的選擇。

“龍鷹一號”擁有8核CPU、14核GPU和8TOPS獨立NPU，以及雙HiFi 5 DSP處理器。根據(jù)公開資料顯示，對標國際一線品牌芯片，“龍鷹一號”在關鍵性能參數(shù)方面進行趕超，已經(jīng)具備了一較高下的實力：

● 國際一線品牌CPU算力105KDMIPS，“龍鷹一號”CPU算力100KDMIPS，使用虛擬機支持多操作系統(tǒng)的情況下實際有效算力損耗15%左右；

● 國際一線品牌GPU算力1100GFLOPS，“龍鷹一號”GPU算力900GFLOPS，自行研發(fā)的IP支持多操作系統(tǒng)同步運行，無需虛擬機，用戶實際可獲得算力高于國際一線品牌；

● 國際一線品牌NPU算力小于4TOPS，“龍鷹一號”NPU算力為8TOPS。

此外，“龍鷹一號”通過內(nèi)置雙HiFi 5 DSP，提升了語音處理能力；支持LPDDR5內(nèi)存，最高性能可達6400MT/s，提供51.2GB/s的內(nèi)存帶寬，能夠有效支撐各類娛樂、圖像和AI處理需求。

為了滿足客戶對于更高算力的需求，芯擎科技還設計了雙芯片級聯(lián)方案，通過創(chuàng)新的SE-LINK級聯(lián)方案，能夠實現(xiàn)性能的進一步提升。

根據(jù)安兔兔車機版實測結果顯示，領克06EM-P搭載的“龍鷹一號”測評跑分超過50萬，進一步驗證了芯片性能和設計有效性。

應對艙駕一體趨勢，SoC芯片需克服什么挑戰(zhàn)？

艙駕一體是業(yè)內(nèi)普遍認同的趨勢，對此，車規(guī)SoC芯片主要面臨哪些設計挑戰(zhàn)?

汪博士認為，在艙駕一體應用場景中，SoC芯片設計首先面臨高算力挑戰(zhàn)，需要CPU、GPU和其他專用處理器協(xié)同工作，處理大量的傳感器數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)和控制信號。其次，還需要滿足低功耗、高可靠性、安全性和保密性、多傳感器融合、以及豐富的接口等設計需求。此外，相應軟件要具備良好的可編程性。

“艙、泊、行融合，本質(zhì)上要滿足車企降本增效的需求。對芯片產(chǎn)品來說，需要真正把性價比做得更好，并且，有效的算力提升，才能真正支持‘艙泊行一體’”，汪博士談到，“單芯片‘龍鷹一號’通過對CPU、GPU、NPU、DSP等進行整合設計，實現(xiàn)了對艙、泊、行的融合支持，能夠進一步提供沉浸式座艙體驗，提供包括APA輔助泊車、RPA遠程泊車等全場景泊車在內(nèi)的L0-L2輔助駕駛功能。通過這樣的整合，可以同時實現(xiàn)性能優(yōu)化和成本下降?！?/p>

目前，芯擎科技已經(jīng)在這方面和一些車廠進行試點合作，2024年將會有搭載相應方案的整車陸續(xù)面市。

汽車已進入電動化、智能化深度融合的新時代，國產(chǎn)車規(guī)級芯片將迎來更大的市場機遇。對于國產(chǎn)高端車規(guī)級芯片來說，從自主研發(fā)到產(chǎn)業(yè)落地的進程中，考驗的是從芯片設計到完整方案的量產(chǎn)能力，考驗的是攜手上下游伙伴、加快落地進程的生態(tài)合作能力。

芯擎科技的“龍鷹一號”，從芯片設計到流片、驗證、量產(chǎn)，以及安全認證，通過與西門子EDA緊密合作，加速了產(chǎn)業(yè)落地進程，為國產(chǎn)高端車規(guī)芯片順利上車邁出了堅實的一步。

希望未來有更多賦能高端“中國芯”的合作和應用落地，為高端車規(guī)級芯片發(fā)展注入強大驅動力。