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传统汽车向电动和网联汽车转型的变革趋势下，为半导体厂商带来了巨大机遇。在顺应这两大趋势的过程中，汽车半导体器件的数量越来越多，且飞速增长。传统上，一辆汽车中半导体器件的成本约500美元，而软件定义的电动汽车中，半导体器件成本预估为1500-2000 美元，是传统汽车的3-4倍。
可观的规模和成长空间，自然吸引了半导体厂商纷纷“重注”。意法半导体（ST）就是如此，作为一家拥有广泛产品组合的半导体公司，汽车是其重点关注的市场之一，它也从这种布局中获得了可观的回报。2021财年，汽车和分立器件产品部（ADG）总营收43.5亿美元，贡献了ST总收入的30%以上。与2020年相比，汽车产品分部与功率和分立器件分部的营收增幅均超过30%；从营收分布情况来看，2021年ADG部门70%的收入来自汽车，随后依次是工业(23%)和个人电子产品(7%)。
日前，ST汽车和分立器件产品部(ADG)战略业务拓展负责人Luca Sarica在接受媒体采访时谈到，今年5月在巴黎举行的资本市场日（Capital Market Day）活动中，ST发布了全球战略，并宣布要在2025~2027年成为一家营收超过 200 亿美元的企业，这一使命背后的主要动力就是汽车业务。
电动化、数字化趋势下的汽车半导体
根据Luca Sarica的解释，在汽车电动化和数字化的两大趋势中，除了上文所提到的半导体器件应用空间的数倍增长，还有相应的价值空间的攀升。
在电动化趋势下，电动汽车将新增电驱逆变器、车载充电器、DC-DC变换器和电池管理系统这四大主要电子模块。除去常规电子器件，每辆汽车新增的半导体器件成本达到1000美元。可以说，新增的90% 的电子器件都来源于电源设备。
数字化趋势下，汽车则需要更多的先进微控制器和处理器、视觉系统、V2X和互联以及雷达系统，每辆汽车由此新增加的半导体器件价值预估在350美元左右。
过去几年，ST在电动汽车/汽车电动化领域投入了大量资金，包括投资宽禁带技术和解决方案，如碳化硅、氮化镓等。目前，在碳化硅领域，ST据称是汽车行业首家提供一流解决方案、可帮助用户制造超高能效电动汽车的企业。
同时，在数字化领域，ST支持向软件定义汽车的转型，投资开发了FD-SOI 数字技术，该技术配备有嵌入式非易失性存储器和相变存储器（PCM），是Stellar MCU统一数字平台的主要驱动力量。值得一提的是，Stellar统一数字化平台主要用于满足连接云端的汽车需求，相当于每辆车的“大脑”，ST方面称，该数字平台包含微控制器和微处理器，旨在满足原始设备制造商和汽车制造商对新架构的需求，确保他们能够获得整体功能，能够根据需求将汽车连上云端，更新软件，并运行个性化的软件平台。它是计算能力需求比传统汽车高10多倍的软件定义汽车的基础。
此外，Luca Sarica也强调了产能的重要性，在ST的战略性制造计划中，扩大12寸晶圆产能和宽禁带技术产能非常关键，今年的关键进展包括：7月宣布和格芯在法国建立300mm新厂推进FD-SOI生态系统建设；10月宣布在意大利建立碳化硅衬底综合制造厂等，预计2023年实现8英寸SiC晶圆量产，到2025年SiC产能再提高2倍。
软件定义汽车，改变了什么？
“软件定义汽车带来两个根本性的变化：第一，它创造了新的用户体验。第二，它创造了新的商业价值”， ST ADG 汽车MCU事业部高级总监兼战略办公室成员 Davide Santo认为。
他进一步解释说，一方面，软件定义汽车对车辆进行了再造，可以让用户灵活地使用软件定义功能，并享受更好的性能，包括获得更好的人身安全和联网安全保障。同时，用户还可以不断为汽车添加各种新功能和服务，这样，随着时间的推移，汽车价值得到了不断提升。另一方面，从原始设备制造商的角度来看，汽车的生命周期变长了，带来了更多个性化售后服务的机会，完成了从过去传统的“汽车模式”到无限用途开发周期的转变。这一过程虽然增加了投资成本，但也提供了更高的回报。
那么，从 ST 的角度来看，如何打造强大的软件定义的汽车？Davide Santo认为，软件定义汽车的基础包含三大支柱：首先，要尽可能地保证人身安全，绝不允许任何安全事故发生；其次，要保证信息安全，对于原始设备制造商而言，确保汽车能够追踪和收集数据极为重要；第三，汽车需要能够“面向未来”，这是因为原始设备供应商想要进行无限用途的开发，需要拥有一个面向未来的底层基础，以满足未来对资源、灵活性和应对新挑战能力的需求。
Luca Sarica表示，未来，原始设备制造商的成功在很大程度上取决于是否能够提供软件定义汽车架构所支持的额外特性、功能和服务。为此，他们应该让自己产品的软硬件平台富有特色，从而获得差异化优势。
同时，架构的改变也有助于原始设备制造商和汽车制造商实现两个重要目标：一个是降低应用的总体拥有成本，例如，E/E 架构可以降低线束和车辆组装的成本。二是原始设备制造商需要拥有一个强大的环境，因为未来的汽车用户可能需要更多功能，或是车辆的某些功能需要改进，可以通过连接到云端的无线更新功能来实现，因此可扩展和可升级的软硬件平台至关重要，可以确保上述目标的实现。
硬件平台扮演“枢纽”角色
“我们可以想象在汽车的新架构中，位于汽车外围的所有传感器和驱动设备将聚合和分发的数据传输到中央信息和高性能的计算中心——这个计算中心将在抽象的层面决定该做什么，并部署相关行动”， Davide Santo指出，“软件定义汽车的基本原理其实就是获取实时数据，并分区管理配电，从而将采用软件重新配置汽车运行模式的想法变成现实。”
也就是说，汽车的硬件平台需要发挥“类似于航空枢纽”的功能，就像大型机场中有小飞机降落，由小飞机将乘客和行李重新运往一个更大的国际机场，然后再进行新的长途运输。
Stellar平台就是ST承载“软件定义汽车”理念的独特平台，由负责实时对象控制的微控制器(MCU)和具有应用级能力的微处理器(MPU)组成。其中，MCU系列除了能够以最低的功耗提供最佳的实时性能外，还支持软件隔离/虚拟化、自适应功能安全和先进的数据安全、高速连接和路由、OTA软件无线更新等多重功能；MPU系列不仅可以提供实时性能，还能将算力、人身安全、数据安全和架构进行组合，便于用户灵活添加面向服务的应用和支持人工智能、机器学习的算法。
在ST的通用架构软件集成平台中（如下图），从上到下依次为：高性能的Stellar UP——它能够进行面向服务的应用级计算；接下来是Stellar P/G系列，这是一个实时集成平台，P指的是传统的内燃机和新的动力传动系统，G 指的是网关功能；最下面是专门针对电动化的产品家族Stellar E系列，涵盖高性能计算和驱动。基于统一的架构原则，Stellar系列涵盖高性能计算和驱动应用，还拥有统一的计算引擎、人身安全和数据安全、通信系统和软件工具。
如何应对电动汽车新挑战？
基于强大的平台功能，Stellar MCU 平台能够应对电动汽车的不同挑战：首先，由于汽车配备大电池，会产生海量数据的负担，而Stellar平台能够将更多软件集成到相同的 MCU 中，降低了数据迁移的复杂性，并减少了所需的电缆数量，进而减少了车辆的线束和重量。第二，也是最重要的一个方面——能源管理，该平台能够协调车辆战略，有助于高效开发出精准监控和电池平衡的电池管理系统，同时自身不会消耗太多电力，这是变得更为环保的基础。此外，SiC/GaN的广泛使用能够让车载充电机变得更轻、更小、更经济，通过一颗Stellar MCU就可以控制整个系统，大幅降低系统尺寸和成本。这些技术共同助力了低功耗模式的平台能够高效计算，从而提高了能源管理的效率。
据ST亚太区汽车产品市场及应用负责人郑明发介绍，为了给中国市场提供更多支持，进一步履行对本地市场的承诺，2019年，ST在上海建立了新能源汽车技术创新中心(NEV)，能够为客户提供一个完整的生态系统，涵盖系统设计套件、硬件设计、软件、GUI开发系统、系统功能安全、基准和验证测试报告，以及所有相关文档。三年来，新能源汽车技术创新中心已成功开发了20多个应用解决方案，其中，7个专注于电气化，5个专注于数字化或网络连接，8个支持高能效(Forever-Green)。
在消除消费者对续航里程和充电时间的焦虑，不断提升汽车安全性能，并让汽车成本在可承受范围内应对这些挑战的过程中，NEV发现市场正在采用新的电子电气架构区域(EEA)概念，其特点之一便是电气化应用和智能应用的高度集成。基于此，创新中心除了通过开发启动系统解决方案套件，提供经过验证的基准测试结果，将概念性想法转化为可行的应用解决方案外，还基于可移动、灵活和可扩展的模型方法论，为战略合作伙伴提供量身定制的高度集成的多合一电气化应用解决方案，甚至还可以考虑支持合作伙伴开发专用设备，以提高客户解决方案的性能和市场地位。
汽车芯片“玩法”被颠覆
汽车制造商已经充分了解了统一架构（新的E/E架构）相对于过去分布式架构的优势，他们希望能够采用一个独特的可在不同汽车和子系统进行拓展的单一架构，这将有助于简化软件的采用和开发，确保软件的可扩展性和可移动性。
在未来生态中，汽车制造商将扮演越来越重要的角色，尤其是在软件定义汽车领域，汽车制造商不仅和Tier 1和Tier 2供应商沟通，还直接与ST这样的半导体厂商沟通合作，以确定汽车中所需的器件，从而实现汽车产品的差异化、提供更好的客户体验，并缩短整体开发周期。
大众汽车已经宣布，将基于ST的Stellar系列微控制器架构进行扩展，未来大众集团的所有一级供应商将只使用双方联合开发的芯片（AU1系列），或者ST的Stellar系列标准微控制器。近期，大众旗下软件公司 CARIAD也宣布与ST合作，据了解，旨在共同开发Stellar 平台的一个重要构建模块—— MPU。
“这是一个富有成效的合作。一方面，可以通过CARIAD的软件优势，提供统一软件平台，为大众汽车的转型提供强有力支持。另一方面，可以利用ST满足未来需求的硬件能力”， Luca Sarica指出，“这项合作会成为一个强有力的加速因素，丰富Stellar统一数字平台构建模块的价值。”
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