自研车芯？我不同意

7月20日大众汽车集团旗下软件公司Cariad将与意法半导体合作开发用于汽车的系统级芯片（SoC），并交由全球顶级芯片制造商台积电进行制造。

而在此之后不久，美国时间7月20日，在特斯拉第二季度财报电话会议上，CEO埃隆·马斯克特表示斯拉没有必要自己制造芯片，会和供应商合作，特斯拉已经使用了大量定制芯片。同时，特斯拉也在通过改写软件、把多种功能集合起来等方式，来减少芯片使用、应对芯片供应问题。

两种不同的发展方向有什么本质区别？下面一起来探讨一下

01特斯拉：没有必要自己制造芯片

1、自动驾驶芯片

早前在2014年的时候，特斯拉还是使用的Mobileye 新一代辅助驾驶芯片EyeQ3，但自从2016年特斯拉Model S撞卡车事件发生后，特斯拉与Mobileye分道扬镳，并转向了英伟达Drive PX 2的怀抱。但即便是号称超级车载电脑的Drive PX 2也没能成为马斯克眼中的“完美自驾芯片”，依然存在着高成本、高功耗，算力还无法完全满足需求这三个问题。想要实现马斯克理想中的FSD，自研芯片可以说是必然趋势，因此特斯拉也成为了第一个专门为自动驾驶开发芯片的OEM。

FSD芯片全称为full self-driving芯片，该芯片的设计和规划始于2016年，也就是说当还在与英伟达处于“甜蜜期”的时候，特斯拉就已经开始悄悄自研芯片了。

FSD芯片项目由半导体业界传奇人物、有着硅仙人之称的吉姆 · 凯勒以及Pete Bannon还有其他架构师牵头，并于2019年4月正式发布。Pete Bannon在发布会上透露了芯片研发的过程，我们也由此知道，FSD芯片开发过程经过18个月，于2017年8月第一版流片，2017年12月芯片返回，点亮，最终在2019年3月和4月分别在Model S & X以及Model 3上批量交付。

从架构上来看，FSD芯片不但有传统的CPU和GPU部分，还加入了特别定制的NNP（Neural Network Processor）、ISP等部分，共同组成了一个庞大的SoC芯片。其中CPU采用的是Cortex-A72架构，三组、每组4个核心，一共有12个核心，最高运行频率为2.2GHz，这部分处理器核心用于通用的计算和任务。GPU方面，特斯拉设计了一个支持FP32和FP64的GPU模块，主频最高1GHz，最高计算能力约为600GFLPS。

在芯片封装的左边是运行内存颗粒，镁光的 LOGO 和颗粒序列号清晰可见——而序列号就是颗粒的身份证号，可以通过序列号查询出颗粒的具体规格。

首先，根据第一行序列号，这是一颗 2018 年第二周生产的颗粒（8表示2018，B 表示第 4 周，镁光只在双数周进行颗粒封装），然后这是一颗 D-Die 颗粒（D 代表 D-Die，属于镁光产品线中性能相对一般的型号）， 77 分别代表芯片生产地和封装地，7 代表中国台湾（5 代表中国大陆）。

第二行序列号相对更复杂，我们登陆了镁光的官网，输入第二行序列号进行解密，然后得到了颗粒的详细编码，根据这一行编码，我们可以得知颗粒的详细规格。

其中MT 代表 Micron Technology，镁光科技的名称；53 代表这是一颗 LPDDR4 颗粒；D 代表 1.1V 的工作电压；512M 表示单颗颗粒的容量为 512MB；32 表示单颗粒位宽为 32bit，D2 表示这款颗粒是双层封装，也就是单颗体积里面有两颗 512MB 的颗粒，总容量 1GB；DS 是包装编号；046表示这款颗粒的工作频率是 2133MHZ；第一个 A 表示Automotive，车用颗粒；后面的 AT 表示 Automotive Temperature，符合车载工作温度要求；最后一个 D 依然表示这是一颗 D-Die 颗粒。

也就是说，特斯拉硬件 3.0 实际上是拥有 4GB（考虑双系统冗余）128bit 2133MHZ运行内存的，这个技术规格并不算顶尖——但那是与消费级电脑相比，与车载运算系统比，其实可以算是顶尖级别的了。

在 FSD 芯片的左下角是一颗闪存芯片，上面没有 LOGO，但是有一串序列号——这是东芝闪存颗粒特有的序列号。

东芝官网没有查询入口，我们在美国商业资讯网 businesswire.com 上面找到了 2017 年 12 月的一则供应链新闻，里面提到了这款闪存的型号 THGAF9G8L2LBAB7，是一款满足车载娱乐系统和 ADAS 系统工作需求的 UFS 2.1 高速闪存，容量为 32GB。

32GB 应该算是一个不大不小的数目，但用于承载操作系统和深度学习模型已经足够了，因为自动驾驶硬件上面的存储芯片并没有多媒体存储的需求。

在两块 FSD 芯片的下面，是一块印着 M 字 LOGO 的芯片——这是顶级网络芯片公司 Marvell 的 LOGO，根据上面的产品编号，我们也在谷歌上找到了相对应的芯片，隶属于千兆级别的有线网卡系列，最大传输速率为 128MB/s，其他的用途我们并不清楚。

碳化硅

据上海汽车报报道，碳化硅用在车用逆变器上，在相同功率等级下，全碳化硅模块的封装尺寸显著小于硅模块，同时也可以使开关损耗降低75％。在相同的封装下，全碳化硅模块具备更高的电流输出能力，支持逆变器达到更高功率。对于车载充电器和快速充电桩，碳化硅半导体与传统硅器件相比，在充电过程中减少了能量损失，也减少了所需电容和电感的数量。

自2018年在 Model 3中采用了 SIC MOSFET逆变器之后，2020年推出的Model Y的动力模块后轮驱动也采用了SiC MOSFET。而2021年推出的Model S Plaid速度更是超越了布加迪，仅2.1秒就可以完成零到百公里加速，最高时速可达322km/h。

1）主逆变器

特斯拉是第一家在其Model 3中集成全SiC功率模块的车企，工程设计部门直接与意法半导体的合作，特斯拉逆变器由24个1-in-1功率模块组成，这些模块组装在针翅式散热器上。

Tesla的逆变器里面拆解出来的SiC的器件

之前两siC供应商纷纷宣布进入特斯拉的供应链，大家可能都没注意这个变化是很快的，德国芯片制造商英飞凌(Infineon)宣布，其功率器件产品获得特斯拉汽车（Tesla）采用，供货将用于新款Model 3车型。

2）TPAK

特斯拉不仅与功率半导体厂商共同探讨新功率芯片的选择，还与一些先进封装技术公司合作新封装的开发。

TPAK外观。此版本由意法半导体生产

TPAK不包括引脚的塑封部分尺寸为20mm x 28mm x 4mm，其中不仅可以装入碳化硅MOSFET裸芯片，还可以选择IGBT或者氮化镓HEMT作为其核心芯片。这意味着TPAK不仅可以作为一款高性能的碳化硅驱动模块，还可以成为一款高性价比的IGBT功率模块，甚至在车规大功率氮化镓技术成熟后，无缝接入氮化镓裸芯片成为高频功率开关器件。

特斯拉可以在其电动汽车驱动系统中，按照不同的功率等级选择不同数量的TPAK并联，并根据不同的效率和成本要求选择碳化硅MOSFET或者IGBT作为TPAK核心芯片。与此同时，因为都是同一种封装，特斯拉仅需在外部电路、机械结构和散热设计仅需小幅改动的情况下，即可满足各种各样的电动车驱动需求，这大大增加了设计弹性。

4个TPAK SiC并联的Model 3逆变器

在理想情况下，双电机版本的特斯拉电动车可以选用多个碳化硅TPAK并联驱动主电机，满足大部分工况下的性能和效率要求。而另一电机则可选用较少数量并联的碳化硅版本或者IGBT版本TPAK，以实现在一定成本控制下的四驱或加速要求。亦或在未来采用氮化镓+碳化硅或者氮化镓+IGBT的方案。

TPAK中的每种裸片还可以从不同的芯片供应商处采购，建立二供乃至多供体系。除了官宣的意法半导体外，特斯拉还和业内几乎所有耳熟能详的功率半导体头部供应商进行深度合作——特斯拉提供技术规格以及应用场景下的各类工况要求，芯片厂商拿出最好的功率半导体技术，为TPAK定制功率开关芯片。这样做的好处是可以在多家供应商中优中选优，为特斯拉车型找到性能最好或者性价比最高的芯片。

02大众、丰田：已与台积电合作自研车芯

自动驾驶开发的“片上系统”（SoC）

7月20日消息，大众汽车集团旗下软件公司Cariad将与意法半导体合作开发用于汽车的系统级芯片（SoC），并交由全球顶级芯片制造商台积电进行制造。

大众汽车是最后一家致力于长期芯片合作的德国汽车公司。与大众汽车一样，宝马正在与高通合作。

几天前，大众汽车首席执行官赫伯特·迪斯（Herbert Diess）前往美国圣地亚哥的高通公司总部签署合同。在那里，迪斯与高通首席执行官克里斯蒂亚诺·阿蒙（Cristiano Amon）和高通汽车首席执行官纳库尔·杜加尔（Nakul Duggal）就未来合作的条款达成了一致。

大众汽车未来将从高通公司购买用于自动驾驶的芯片，目前仍由美国IT集团全面研发。但这种情况很快就会改变，大众集团希望自己开发半导体，以便能够根据需要在其车辆中使用它们。

大众汽车选择高通，以免变得过于依赖。“因为与其他芯片制造商不同，高通是唯一一家在平等基础上向我们提供合作的公司，”一位了解大众流程的人士表示。例如，大众汽车与高通的合同不是基于梅赛德斯那样的“收入分享”模式，而是沃尔夫斯堡公司按芯片付费。

早在2021年，高通就表示，该公司最新自动驾驶平台Snapdragon Ride的核心SoC也将基于5nm制程打造。该SoC基础算力达到10TOPS，其中单颗SoC支持NCAP标准下的L1/L2级自动驾驶，多颗SoC组合可以实现L4级自动驾驶，最大算力可以达到700TOPS以上。

03通用、现代等车企：采购or自研?我要稳稳的“芯”福

汽车芯片短缺问题早已暴露在产业视野内，全球汽车芯片的订单需求依旧在增长 。没量传统汽车和电动汽车都使用了数千种计算机芯片或半导体。

路透社在今年6月以英飞凌、德州仪器、恩智浦、意法半导体和瑞萨电子为主要对下那个，对这些公司生产的汽车芯片进行调查——至2023年，分销商的新订单平均延期49周，交货时间6-198周不等。

为了应对供应紧张，不同车企有不同的选择。

一方面通用汽车、福特汽车公司和日产汽车公司等全球汽车制造商已采取行动，通过直接与芯片制造商谈判，来确保更稳定的汽车芯片供应，他们将为每个汽车芯片支付更多的费用保持芯片的库存。选择了与特斯拉相同的生产路线，没有必要自己生产芯片。

另一方面，大众汽车与意法半导体展开合作研发汽车芯片；比亚迪正计划自主研发智能驾驶专用芯片，该项目由比亚迪半导体团队牵头，已经向设计公司发出需求，同时自身也在招募BSP技术团队。预计最快年底就可以流片；索尼和丰田汽车零部件子公司电装今年早些时候宣布，他们将对台积电在日本熊本县建造的新工厂进行股权投资；现代汽车公司及其零部件子公司现代摩比斯正在加强其内部半导体研发 (R&D) 部门，同时寻求与韩国半导体巨头合作开发用于各种电子设备的半导体。现代汽车可能会设计汽车半导体并将其生产外包给三星电子。三星的代工部门为美国最大的电动汽车公司特斯拉生产自动驾驶芯片。

结尾

面对当前车芯短缺现状，不同车企在对于汽车芯片的不同抉择在短时间内很难看出成果。在短期内，自研车芯投入较大，取得的收益难以与购买车芯相比较；从长远发展来看，自研车芯能够掌握核心技术，升级自身汽车系统；购买车芯则需要面临车芯涨价的风险与技术升级的困难。在风险与收益方面大家都有不同的看法与选择，自研车芯or自费购买？你选哪一个呢？

参考文献：

1、《马斯克称特斯拉没必要自制芯片 再次呼吁企业家加入锂提炼行业》澎湃新闻

2、《大众汽车将依靠高通芯片进行自动驾驶》半导体产业纵横

3、《可能是全网最详细的特斯拉FSD芯片解析：是猛兽还是小猫？| 硬核时间 》搜狐网

4、《路透社：因汽车芯片短缺，中国开始自给自足》半导体产业纵横