berita

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Teks |. Industri semikonduktor vertikal dan horizontal

Pada tanggal 27 Juli, di Hari Inovasi dan Teknologi NIO 2024, Ketua NIO Li Bin mengumumkan bahwa chip penggerak cerdas 5nm kelas otomotif pertama di dunia Shenji NX9031 berhasil dibuat, dan baik chip maupun perangkat lunak yang mendasarinya dirancang secara independen.

Menurut laporan, chip ini menggunakan arsitektur CPU 32-inti, LPDDR5x internal, RAM berkecepatan 8533Mbps, memiliki kemampuan pemrosesan piksel 6,5GPixel/s, dan penundaan pemrosesan kurang dari 5ms.

Li Bin mengatakan bahwa Shenji NX9031 memiliki lebih dari 50 miliar transistor. Dalam hal kemampuan komprehensif dan efisiensi eksekusi, satu chip yang dikembangkan sendiri dapat mencapai kinerja empat chip andalan industri.

Kali ini, pidato Li Bin menimbulkan kontroversi di industri semikonduktor karena ia mengklaim bahwa Shenji NX9031 adalah chip penggerak cerdas 5nm kelas mobil pertama di dunia. Namun, sebelumnya, chip 5nm yang dapat digunakan untuk sistem penggerak cerdas telah diluncurkan. , perwakilan tipikal adalah prosesor S32N55 NXP dan pengontrol domain seri CV3 Ambarella.

01Di mana letak perselisihannya?

Li Bin mengatakan bahwa Shenji NX9031 adalah chip penggerak cerdas 5nm pertama di dunia, yang patut untuk didiskusikan.

Pertama, lihat chip otomotif 5nm yang diluncurkan oleh NXP dan Ambarella.

Dapat dikatakan bahwa NXP adalah perusahaan pertama di industri yang mengumumkan penggunaan teknologi proses 5nm untuk memproduksi chip otomotif. Pada awal Juni 2020, perusahaan tersebut mengumumkan berita ini.

Prosesor S32N55, yang menggunakan proses 5nm, mengintegrasikan 16 inti prosesor real-time Arm Cortex-R52 dan beroperasi pada frekuensi 1,2 GHz, yang dapat memenuhi kebutuhan daya komputasi tinggi pada mobil yang ditentukan perangkat lunak. Inti Cortex-R52 S32N55 dapat beroperasi dalam mode terpisah atau sejajar dan dapat mendukung tingkat keamanan fungsional ASIL ISO 26262. Dua pasang inti sekunder Cortex-M7 mendukung sistem pendukung dan manajemen komunikasi.

Sebagai solusi pengontrol kendaraan pusat untuk platform S32 CoreRide, prosesor S32N55 mengintegrasikan teknologi jaringan canggih dengan antarmuka sakelar Ethernet Time Sensitive Network (TSN) 2,5 Gbit/s, CAN untuk perutean internal yang efisien dari 24 bus CAN FD Hub, 4 CAN Antarmuka XL dan antarmuka PCI Express Gen 4 memungkinkan komunikasi yang efisien dan kerja kolaboratif antara berbagai sistem di dalam mobil. Selain itu, teknologi isolasi dan virtualisasi perangkat keras "core-to-pin" S32N55 memungkinkan sumber dayanya dipartisi secara dinamis untuk beradaptasi dengan perubahan kebutuhan fungsional kendaraan.

Pada awal tahun 2022, Ambarella merilis chip seri CV3 dengan proses 5nm, yang dapat mendukung pengembangan sistem ADAS dan L2+ ~ L4. Seri chip ini didasarkan pada arsitektur CVflow yang skalabel dan hemat energi serta dapat mencapai daya komputasi 500 eTOPS, yang 42 kali lebih tinggi dibandingkan seri CV2 kelas mobil generasi sebelumnya dari Ambarella.

E di eTOPS mengacu pada setara. Karena CVflow tidak setara dengan GPU mana pun, hal ini menyebabkan unit penghitungan daya komputasi AI pada chip CV3 berbeda dari TOPS GPU yang umum digunakan. Tanda e ditambahkan di sini untuk menunjukkan bahwa ia dapat mencapai performa yang setara dibandingkan dengan chip pada umumnya Arsitektur. Chip NVIDIA Orin memiliki daya komputasi 254TOPS, dan NIO ET7 mencapai daya komputasi 1016 TOPS melalui 4 kaskade Orin. Jika empat chip CV3 disalurkan, daya komputasi 2000 eTOPS dapat dicapai.

Pada Februari 2023, Ambarella mengumumkan akan menggunakan teknologi proses 5nm Samsung untuk memproduksi CV3-AD685.

Menyusul NXP dan Ambarella, chip otomotif Qualcomm juga mulai menggunakan proses 5nm. Saat ini, kami harus mengatakan bahwa Nvidia dan Mobileye, anak perusahaan Intel, sebagian besar menggunakan proses 7nm untuk chip mengemudi cerdas mereka, sedangkan chip HardWare 3 Tesla menggunakan proses 14nm Samsung. Belum lama ini, muncul kabar dari rantai pasokan Chip HW4.0 baru Tesla akan beralih ke proses 4nm/5nm TSMC.

Terlihat bahwa sebelum NIO, NXP, Ambarella, dan Qualcomm semuanya telah memproduksi chip otomotif proses 5nm. Namun, ada beberapa perbedaan dalam jenis chip dan aplikasi dari perusahaan-perusahaan ini. Seperti yang dapat dilihat dari pendahuluan di atas, S32N55 NXP adalah chip kontrol, sedangkan Ambarella, NVIDIA, Tesla dan NIO adalah chip komputasi, sedangkan Qualcomm adalah chip yang cerdas chip kokpit, yang lebih berorientasi pada kontrol.

Berikut pengenalan singkat tentang jenis-jenis chip otomotif yang dapat dibagi menjadi komputasi, kontrol, simulasi, daya, komunikasi, sensor, daya, dan penyimpanan. Diantaranya, kategori komputasi dan kontrol adalah chip digital dan memiliki persyaratan proses tertinggi. Dengan munculnya penggerak cerdas, kebutuhan daya komputasi chip semakin meningkat dari hari ke hari indikator sangat kritis, dan kategori kontrol adalah yang kedua.

Singkatnya, perusahaan pertama di industri yang menggunakan teknologi proses 5nm untuk memproduksi chip penggerak cerdas adalah NXP atau Ambarella. NIO adalah perusahaan pertama di Tiongkok yang menggunakan proses 5nm untuk memproduksi chip penggerak cerdas.

Jadi, mengapa Weilai mengembangkan sendiri chip kelas atas tersebut? Mari kita mulai dengan NVIDIA.

Saat ini, chip penggerak cerdas andalan yang paling banyak digunakan di industri adalah Orin-x dari NVIDIA, yang memiliki kekuatan komputasi chip tunggal sebesar 508TOPS. Selain itu, Nvidia juga merilis chip DRIVE Thor dengan kekuatan komputasi chip tunggal 2000TOPS dan baru akan diproduksi secara massal pada tahun 2025.

Pada tahun 2023, NIO membeli banyak chip mengemudi cerdas NVIDIA, yang mencakup 46% dari pengiriman NVIDIA, dengan jumlah total US$300 juta. Ini merupakan pengeluaran yang sangat besar. Bagi Weilai, yang telah merugi dalam penelitian dan pengembangan, dengan semakin berkembangnya pasar mobil Tiongkok, pengurangan biaya dan peningkatan efisiensi sangat diperlukan. Berdasarkan hal ini, masuk akal untuk mengembangkan chip penggerak cerdas yang dikembangkan sendiri. Satu Shenji NX9031 setara dengan empat NVIDIA Orin X, yang dapat menghemat banyak biaya chip.

02 Nilai penggunaan proses 5nm untuk memproduksi chip penggerak cerdas

Secara tradisional, chip otomotif tidak memiliki persyaratan tinggi untuk teknologi proses (kebanyakan proses di atas 20nm), namun memiliki persyaratan tinggi untuk stabilitas dan keandalan chip. Dengan kata lain, mobil harus menggunakan Chip Kelas Otomotif.

Chip tingkat otomotif mengacu pada chip yang dirancang dan diproduksi khusus untuk aplikasi otomotif dan memenuhi standar industri otomotif yang ketat. Chip tersebut perlu mempertahankan kinerja yang stabil dan andal di lingkungan yang keras seperti rentang suhu ekstrem, getaran tinggi, tekanan tinggi, kelembapan tinggi, EMI, dll., dan biasanya diperiksa berdasarkan standar kualitas industri otomotif seperti sertifikasi seri AEC-Q.

Berdasarkan persyaratan keselamatan dan keandalan mobil yang sangat tinggi, kegagalan chip apa pun dapat menyebabkan kecelakaan keselamatan yang serius. Oleh karena itu, dibandingkan dengan chip kelas konsumen atau kelas industri, chip kelas otomotif memiliki persyaratan kualitas yang lebih tinggi subsistem kendaraan seperti pengendalian mesin, sistem pengereman, sistem keselamatan, sistem informasi hiburan kendaraan, dan ADAS.

Meskipun proses tingkat lanjut (16nm ke bawah) dapat meningkatkan kinerja chip dan mengurangi konsumsi daya, proses tersebut juga menghadirkan beberapa tantangan, misalnya, semakin kecil node proses, semakin tinggi biaya produksi chip. Selain itu, chip berukuran fitur yang kecil memerlukan lebih banyak produksi yang tepat. peralatan dan teknologi, yang juga akan meningkatkan biaya.

Oleh karena itu, produsen chip otomotif, serta produsen mobil, perlu menemukan keseimbangan antara kinerja, biaya, dan keandalan chip tersebut. Mereka perlu memilih teknologi proses yang tepat berdasarkan tujuan kendaraan, persyaratan kinerja, dan anggaran biaya. Untuk beberapa model kelas atas, pabrikan mungkin menggunakan proses yang lebih canggih untuk meningkatkan kinerja kendaraan. Untuk beberapa model ekonomis, produsen akan memilih proses yang lebih ekonomis untuk mengurangi biaya produksi.

Secara umum, proses produksi utama chip otomotif adalah antara 40nm dan 16nm.

Namun, dengan popularitas mengemudi cerdas, kerangka produksi chip otomotif tradisional telah terpecah karena daya komputasi mulai mendominasi aplikasi otomotif.

Faktanya, para praktisi mengetahui bahwa penumpukan daya komputasi pasti akan menyebabkan pemborosan. Namun, dibandingkan dengan algoritme perangkat lunak yang tidak terlihat, indikator daya komputasi yang sebenarnya dapat dengan mudah ditentukan. Pengejaran pengguna terhadap kemampuan perangkat keras tercermin paling jelas pada produk elektronik seluler. Kini, situasi yang sama juga terjadi pada mobil pintar.

Berdasarkan hal ini, berbagai retorika pemasaran telah muncul di pasar. Misalnya, beberapa media menyamakan tingkat daya komputasi sebuah chip dengan "tingkat akuisisi rumah", menggunakan perbedaan antara daya komputasi yang padat dan daya komputasi yang jarang untuk menghitung komputasi yang sangat berbeda. kekuatan. sebagai kesimpulan. Saat ini, daya komputasi telah menjadi tantangan yang tidak dapat diatasi oleh produsen mobil dan perusahaan chip terkait. Semakin banyak chip penggerak cerdas yang baru diluncurkan membuktikan bahwa meningkatkan daya komputasi adalah cara paling efektif untuk meningkatkan tingkat evaluasi pasar.

Saat ini, daya komputasi banyak SUV bertenaga baru dengan lebih dari 300.000 telah melampaui 100 TOPS, dan daya komputasi beberapa merek mobil bahkan telah melampaui 1.000 TOPS. Meskipun terdapat banyak redundansi, sepertinya tidak ada yang menolak daya komputasi yang lebih tinggi.

Karena daya komputasi chip sering kali melebihi 500 TOPS atau bahkan 1.000 TOPS, indikator lain dari chip tersebut pasti akan menarik perhatian publik, seperti teknologi proses. Meskipun tidak ada upaya akhir dalam proses pembuatan chip kelas mobil, di bidang mengemudi cerdas dan kokpit cerdas, proses pembuatan chip jelas sudah mulai berkembang menuju node proses 5nm atau bahkan lebih kecil. Dibandingkan dengan 7nm, proses 5nm TSMC memiliki peningkatan kecepatan pemrosesan sebesar 20% dan pengurangan konsumsi daya sebesar 40%. Peralihan ke 5nm akan membantu pembuat mobil menghadirkan keunggulan berbeda pada mobil mereka melalui peningkatan fitur dan menyederhanakan tantangan arsitektur yang semakin kompleks serta menerapkan komputasi yang kuat. sistem dengan mudah.

Oleh karena itu, nilai proses 5nm untuk chip otomotif ditonjolkan.

Di bawah permintaan pasar seperti itu, TSMC juga mulai terlibat dalam "pemasaran kelaparan". Pada Juli 2023, General Manager TSMC Eropa Paul de Bot mengatakan pada "Konferensi Elektronik Otomotif ke-27" yang diadakan di Jerman bahwa industri otomotif telah lama dianggap lamban dalam teknologi dan hanya berfokus pada proses yang matang, namun nyatanya, industri otomotif memiliki beberapa chip otomotif. pemasok akan mulai menggunakan teknologi proses 5nm pada tahun 2022, yaitu hanya dua tahun setelah 5nm secara resmi dimasukkan ke dalam produksi massal. Karena tingkat hasil rata-rata proses 5nm Samsung, TSMC saat ini merupakan satu-satunya pabrik pengecoran wafer yang mampu memproduksi chip proses 5nm secara massal. Oleh karena itu, kapasitas produksi perusahaan terbatas. TSMC menyatakan bahwa tidak mungkin mencadangkan kapasitas produksi yang menganggur untuk industri otomotif, dan chip otomotif perlu mempercepat peralihannya ke proses yang lebih maju. Paul de Bot percaya bahwa sangat penting bagi produsen mobil untuk melakukan perencanaan berwawasan ke depan dan mengendalikan jumlah pesanan, dan bahwa mengalihkan beberapa chip mobil dari node proses asli yang sudah matang ke proses lanjutan juga merupakan cara penting untuk memastikan pasokan.

Dibandingkan dengan aplikasi elektronik dan server konsumen, pangsa pasar pengecoran wafer chip otomotif lebih kecil (kurang dari 10%), tetapi harga satuannya lebih tinggi. Dari sudut pandang TSMC, selama epidemi COVID-19, bisnis chip otomotif tahunan TSMC telah meningkat sekitar 40%. Pemimpin pengecoran wafer berharap dapat mempertahankan dan memperluas basis pelanggan ini di masa depan, terutama untuk proses lanjutan.

03 Chip kokpit pintar juga membutuhkan 5nm

Perkenalan di atas semuanya merupakan chip penggerak cerdas, yang berfokus pada komputasi. Kategori utama lainnya adalah chip kokpit cerdas, yang berfokus pada pengendalian.

Kokpit pintar memiliki beberapa blok fungsional, terutama termasuk tampilan definisi tinggi, instrumen, alarm keselamatan aktif, navigasi waktu nyata, infotainment online, penyelamatan darurat, Internet Kendaraan, dan sistem interaksi manusia-komputer (pengenalan suara, pengenalan gerakan), dll. Fungsi utamanya adalah Meningkatkan pengalaman pengemudi dan penumpang dengan mengubah cara terjadinya interaksi manusia-komputer. Saat ini, pentingnya teknologi kecerdasan buatan (AI) semakin disorot, dan persyaratan kinerja untuk chip terkait juga meningkat.

Perwakilan khas dari chip kokpit pintar adalah Qualcomm Snapdragon 8155 dan chip 8295 yang diperbarui yang sering kita dengar.

Pada akhir tahun 2021, Qualcomm merilis Snapdragon 8295 menggunakan proses 5nm. Dibandingkan dengan daya komputasi 8TOPS generasi sebelumnya 8155 (proses 7nm), 8255 memiliki kekuatan komputasi 30TOPS, kemampuan rendering 3D meningkat 3 kali lipat, dan tampilan belakang elektronik terintegrasi. Dengan fungsi seperti kaca spion, pembelajaran mesin, pemantauan penumpang, dan keamanan informasi, satu chip dapat menggerakkan 11 layar.

Selain chip kokpit, SoC inti dari platform penggerak cerdas Qualcomm Snapdragon Ride juga dibangun pada proses 5nm dan mengintegrasikan komponen inti seperti CPU berkinerja tinggi, GPU, dan mesin AI, dengan daya komputasi maksimum 700TOPS. Namun, dibandingkan dengan produsen chip mengemudi pintar besar lainnya (Nvidia, Intel Mobileye, Tesla), chip mengemudi pintar Qualcomm memiliki kehadiran yang relatif lemah.

Selain pemain industri besar seperti Qualcomm, perusahaan SoC lokal Tiongkok juga bergerak menuju chip kokpit pintar dengan proses canggih, yang kini telah berkembang menjadi 7nm. Jika tidak ada banyak pembatasan perdagangan internasional, pasti akan ada proses 5nm. Saat ini, Horizon, Heiyima Intelligence, Xinchi Technology, dan Xinjing Technology semuanya telah merilis produk terkait. Di antaranya, "Longying No. 1" yang dikembangkan sendiri oleh Xinqing Technology, sebagai chip 7nm kelas mobil domestik pertama, telah dipasang di mobil. Black Sesame Intelligence telah meluncurkan Wudang C1200, chip 7nm pertama yang dikembangkan sendiri. Chip seri Journey 6 Horizon juga menggunakan teknologi proses 7nm. Chip andalannya memiliki kekuatan komputasi tunggal 560TOPS dan akan diproduksi secara massal pada tahun 2024. 7 atau Journey 8 yang diproduksi secara massal, diharapkan dapat lebih meningkatkan proses pembuatannya.

04 Chip mobil mengacu pada proses 3nm

Seiring dengan meningkatnya tingkat kecerdasan otomotif, chip terkait juga bergerak menuju proses manufaktur yang lebih maju.

Chip penggerak cerdas terbaru NVIDIA, DRIVE Thor, memiliki kekuatan komputasi 2.000 TOPS dan arsitektur Hopper; chip tersebut akan menggunakan teknologi proses 4nm dan akan diproduksi pada tahun 2025. Nvidia menyebutkan merek mobil China seperti BYD, Aian, Xpeng, Ideal, dan Ji Krypton akan menggunakan DRIVE Thor.

Tesla lebih radikal dan sedang bersiap untuk meluncurkan rencana pengecoran chip proses 3nm. Tesla akan terus meningkatkan kecepatan dan kinerja konsumsi daya berdasarkan TSMC N3E dan berencana untuk memproduksinya pada tahun 2024. Namun, masih ada pertanyaan apakah bisa. memperoleh kapasitas produksi.

Setelah melihat kesuksesan Qualcomm di bidang aplikasi smart cockpit, MediaTek tidak bisa tinggal diam dan mulai memasuki pasar chip otomotif, khususnya smart cockpit. Ia berencana meluncurkan "Dimensity Vehicle Platform" yang akan dibangun menggunakan proses 3nm .