汽車芯片的百年征程:從無線電波到人工智能
在汽車發(fā)展的百年歷史中,汽車芯片從最初簡單的電子元件,逐步發(fā)展成為如今驅(qū)動(dòng)汽車智能化、電動(dòng)化變革的核心力量。其發(fā)展歷程,交織著無線電波技術(shù)的奠基、電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展,直至當(dāng)下人工智能技術(shù)的深度融合,每一步都深刻改變著汽車產(chǎn)業(yè)的面貌。
汽車芯片的故事始于 20 世紀(jì)初無線電技術(shù)的興起。那時(shí),汽車上開始出現(xiàn)簡單的電子裝置,如車載收音機(jī),它利用無線電波接收信號(hào),為駕駛者帶來了新的娛樂體驗(yàn)。雖然此時(shí)的電子裝置與現(xiàn)代汽車芯片相去甚遠(yuǎn),但卻開啟了汽車電子化的先河。1910 年,美國發(fā)明家李?德富雷斯特發(fā)明了三極管,這一關(guān)鍵電子元件為后續(xù)汽車電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。三極管能夠放大電信號(hào),使得汽車上的點(diǎn)火系統(tǒng)等電子設(shè)備得以改進(jìn),提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和可靠性。
到了 20 世紀(jì) 70 年代,隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,汽車芯片迎來了重要變革。汽車產(chǎn)業(yè)面臨著日益嚴(yán)格的排放法規(guī)和燃油經(jīng)濟(jì)性要求,傳統(tǒng)機(jī)械控制難以滿足這些需求,電子控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生?;推鞅黄蛧娚湎到y(tǒng)取代,古老的分電器點(diǎn)火裝置升級(jí)為電子點(diǎn)火系統(tǒng)。汽車開始配備電子控制單元(ECU),這些早期的汽車芯片負(fù)責(zé)對發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射、點(diǎn)火時(shí)間等進(jìn)行精確控制,顯著提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率,降低了尾氣排放。與此同時(shí),電子系統(tǒng)開始對剎車、安全氣囊、變速箱等功能進(jìn)行分布式控制。例如,防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的出現(xiàn),利用傳感器監(jiān)測車輪轉(zhuǎn)速,通過芯片控制剎車壓力,防止車輪抱死,大大提高了汽車的制動(dòng)安全性。這一時(shí)期,汽車芯片以微控制器(MCU)為主,它們?nèi)缤嚨? “小管家”,各自負(fù)責(zé)汽車某個(gè)特定系統(tǒng)的控制任務(wù)。
進(jìn)入 21 世紀(jì),全球汽車產(chǎn)業(yè)迎來了電動(dòng)化與智能化的浪潮,汽車芯片的發(fā)展也進(jìn)入了快車道。電動(dòng)化趨勢下,汽車的動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)生了根本性變革,從傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姵睾碗姍C(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這一轉(zhuǎn)變使得汽車電子電氣架構(gòu)從分散、獨(dú)立、嵌入式的電子控制裝置向 “域集中式” 和 “中央集中式” 轉(zhuǎn)變。芯片作為汽車電子系統(tǒng)的核心及整車的 “智能大腦”,其自身能力與應(yīng)用方法都發(fā)生了重大改變。分散式芯片逐漸走向域控芯片,硬件標(biāo)準(zhǔn)化、軟件分層化的 “軟件定義汽車” 理念興起,軟件架構(gòu)對汽車性能的影響愈發(fā)重要。
智能化浪潮更是為汽車芯片帶來了前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。為了實(shí)現(xiàn)智能駕駛,汽車增加了諸多新系統(tǒng),如攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器。每一次信息的感知與融合,都需要芯片進(jìn)行大量的處理與集成工作。人工智能技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用,更是極大地抬高了芯片的性能指標(biāo)。傳統(tǒng)電子控制裝置依靠人為輸入的 Map 圖控制某一方面性能,而如今的 “端到端大模型” 等人工智能應(yīng)用,對芯片的算法、存儲(chǔ)、算力提出了更高要求。例如,英偉達(dá)推出的專為智能駕駛設(shè)計(jì)的芯片,具備強(qiáng)大的圖形處理能力和人工智能運(yùn)算能力,能夠?qū)崟r(shí)處理海量的傳感器數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)駕駛決策。
近年來,隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展,汽車芯片領(lǐng)域的創(chuàng)新持續(xù)加速。在智能座艙方面,芯片不僅要支持高清顯示、多屏互動(dòng)等功能,還要運(yùn)行復(fù)雜的人機(jī)交互系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別、手勢控制等智能化交互。例如,高通的驍龍汽車座艙平臺(tái),憑借其在通信和芯片技術(shù)領(lǐng)域的深厚積累,為智能座艙提供了高性能的計(jì)算支持,打造出沉浸式的座艙體驗(yàn)。國產(chǎn)芯片企業(yè)也在迅速崛起,如芯馳科技的 X9 系列座艙芯片,全面覆蓋各類座艙處理器需求,在國內(nèi) 10 萬元以上車型中的裝機(jī)量位居本土第一。
在自動(dòng)駕駛芯片領(lǐng)域,企業(yè)不斷加大研發(fā)投入,提升芯片的算力和安全性。特斯拉自研的 FSD 芯片,專為其自動(dòng)駕駛系統(tǒng)設(shè)計(jì),通過持續(xù)的算法優(yōu)化和芯片性能提升,推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)不斷進(jìn)步。國內(nèi)車企也紛紛布局,比亞迪在 IGBT 芯片、車規(guī)級(jí) MCU 芯片等領(lǐng)域取得突破,不僅滿足自身需求,還向其他車企供貨;吉利旗下芯擎科技研發(fā)的 “龍鷹一號(hào)” 智能座艙芯片和 “星辰一號(hào)” 自動(dòng)駕駛芯片,打破了國外芯片在相關(guān)領(lǐng)域的壟斷局面;長城汽車聯(lián)合開發(fā)的基于開源 RISC - V 內(nèi)核設(shè)計(jì)的車規(guī)級(jí) MCU 芯片 —— 紫荊 M100,為國產(chǎn)芯片自研開辟了新路徑。
回顧汽車芯片的百年征程,從最初簡單的無線電波應(yīng)用,到如今人工智能深度融入汽車芯片設(shè)計(jì)與應(yīng)用,我們見證了技術(shù)的巨大變革。未來,隨著 5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步融合,汽車芯片將在提升汽車性能、安全性、智能化水平等方面發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用,持續(xù)推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)邁向新的高度,塑造更加智能、便捷、安全的出行未來。