盡管實際的chiplet還未在汽車行業出現，但車廠已經開始暢想著chiplet的美好未來了。這種對chiplet的狂熱是否只是一廂情愿，或者它真的會最終會實現車廠一直想要的靈活、可擴展、差異化的汽車芯片？

應行業的強烈需求，國際研發機構IMEC（Interuniversity Microelectronics Centre）將于6月20日在比利時魯汶舉行全球首個以汽車為重點的chiplet活動。本次活動將邀請來自25家以上的公司的高管，包括Tier1、Tier2、OEM和工具供應商。被邀請的還有OSAT（outsourced semiconductor assembly and test）和代工廠。

Chiplet是一個小型IC，有明確定義的功能子集，理論上可以與封裝中的其他chiplet結合。Chiplet的最大優勢之一是能夠實現“混搭”，與先進制程的定制化SoC相比成本更低。采用chiplet可以復用IP，實現異構集成。Chiplet可以在組裝前進行測試，因此可能會提高最終設備的良率。

IMEC的車載業務VP Bart Placklé表示，“Chiplet是汽車行業重新獲得架構控制權，并決定他們的產品如何擴展的唯一途徑。”

最近MTK與Nvidia宣布合作，MTK將得到Nvidia用于AI和圖形的chiplet，用于其汽車SoC平臺。目前看來這是行業唯一的例子，但這也可能是一個趨勢。

Chiplet背后的驅動力

汽車行業chiplet的熱度在增加，原因有幾個，都與OEM正在面臨的巨變有關。

首先，E/E架構正在快速變化。分散式的單機ECU唱主角的日子已經成為過去。車廠們面臨著多種選擇，可以按功能（domain）或位置（zone）組合，或者兩者并行。

其次，預計車廠將大幅增加算力。今天，一輛車的中央引擎包含多個大型SoC。車廠希望探索靈活的方式，將這些大型芯片中的不同功能進行分割或混搭。

第三，Nvidia的Drive Thor令人印象深刻。它集成了儀表、信息娛樂、自動駕駛和泊車功能。但這并不一定是OEM想要的。他們更喜歡根據從低端到高端車型的需求尋找可擴展的芯片解決方案。

第四，OEM并沒有完全放棄自研芯片的志向。他們仍然想實現差異化并控制自己的命運，可能會在他們的預算范圍內開發定制化的SoC。

Chiplet是更優解？

在上個月的IMEC技術論壇上，Bosch的董事會主席Stefan Hartung在演講中表達了對chiplet的高度期待，他認為chiplet可以為汽車行業帶來更好的選擇。

Hartung認為chiplet是一種“定制”汽車SoC的方式，滿足某些車廠的規格，同時“保持規模”。

Bosch對汽車行業的困境了如指掌。Bosch一直向OEM供應PCB，但也深深地意識到其局限性。包括有限的帶寬、復雜性和大小。Hartung說：“我們不能無限制地制造這些PCB，因為我們需要保持一定的大小。我們也無法從這些PCB中獲得理想的性能?！?/p>

他指出，這些限制在于制造，因為更先進的制程成本很高。Bosch還要應對巨大的R&D開支和難以管理的上市時間。博世的高管說，這是“一個相當昂貴的選擇”。

總的來說，設計一個大型標準化的高性能SoC可能是一次愚蠢的嘗試。Hartung說：“你可以為你自己的車輛定制SoC。但作為一家制造商，你沒有足夠的量來保證投入產出比是合理的。畢竟，整個汽車行業每年只能賣出8000萬臺。”

車廠自研芯片的雄心

Hartung的分析引發了一個問題，OEM是否仍然執著于效法Tesla自研SoC？

TechInsights的車載VP Ian Riches表示，新冠和芯片荒基本上扼殺了對這種概念的最初熱情。他說車廠更擔心供應鏈問題。

Synopsys技術市場營銷總監Stewart Williams表示，車廠還沒決定他們想要什么樣的車輛架構，以及是否要自研SoC。

Williams承認，就在兩年前，自研SoC的想法還非常流行。自研SoC雖然有好處，但對于車廠來說，證明投資回報是非常困難的。

但還有希望。Williams提出了一種multi-die的方法，類似于混合解決方案。這種選項為OEM提供了混搭不同die和功能的可能性，然后將它們封裝成一個解決方案。

高算力SoC的神話

Nvidia可能會鼓吹自己的高算力SoC是車載中央大腦的終極解決方案。但這真的是車廠想要的嗎？

根據S&P Global Mobility的汽車傳感器高級分析師Richard Dixon的說法，這個想法還太新，無法判斷?！拔覀兘裉熘赖奈ㄒ话咐?，吉利將在2025年初生產的車型中使用Nvidia Drive Thor?！?/p>

NXP的SVP兼總經理Ray Cornyn表示，如果你今天打開任何一輛車的中央計算引擎盒子，你可能會發現有兩個、三個甚至更多的SoC。他解釋說，一個典型的中央盒子有“三個不同的處理器，可能是一個信息娛樂系統，一個數據處理器，然后是一個實時通信處理器，共享由一個中央計算引擎包提供的冷卻系統。

Dixon贊同這個觀點。組合方式因車廠的策略而異。可能有一個座艙SoC和一個ADAS SoC，或者一個L2芯片執行座艙和諸如自然語言識別等AI任務。沃爾沃的中央引擎包括ADAS、車輛控制和信息娛樂。

Dixon解釋說：“對于沃爾沃來說，車輛數據意味著諸如動力系統控制、底盤控制和運動控制等任務。而這三個任務都是車輛級的操作，不需要大量的數據，但需要以高速和低延遲運行。而且它們必須要實現功能安全。為了實現總體安全，車輛級操作與自動駕駛有很多互動。因此，它們能夠從緊湊的集成中受益?！?/p>

Dixon總結說：今天的中央計算機“只是幾個大型ECU的集合?！?/p>

Dixon解釋說：“現在，我們正在朝域控制器架構轉變。例如，一個大的座艙域控基本上就是移除了一些ECU。同理，然后你有了自動駕駛域控。最后，你可以想象一種情況，你將這兩個ECU盒子集成到一個盒子中，但你保持里面的東西是分開的?！边@種明顯的集成方法目的是降本，與Tier1追求的集成路徑差別不大。

這種在車輛平臺上需要的多樣性，以及大量的組合ECU，是汽車行業推動chiplet的原因之一。

Chiplet如何實現？

盡管車廠在繼續整合ECU，但NXP的Cornyn承認chiplet是“未來的一種選擇”。

Synopsys EDA Group的高級產品線總監Shekhar Kapoor更進一步。他稱基于chiplet的設計對汽車行業來說是“日益必要的”。

新興的multi-die系統并非空想。Kapoor認為chiplet的未來充滿希望。他指出，從性能、面積到產量、上市時間和制造，各方面都有利可圖，“只有通過multi-die集成才能實現。”

他解釋說，隨著“軟硬件的無縫設計，以及大量差異化IP的可用性以加快上市時間”，對全面EDA解決方案的需求預計將會增加。

雖然許多公司已經在試驗chiplet，但它們也提出了許多顯而易見的問題。

NXP的Cornyn提出，如何集成chiplet？Chiplet相比于三個單獨的處理器可以提供什么好處？應該通過chiplet實現什么功能？他也在想，車廠將如何處理例如ADAS和信息娛樂等不同的生命周期，考慮到后者可能需要更頻繁的更換。Cornyn強調，“雖然關于chiplet的討論非常有趣，但你必須考慮這些事情?！?/p>

Chiplet的漫漫長路

IMEC的Placklé表示，將chiplet看起來是最理想的，但“許多事必須發生才能將其變為現實”。

對于Placklé來說，這里面涉及的大問題包括集成不同代工廠的chiplet，以及系統級的電源管理，如何保持軟件兼容性和管理生命周期，如何在chiplet中安全地加載固件，如何在所有級別上有冗余，以及誰承擔責任。

在向multi-die系統的轉變過程中，Synopsys的Kapoor也看到了必須要解決的挑戰。

他列舉了其中的一些：“在端到端架構設計和基于chiplet的系統性能中實現最優，全棧軟件開發和車規級負載的系統驗證。”他補充說，同樣重要的是“探索到實施和驗收的硬件共同設計集成平臺，以及確保芯片的長期可靠性。”根據Synopsys的說法，EDA工具將能夠在“整個車輛的生命周期和現場數據分析中”監測chiplet的健康情況。

Tier1和OEM正在寄希望于chiplet，他們相信chiplet可以實現下一代具有差異化的車輛平臺。汽車行業的各方似乎都在為chiplet造勢。然而，可以擴展的chiplet還在等待die-to-die接口和互操作性的通用標準出現。