或許很多人都沒想到，一場突如其來的新冠肺炎疫情打亂了世界運行的方向和人們的日常生活節奏，同樣，很多人也未曾預料，“芯片荒”會成為近兩年汽車市場頻頻出現的關鍵詞。

今年(nian)3月，從長榮海(hai)運集裝(zhuang)箱(xiang)船“長賜號”造成蘇伊士運河堵(du)塞，到后續(xu)包括(kuo)沃爾沃、通用、豐田、本田等多家車企(qi)因半導體供(gong)應緊張(zhang)暫停部分工廠的生產(chan)計劃(hua)，小(xiao)小(xiao)的芯(xin)片與龐大的全球汽車產(chan)業牢牢綁定在一起。

“當前，以電動化、網聯化、智能化、共享化為(wei)(wei)代表的(de)(de)新四化快速(su)席卷(juan)汽車工業，人(ren)與(yu)車之間的(de)(de)距(ju)離被更高的(de)(de)技術(shu)拉得(de)越來越近。”北京大學經濟學院(yuan)副教授(shou)薛(xue)旭告訴記者，“在這種(zhong)情況下，體(ti)積(ji)小、傳輸快、信息量大的(de)(de)芯片(pian)，成為(wei)(wei)了一(yi)個(ge)‘人(ren)車互動’的(de)(de)關鍵(jian)載(zai)體(ti)。”

正因如此，近(jin)兩年“芯(xin)片(pian)荒”“被核心技(ji)(ji)術卡(ka)脖子”成為(wei)汽(qi)車圈熱(re)議(yi)的(de)話題，越來越多的(de)企業(ye)(ye)和行業(ye)(ye)從業(ye)(ye)者意識到，只(zhi)有(you)實(shi)現關鍵軟硬件技(ji)(ji)術的(de)突破，才能真正在激烈(lie)的(de)市(shi)場競爭中立于不敗(bai)之(zhi)地。

“中(zhong)(zhong)國汽車(che)產業經過十幾(ji)年的(de)快速發展(zhan)，已(yi)經在規模和效益上(shang)已(yi)經處于全(quan)球領先位置(zhi)。”全(quan)國乘用車(che)市場信(xin)息聯席會(hui)秘書長崔(cui)東樹(shu)認為，“汽車(che)研發之路(lu)就(jiu)如同走(zou)獨(du)木橋，頂端的(de)核心軟硬件技(ji)術有著決定性的(de)作用，想要在未(wei)來的(de)發展(zhan)中(zhong)(zhong)脫(tuo)穎(ying)而(er)出，就(jiu)必(bi)須(xu)全(quan)力向(xiang)前探(tan)索。”

從MCU到GPU，更智能的汽車呼喚更多技術攻關

盡管目前MCU（功能芯片）、MLCC（片式多層(ceng)陶瓷電容器(qi)）、電阻、閃(shan)存、加速計、轉換(huan)器(qi)、調節器(qi)等(deng)這些(xie)汽車(che)相關元器(qi)件，均受到了半導體供應短缺的影響(xiang)，但其中，MCU短缺對汽車(che)生產的影響(xiang)最大(da)，也是造成(cheng)大(da)多數車(che)輛(liang)和零(ling)部件停產的主要(yao)原因。

數據顯示(shi)，傳(chuan)統燃(ran)油車(che)的(de)MCU應用占比(bi)例最高(gao)，比(bi)重達23%；純電動車(che)的(de)MCU應用率(lv)僅次(ci)于功率(lv)半導體(ti)，比(bi)重達11%。

“隨著汽車智能化的增加，如今一輛傳統燃油車使用幾十至數百顆MCU，新能源汽車的芯片使用數量是燃油車的一倍多。”汽車行業分析師劉志超(chao)在(zai)接受記者采訪時(shi)說。

劉(liu)志超表(biao)示，由于(yu)當下汽(qi)車(che)市場正處于(yu)從燃(ran)油車(che)到新能源(yuan)汽(qi)車(che)過(guo)渡期(qi)，新能源(yuan)車(che)載(zai)整車(che)熱管理(li)系(xi)統(tong)(tong)、照明系(xi)統(tong)(tong)、電(dian)(dian)機驅動系(xi)統(tong)(tong)、充(chong)電(dian)(dian)逆變系(xi)統(tong)(tong)、電(dian)(dian)池管理(li)系(xi)統(tong)(tong)、車(che)身(shen)控制和車(che)載(zai)娛樂系(xi)統(tong)(tong)中都需要(yao)用(yong)(yong)到MCU，MCU在汽(qi)車(che)電(dian)(dian)子領域的應(ying)用(yong)(yong)場景(jing)還(huan)在進(jin)一步擴大。

當前，汽(qi)車電子(zi)應用已經占(zhan)據超過三分之一的MCU市(shi)(shi)場，劉志(zhi)超預(yu)測(ce)，隨著汽(qi)車自動化(hua)(hua)、電動化(hua)(hua)、智能化(hua)(hua)、網聯(lian)化(hua)(hua)的快速發展，未(wei)來市(shi)(shi)場還(huan)會大幅(fu)拉動高集成度MCU器件的需(xu)求(qiu)。

“MCU的(de)確是汽車中重要的(de)組(zu)成部門，但其他(ta)領域的(de)芯片同樣非(fei)常(chang)重要。”中國(guo)汽車芯片產業創新(xin)戰略聯盟聯席理(li)事長董(dong)揚直言，“想要生產出更智(zhi)能的(de)汽車，就必須將汽車各處的(de)芯片技(ji)術逐個攻克。”

在(zai)董揚看來，汽車整車、零部(bu)件與汽車芯(xin)片(pian)的(de)關系(xi)不再是以前簡單的(de)采購供應關系(xi)，而是協同配合關系(xi)。因此，中國汽車產(chan)業(ye)的(de)創(chuang)新發展，非常需要有就近(jin)的(de)、同區域的(de)、強大(da)的(de)汽車芯(xin)片(pian)產(chan)業(ye)。

速顯微電子(zi)科技有限(xian)公司(si)董(dong)事(shi)長兼CTO項天(tian)，正是投身汽車芯(xin)片產業大軍中的(de)一員。相較于(yu)近期大熱的(de)MCU，項天(tian)主攻(gong)的(de)則是比較小眾，但同樣非常重要的(de)GPU（圖形(xing)處理單(dan)元）領域。

有分析指出，人工(gong)智能技術的(de)發展也帶動(dong)了汽車(che)(che)智能化發展，過去的(de)以CPU為(wei)核心的(de)處(chu)理器(qi)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)難以滿足(zu)處(chu)理視頻、圖片等非結構化數據的(de)需求，同時(shi)處(chu)理器(qi)也需要(yao)整合(he)雷(lei)達(da)、視頻等多路數據，這些都對車(che)(che)載處(chu)理器(qi)的(de)并行計算效率提出更(geng)高(gao)要(yao)求。GPU則憑借同時(shi)處(chu)理大量(liang)簡單(dan)計算任務的(de)特性(xing)，在(zai)自動(dong)駕駛領(ling)域逐漸取代CPU，成(cheng)為(wei)了行業主流的(de)方案。

在他看來(lai)，車載GPU就像是人與車之(zhi)間互動溝通的(de)(de)一座(zuo)橋梁(liang)。“以(yi)GPU為(wei)載體，汽車的(de)(de)所有信息和狀態都會呈現(xian)在儀表盤上，通過儀表盤，駕駛者可(ke)以(yi)實時掌握汽車的(de)(de)行駛信息，可(ke)以(yi)說GPU的(de)(de)存在，讓(rang)人和車之(zhi)間可(ke)以(yi)進行高效(xiao)的(de)(de)溝通。”

“因此，對(dui)于智能汽(qi)車(che)而(er)言(yan)，GPU的重(zhong)要性不(bu)言(yan)而(er)喻，如何用比較簡(jian)單的方式，實時呈現出(chu)汽(qi)車(che)很(hen)復雜的信息，達到化繁為簡(jian)的目(mu)的，就是我日常工作的重(zhong)點。”項天總結說。

期待攻克更多“卡脖子”技術

毫無疑問(wen)，GPU是(shi)未來汽車生(sheng)產制造(zao)過程(cheng)中的(de)必需品，同樣也會在很(hen)大程(cheng)度上決定著汽車智(zhi)能(neng)化程(cheng)度。

不(bu)過，目前(qian)我國現有(you)的絕大(da)部分計算(suan)機中所使用(yong)的GPU均被外國芯片(pian)巨頭壟斷，存(cun)在(zai)信(xin)息(xi)安全隱患和供(gong)貨保障(zhang)問題(ti)。因此，有(you)關方亟須開展國產GPU的研制(zhi)工作(zuo)，并加速推廣應用(yong)。

項(xiang)天(tian)深知(zhi)這個(ge)道理。其實，他(ta)與GPU的(de)結緣，卻顯得很有(you)故事性和趣味性。

“不少(shao)人(ren)一(yi)提到GPU，第一(yi)反應就是電腦(nao)中的(de)顯卡，而我(wo)也是因(yin)為(wei)電腦(nao)才(cai)與芯片、GPU結緣的(de)。”項天回憶說，“上(shang)小學時，我(wo)就在電腦(nao)上(shang)學習(xi)編程，并樂在其(qi)中，后(hou)來我(wo)更想知(zhi)道世界(jie)是怎(zen)么運行的(de)，因(yin)此(ci)物(wu)理成(cheng)為(wei)了我(wo)了解(jie)這個世界(jie)的(de)‘窗口(kou)’。”

就(jiu)這樣，從小熱愛計算(suan)機的(de)項天，在高中畢業后選擇了中國(guo)科學技(ji)術大學物理系下設的(de)微電子(zi)專業，從此與芯片技(ji)術結緣。

2013年，正值全屏(ping)智(zhi)能(neng)手(shou)機成為(wei)科技圈的(de)(de)新潮流(liu)，正在讀博士的(de)(de)項天偶然看到(dao)一(yi)個(ge)消息——奧迪的(de)(de)一(yi)款(kuan)跑(pao)車將傳統(tong)儀表盤變為(wei)巨大的(de)(de)液(ye)(ye)晶(jing)屏(ping)。“當時(shi)我(wo)驚訝地(di)發現，整個(ge)導航地(di)圖(tu)都可以(yi)顯(xian)示在這個(ge)液(ye)(ye)晶(jing)屏(ping)上。我(wo)眼前一(yi)亮，仿(fang)佛找到(dao)了通往未來的(de)(de)鑰(yao)匙。”

與(yu)此同時，項天(tian)所在額實驗(yan)室也(ye)正在研究GPU的算法和架構，但一(yi)直(zhi)停留在論文(wen)和樣本層面。車載液晶(jing)屏(ping)的靈感，讓(rang)項天(tian)有了(le)新目標。

在博士畢業后，項(xiang)天帶領(ling)多位中科大的同學(xue)和師弟創(chuang)(chuang)辦(ban)了速顯微(wei)電子科技有限公(gong)司，成為(wei)半導體領(ling)域(yu)的“創(chuang)(chuang)業新(xin)兵”。

然而想要(yao)在技(ji)術壁壘最高、全(quan)球集中度(du)最高的芯片產(chan)業(ye)作出一(yi)番事(shi)業(ye)，絕非(fei)易事(shi)。

在項天眼中，小小的(de)芯片卻濃縮了很多技術和信息，有上千個功(gong)能(neng)點需要測試和驗證。更重要的(de)是，由于芯片的(de)主要功(gong)能(neng)IP都由自己和同事(shi)自主研發設(she)計，他們(men)常(chang)常(chang)擔心有會(hui)考(kao)慮不(bu)到的(de)地方(fang)，最終導致功(gong)虧一簣。

“當第一(yi)批芯(xin)片做好送回到(dao)我們手里(li)時，團隊里(li)的每個(ge)(ge)人(ren)都(dou)(dou)很興奮，但同樣非常緊張。”項天回憶(yi)說，“同事先是把芯(xin)片放在測(ce)試(shi)(shi)座上，接通電源進行(xing)查找，但是卻找不到(dao)相關信息(xi)。換了一(yi)顆(ke)芯(xin)片進行(xing)測(ce)試(shi)(shi)卻還是同樣的結(jie)果。就這樣，接連換了10顆(ke)芯(xin)片，顯示信息(xi)遲遲沒有結(jie)果，每個(ge)(ge)人(ren)的心情都(dou)(dou)跌落到(dao)了谷底(di)。”

“后來才發(fa)現，原(yuan)來我(wo)們(men)的芯片沒有(you)問題，只不過是測試(shi)座沒有(you)安好。”項天笑著說，“經歷這(zhe)樣坐(zuo)過山車般的經歷后，我(wo)變得(de)淡定許(xu)多了(le)，后來面對類似的事情和科研困難(nan)，我(wo)都覺得(de)不是什(shen)么大問題了(le)。”

在他(ta)看(kan)來(lai)，做(zuo)(zuo)產品(pin)和做(zuo)(zuo)科(ke)研不(bu)同，做(zuo)(zuo)科(ke)研只需要把某(mou)個指(zhi)標做(zuo)(zuo)好，無限放(fang)大優(you)勢(shi)即可，而做(zuo)(zuo)產品(pin)的要求則恰(qia)恰(qia)相反，“不(bu)能有任何明顯的弱(ruo)點(dian)和劣(lie)勢(shi)”。

“不(bu)光是GPU本(ben)身、系(xi)統、開(kai)發工具等核心功能要做得簡單可靠(kao)且(qie)易于使用，應用層的CAN總線交互(hu)邏輯、可靠(kao)性設計、電磁兼容設計也(ye)同樣缺一不(bu)可。”項天(tian)如是說(shuo)。

創業這幾年(nian)來，經常有人問項天(tian)，為(wei)什么一切都要自(zi)己親力親為(wei)，項天(tian)給(gei)出的回答是：“像(xiang)我這樣(yang)的年(nian)輕人既缺少經驗，又沒(mei)有資源，只有做別人沒(mei)有做過的事(shi)情(qing)，才能有機會脫穎而出。”

正是憑借(jie)著(zhu)這份沖勁，項天(tian)和同事(shi)們設(she)計出了國(guo)內第一款(kuan)集成GPU的MCU，并設(she)計出國(guo)內首款(kuan)針(zhen)對物聯網(wang)人機交(jiao)互的MCU，為MCU穩定高效工作開(kai)發(fa)(fa)了工業(ye)級圖(tu)形操作系統，同時配套開(kai)發(fa)(fa)了無(wu)代碼圖(tu)形化二次開(kai)發(fa)(fa)工具鏈。

截至目前(qian)，包括中(zhong)國中(zhong)車、東風商用車、江(jiang)淮汽(qi)車在(zai)內的多家企業與速(su)顯微電子科技有限公司達(da)成了合作。這家創業公司正成為國產GPU領域一顆冉冉升起的新星。

“相比(bi)于購買國(guo)外的全液晶儀表，速(su)(su)顯(xian)微的研發(fa)(fa)成本降(jiang)低(di)60%，物(wu)料成本降(jiang)低(di)20%，而且開發(fa)(fa)速(su)(su)度也更快。”項天自豪地說，除了(le)將研發(fa)(fa)的技(ji)術(shu)應用在汽車領域外，速(su)(su)顯(xian)微電子還針對智能(neng)串口屏、智能(neng)手表等(deng)應用場(chang)景，推出(chu)了(le)多款(kuan)最新(xin)產品。

他暢想說，希望(wang)在自己(ji)這(zhe)一代青年工程師的努力下，攻克更多“卡脖子”技術，“讓‘中(zhong)國(guo)智造’的步伐再(zai)提(ti)速”。