下一代汽車電子電氣架構需要復雜的集中式計算單元來應對日益增長的功能需求。融合芯片（Fusion chips）和基于芯粒（chiplet-based）的設計是潛在的推動因素。

軟件定義汽車 (SDV) 的下一代電氣/電子 (E/E) 架構正在向集中化發展。麥肯錫分析估計，到 2032 年，全球生產的所有汽車中 30% 將采用帶區域控制器的 E/E 架構（圖 1）。對于半導體行業來說，重要的是，這種轉變將需要集中的高性能計算單元。

在未來十年內，汽車微元件和邏輯半導體市場預計將在 2032 年增長到 600 億美元。預計整個汽車半導體市場將在同一時期內從 600 億美元增長到 1400 億美元。其 10% 的復合年增長率超過了半導體市場的所有其他垂直市場。

集中式高性能計算單元通常為高級駕駛輔助系統 (ADAS) 或未來的自動駕駛 (AD) 提供功能，以及信息娛樂和車輛運動任務。兩種原型——獨立的、特定領域的計算單元和跨領域的中央計算單元——將主導下一代 E/E 架構（圖 2）。根據這種性質，OEM 和一級供應商可以通過不同的方式實現集中式計算單元，例如通過基于機架的設置、帶有多個芯片的印刷電路板 (PCB) 或用于多個域的融合芯片。

在所有情況下，選擇最高效的底層片上系統 (SoC) 或系統級封裝 (SiP) 至關重要，原因如下：

首先，SoC 和 SiP 實現了自動駕駛汽車所需的基本計算（例如，通過實現識別其他車輛和交通參與者的感知功能），此外還提供尖端的信息娛樂服務并支持生成式人工智能 (gen AI) 用例（例如，用于車載助手）。

其次，SoC 和 SiP 是成本的主要驅動因素，并且極大地影響了整體物料清單 (BOM)。最后，它們的功耗可能在確保車輛節能運行方面發揮作用，這對于向電池電動汽車 (BEV) 的過渡尤為重要。

因此，汽車 OEM 高度投入，不斷提高計算能力和效率。于是，ADAS/AD 和信息娛樂領域的兩個新興趨勢在即將到來的 E/E 架構的概念階段獲得了關注：融合芯片和基于芯粒的芯片設計。

本文將討論融合芯片和基于芯粒的芯片設計作為未來 E/E 架構中集中計算的推動因素，并討論為什么它們成為首席技術官在制定有關集中計算的戰略決策時的重要因素。

通過融合芯片推進 ADAS/AD 和信息娛樂領域的集中計算

融合芯片可能被視為提高 SDV 功能和計算整合度的合理下一步。也就是說，融合芯片將信息娛樂和 ADAS/AD 的功能合并到一塊硅片上，形成一個單一的“融合”芯片。

乍一看，這種整合的技術要求似乎很合理。如今，ADAS/AD 和信息娛樂領域都需要最先進的多核中央處理器 (CPU)、圖形處理器 (GPU)、AI 加速器和數字信號處理器，并且這兩個領域都旨在以非常小的節點尺寸（即小于 10 納米）實現，以提高計算能力和能效。同時，這種整合的幾個方面揭示了這兩個領域的不同之處：

雖然信息娛樂領域有一些與功能安全相關的應用（例如，支持駕駛艙集群），但在 ADAS/AD 領域，對汽車安全完整性等級 B (ASIL-B) 和 ASIL-D 功能安全合規性的需求更為明顯，因為該領域必須執行許多實時關鍵功能（例如，執行器控制任務）。純基于安全島的方法在這里可能不夠，因為信息娛樂通常采用這種方法。

在 ADAS/AD 領域，對硬件/軟件 (HW/SW) 進行緊密協同設計的需求尤為明顯，以便為實現感知元素的特定神經網絡架構（例如卷積神經網絡和變壓器）優化計算硬件（例如 AI 加速器）。

在過去的兩年中，盡管融合芯片設計面臨著諸多挑戰，但無晶圓廠半導體廠商和新進入者已經將這一理論想法變成了現實。此外，幾家一級供應商已經展示了使用融合芯片的計算單元設計，并在 SDV 環境下宣揚其優勢。

通過使用融合芯片，OEM 可以減少物理計算單元的總數，并進一步簡化計算邏輯的整體集成和整合。例如，這種方法對于在整個車輛生命周期內促進無線 (OTA) 更新至關重要，這是 SDV 的關鍵推動因素。此外，OEM 可以簡化信息娛樂和 ADAS/AD 領域的工具鏈和開發框架，從長遠來看具有預期的成本優勢。