汽车芯片的未来，挑战在这10000个点
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来源：内容编译自eetjp。
现代汽车正迅速成为“车轮上的数据中心”，不仅需要提供移动性，还需要自主性、安全性和持续的软件更新。这些期望带来了对高性能计算的持续需求，但其运行环境与数据中心或智能手机的运行环境有着根本的不同。系统必须在车辆10-15年的使用寿命内，在高温、振动和全天候运行的恶劣条件下可靠运行。
这就是 imec 的作用所在。这家比利时研究机构正在将数十年的半导体创新应用于汽车行业最紧迫的挑战之一：设计强大、高效且长期稳健的车载计算平台。
“汽车将成为你拥有的最高端的计算设备，但它是在路上行驶，而不是待在温控服务器机房里。随着更高水平的自主性实现现有所有权模式的转变，系统将几乎不间断运行，”imec 汽车副总裁 Bart Plackle 在比利时安特卫普举行的 ITF World 2025上说。
Plackle表示：“欧洲丰富的汽车传统和全新的半导体战略使其在引领移动出行与微电子融合方面拥有独特的优势。” 在《欧洲芯片法案》等支持区域发展的举措的推动下，imec正处于这一转型的核心地位。他继续说道：“欧洲在汽车领域实力雄厚，拥有众多汽车制造商、一级供应商以及悠久的汽车行业历史。imec拥有深厚的技术，包括先进的封装、芯片架构和系统集成。我们正在进行尖端研究，为汽车级工业应用做好准备。”
几十年来，单片系统级芯片 (SoC) 一直驱动着从智能手机到汽车电子控制单元 (ECU) 的各种设备。但随着自动驾驶和联网汽车计算需求的激增，这种传统方法逐渐显露出其局限性。“你不能因为一个良率问题就放弃一个价值数十亿美元的设计，”普拉克尔说道。
Chiplet 是一种小型模块化处理单元，可以组合成一个封装，并且已经在数据中心和消费设备中证明了其价值。现在，imec 认为 Chiplet 应该应用于汽车，并通过其汽车 Chiplet 计划 (ACP) 来推动这一进程。“我们看到其他部署场景也开始转向 Chiplet，例如 HPC（高性能计算）、数据中心和平板电脑。但当你考虑到自动驾驶汽车所需的性能水平时，答案显而易见：汽车需要这种级别的性能和灵活性，而 Chiplet 正是实现这些的关键，”Plackle 说道。
Chiplet 的优势包括更高的良率、成本效益、架构灵活性以及异构集成，每个 Chiplet 都可以针对特定功能进行优化。但将这种模式应用于汽车领域也引发了新的问题：“10,000 个连接能否在恶劣环境下持续使用 15 年？”Plackle 说道。“这是我们正在努力验证的问题之一。”
ACP 计划目前正从架构可行性研究转向实际实施。位于德国海尔布隆的 Imec 先进芯片设计加速器正在创建功能参考平台，以展示 Chiplet 在实际汽车场景中的可行性。“我们不是在开发产品，而是在构建基于 Chiplet 的 ECU 的参考模型，”Plackle 说道。“这些都是 A 级样品，是汽车制造商评估该技术并建立信心的证明点。”
除了设计之外，imec 还使用热机械模拟装置和配备传感器的虚拟芯片来测试这些封装在压力下的状况，并预测故障。“我们希望看到故障，因为任何分层或焊球剪切都能告诉我们薄弱点在哪里，以及如何改进设计，使其更加可靠，”Plackle 说道。
仅靠计算并不能让汽车变得智能；它还需要传感器。Imec 的 SENSAI 项目正在推动下一代技术，例如 CMOS 摄像头、短波红外成像和全固态硅光子激光雷达(LiDAR)。“如今的传感器堆栈真是一片混乱，”Plackle 说道。“每家汽车制造商都在尝试不同的传感器组合，但目前还没有一个标准来确定哪种组合效果最佳。”
Imec 的方法是构建一个模拟框架——本质上是传感器架构的数字孪生——来虚拟测试配置。“我们可以模拟新传感器如何影响事故率和极端情况，而无需实际构建它，”Plackle 说。“这有助于降低成本并加速开发。”
Imec 还开展重点研发项目，包括开发由多个相干模块组成的广域虚拟孔径雷达系统以提高精度，以及开发固态调频连续波激光雷达以克服当前系统的机械弱点。
Plackle表示：“没有哪家公司能够单枪匹马地让芯片和传感器在汽车上发挥作用。” 这需要一个协作的生态系统。IMEC的标准化和汽车再利用 (STAR) 计划正是为此而生，该计划将汽车制造商、一级供应商和半导体公司聚集在一起。“我们需要的是标准，而不是孤岛。如果一家供应商的芯片无法与另一家供应商的芯片通信，整个模式就会崩溃。” 他表示。
STAR正在通过研讨会、论坛和技术焦点小组，就接口、协议和互操作性层建立共识。“我们正在为规模经济奠定基础，”普拉克尔说。
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