中科億海微：汽車“新四化”時(shí)代背景下國(guó)產(chǎn)FPGA助力汽車智能化升級(jí)

以智能化、電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化為代表的汽車“新四化”正在加速推進(jìn)汽車電子技術(shù)和架構(gòu)的快速演進(jìn)。其中，被譽(yù)為“萬(wàn)能芯片”的FPGA也越來(lái)越受人關(guān)注，由于其具有高度靈活、可擴(kuò)展的特點(diǎn)，可以以較低成本實(shí)現(xiàn)算法的迭代，能夠較好地幫助汽車實(shí)現(xiàn)在新場(chǎng)景的運(yùn)算、控制和升級(jí)功能。因此，很多車廠都在加速引入相關(guān)FPGA平臺(tái)，這對(duì)國(guó)產(chǎn)FPGA企業(yè)而言又有哪些利好呢？在3月23日舉辦的「OFweek 2023工程師系列在線大會(huì)——汽車電子技術(shù)在線會(huì)議」上，中科億海微電子科技（蘇州）有限公司高級(jí)工程師／銷售總監(jiān)夏金軍帶來(lái)了面向汽車電子產(chǎn)業(yè)的《國(guó)產(chǎn)全正向強(qiáng)自主FPGA芯片與可重構(gòu)系統(tǒng)》主題演講，為大家分享了汽車“新四化”時(shí)代背景下國(guó)產(chǎn)FPGA企業(yè)該如何助力汽車智能化升級(jí)。

深耕FPGA領(lǐng)域，堅(jiān)持全正向設(shè)計(jì)技術(shù)路線

據(jù)夏金軍介紹，中科億海微是中國(guó)科學(xué)院“可編程芯片與系統(tǒng)”研究領(lǐng)域的科研與產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)，按照國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)起成立的以“可編程邏輯芯片與可重構(gòu)系統(tǒng)”為技術(shù)特色的高新技術(shù)企業(yè)，從2004年在中科院?jiǎn)?dòng)可編程芯片項(xiàng)目科研開(kāi)始，中科億海微研發(fā)團(tuán)隊(duì)在FPGA芯片自主可控的技術(shù)道路上探索了近20年。團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持全正向設(shè)計(jì)技術(shù)路線，自主研制具有高可靠性的嵌入式可編程電路IP核、可編程邏輯芯片、EDA軟件與可重構(gòu)系統(tǒng)，提供具有高性能和自適應(yīng)計(jì)算的行業(yè)解決方案和集成電路設(shè)計(jì)服務(wù)。產(chǎn)品先后獲得了“國(guó)產(chǎn)最具潛力IP設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”、“最佳FPGA芯片獎(jiǎng)”、“最佳EDA產(chǎn)品獎(jiǎng)”，并獲得車規(guī)認(rèn)證和特種領(lǐng)域?qū)I(yè)等級(jí)鑒定檢驗(yàn)報(bào)告，已被收錄在“車規(guī)級(jí)計(jì)算類芯片優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商”名錄。產(chǎn)品已得到大量應(yīng)用，產(chǎn)品可靠性極強(qiáng)；能夠在極端惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)健康管理、地質(zhì)導(dǎo)向、隨鉆測(cè)量等特殊高溫應(yīng)用場(chǎng)景需要，已成功在石油鉆井中應(yīng)用，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)國(guó)產(chǎn)自主特種FPGA芯片在超高溫場(chǎng)景中應(yīng)用的空白；采用國(guó)產(chǎn)工藝、國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、國(guó)內(nèi)流片、國(guó)內(nèi)封裝、國(guó)內(nèi)測(cè)試，國(guó)內(nèi)完成全鏈路制造過(guò)程，安全可靠、供貨穩(wěn)定。

中科億海微三大核心產(chǎn)品

目前，公司現(xiàn)有億海神盾系列、億海神針系列FPGA芯片。其貨架產(chǎn)品包括成片、裸片、IP核，基本上從大規(guī)模到中規(guī)模到小規(guī)模都一應(yīng)俱全。在夏金軍重點(diǎn)介紹完EQ6HL130、EQ6HL45、EQ6HL45 A2、EQ6HL25、EQ6HL16、EQ6GL9等產(chǎn)品后，不難發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)品品類繁多且全方位覆蓋，能滿足比較廣泛的溫度范圍，封裝形式多樣化，尺寸從大到小，完全可以滿足車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體的應(yīng)用需求。

在產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)方面，中科億海微可編程邏輯芯片從產(chǎn)品上看，具有軟硬件一體正向設(shè)計(jì)，高性能、高性價(jià)比、小尺寸、低功耗，以及產(chǎn)品型譜化、多種封裝、形式多樣，成片＋裸Die的特點(diǎn)；從安全上看，產(chǎn)品均是在國(guó)內(nèi)完成設(shè)計(jì)、流片、封裝、測(cè)試，自主程度高，供貨穩(wěn)定，用戶具有備選方案，降低器件選型風(fēng)險(xiǎn)；從支持方面看，公司具有成熟的FAE隊(duì)伍，能夠高效快速響應(yīng)用戶需求，還能提供現(xiàn)場(chǎng)、遠(yuǎn)程，線上、線下等多種形式的專業(yè)技術(shù)支持；最后是在應(yīng)用方面，由于產(chǎn)品能提供多種溫度范圍供用戶選擇，靈活性強(qiáng)，面對(duì)完善的國(guó)產(chǎn)生態(tài)環(huán)境擁有強(qiáng)大的適配能力，已得到廣泛應(yīng)用。

在可編程電路IP核方面，中科億海微是是國(guó)產(chǎn)嵌入式FPGA IP核技術(shù)的領(lǐng)跑者，并已經(jīng)成功提供SoC用戶實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的團(tuán)隊(duì)。夏金軍表示，公司產(chǎn)品采用自主架構(gòu)，自主控制，在保障穩(wěn)定供貨的同時(shí)，能滿足系統(tǒng)級(jí)開(kāi)發(fā)的最新需求。目前已完成多次硅技術(shù)驗(yàn)證，功能、性能指標(biāo)和穩(wěn)定性均已達(dá)到了預(yù)期效果。同時(shí)，借助基于嵌入式可編程電路IP核編譯技術(shù)，還完成了中科億海微可編程邏輯芯片的設(shè)計(jì)，目前產(chǎn)品已獲得市場(chǎng)認(rèn)可，為用戶提供IP授權(quán)，成功集成在SoC芯片中得到實(shí)際應(yīng)用，獲得用戶好評(píng)。

此外，夏金軍還為觀眾展示了億靈思可編程邏輯芯片開(kāi)發(fā)軟件，這款軟件擁有國(guó)產(chǎn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以支持千萬(wàn)門(mén)級(jí)以上可編程邏輯芯片的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。據(jù)悉，億靈思軟件不僅可以支持工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的可編程邏輯芯片開(kāi)發(fā)流程，即從RTL綜合到配置碼流生成下載的全流程操作，而且可以提供面向嵌入式可編程電路IP核定制開(kāi)發(fā)的評(píng)估流程，幫助SoC用戶定制嵌入式可編程電路IP核資源的規(guī)模和排布，并生成相應(yīng)的芯片數(shù)據(jù)庫(kù)，為終端用戶提供EDA全流程服務(wù)。

在介紹完相應(yīng)的技術(shù)和產(chǎn)品路線后，夏金軍還重點(diǎn)分享了FPGA在智能汽車上的主要應(yīng)用案例。

從汽車功能模塊來(lái)看，ADAS／AD系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、智能座艙系統(tǒng)、智能聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)中都會(huì)用到FPGA芯片。從具體應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，F(xiàn)PGA芯片可以實(shí)現(xiàn)交換功能，可以實(shí)現(xiàn)GPIO的擴(kuò)展，可以用在車身預(yù)控制單元，還可以用在激光投影、激光器、車燈控制、激光雷達(dá)等應(yīng)用中。

在當(dāng)前智能汽車盛行背景下，激光雷達(dá)成為了FPGA芯片應(yīng)用不可忽視的一大應(yīng)用。據(jù)悉，激光雷達(dá)回波信號(hào)的數(shù)據(jù)采集是激光雷達(dá)系統(tǒng)中重要的組成部分，基于FPGA的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，激光器驅(qū)動(dòng)，并使用TDC記錄回波脈沖的到達(dá)時(shí)間戳，通過(guò)計(jì)算得到TOF時(shí)間，并與上位機(jī)通信。

“當(dāng)前新能源汽車更新?lián)Q代的速度很快，同時(shí)每一代汽車上也有對(duì)應(yīng)的配件邏輯，但I(xiàn)P芯片受制于價(jià)格成本問(wèn)題，有的用戶希望能解決這個(gè)問(wèn)題。這個(gè)時(shí)候我們作為一個(gè)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)就會(huì)幫助用戶做產(chǎn)品升級(jí)，比如對(duì)于芯片邏輯的一個(gè)評(píng)估，哪些部分是變化的，哪些部分是不變的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程之間我們都可以協(xié)助用戶升級(jí)調(diào)優(yōu)，待到量產(chǎn)穩(wěn)定后，功能可靠，集成電路將固化形成專用芯片，大幅降低成本。”夏金軍表示，中科億海微將全程深度參與，協(xié)助車企穩(wěn)步升級(jí)，助力車企在市場(chǎng)中具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

可以看到，在過(guò)去幾年里中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度極快，特別是在智能汽車這個(gè)賽道上，而FPGA作為里面的關(guān)鍵器件，也遇上了發(fā)展的黃金窗口期?？v觀目前國(guó)內(nèi)FPGA賽道，無(wú)論是軟件生態(tài)還是硬件生態(tài)，都跟國(guó)外巨頭存在一定差距，還有很長(zhǎng)的路要追趕。

在夏金軍看來(lái)，國(guó)產(chǎn)化替代必然是未來(lái)行業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)之一，盡管存在差距，但國(guó)內(nèi)廠商眾多，所能開(kāi)發(fā)的汽車應(yīng)用場(chǎng)景也很多，在國(guó)內(nèi)全力支持推進(jìn)芯片自主可控的浪潮下，相信也能幫助我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)發(fā)展的“彎道超車”，逐步走向世界舞臺(tái)的中心，成為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的領(lǐng)跑者。