車載Chiplet技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究：智能汽車算力架構(gòu)新范式

請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分產(chǎn)業(yè)深度產(chǎn)業(yè)深度強(qiáng)等潛在優(yōu)勢(shì)。Chiplet技術(shù)將傳統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)芯片劃分為多個(gè)單功能或多功能組合的“芯粒”，在一個(gè)封裝內(nèi)通過(guò)基板互連成為一個(gè)完整的復(fù)雜功能芯片。運(yùn)用Chiplet技上市速度，滿足激烈競(jìng)爭(zhēng)的智能汽車市場(chǎng)需求。Chiplet可將多顆成本更低的小die共術(shù)將其合封在一起。將大塊的SoC芯片按功能板塊拆分成小芯粒，可減少重復(fù)的設(shè)研發(fā)周期，提升產(chǎn)品的迭代速度，以幫助車企應(yīng)對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。輔助駕駛水平高、智能座艙功能豐富，智能化程度大大提升。AI前采用微縮路線的車規(guī)算力芯片正受到摩爾定律放緩的影響，潛在性能提升空間和探索滿足高算力與高性價(jià)比的芯片架構(gòu)新方案。車規(guī)芯片的要求和標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較高，Chiplet芯片技術(shù)車規(guī)驗(yàn)證難度高，尚存在散熱性baoyanxin@展——算力產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告系列（六）會(huì)研究系列（二）請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分2of24 3 31.1.1.從傳統(tǒng)燃油車發(fā)展為智 4 5 6 82.1.車載算力需求爆發(fā)與技術(shù)進(jìn)步提升不 8 82.1.2.智能座艙域算力需求加速提升 2.1.3.車載娛樂(lè)需求推動(dòng)算力要求上升 2.1.4.車載算力技術(shù)進(jìn)步和算力需求增長(zhǎng)不匹配 2.2.汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，算力芯片技術(shù)需要降本增效的 3.1.Chiplet車載領(lǐng)域 3.1.2.Chiplet解決先進(jìn)制程性 3.2.Chiplet提供更靈活、研發(fā)周期更短和降本增效的算 3.2.1.Chiplet有助于降低芯片研發(fā)周期，研發(fā) 4.1.2.封裝技術(shù)難以滿足車載惡劣的工況條件 4.2.2.車載Chiplet鏈 4.2.3.Chiplet鏈接標(biāo)準(zhǔn)有待統(tǒng)一 請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分3of24汽車智能化高速發(fā)展的背景下，車載算力需求將持續(xù)顯著提升。+L1BEV+L340-60個(gè)130-170個(gè)儲(chǔ)存芯片3-10個(gè)50-80個(gè)功率芯片200-250個(gè)270-320個(gè)通信芯片100-120個(gè)150-200個(gè)傳感芯片50-70個(gè)60-80個(gè)合計(jì)400-500個(gè)芯片650-800個(gè)芯片(+60%~62.5%)身系統(tǒng)、安全舒適系統(tǒng)等多系統(tǒng)控制。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分4of24車載電子行業(yè)占整個(gè)汽車電子行業(yè)21.8%的比重，規(guī)模隨25002000150010008749627.4%7.5%7956.7%7236574308749627.4%7.5%7956.7%7236574302175217520700.05車載電子車身電子底盤與安全控制系統(tǒng)201120122013201420152016201720182019全球市場(chǎng)規(guī)模（億美元）全球市場(chǎng)規(guī)模（億美元）—i—全球規(guī)模同比增長(zhǎng)（%，右軸）電子軟件以及數(shù)字化內(nèi)容將占據(jù)整車價(jià)值超過(guò)一半。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分5of24軟件及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源：摩根士丹利，艾瑞咨詢，國(guó)泰君安證券率大幅超過(guò)全球水平。85%72.1%75.9%66.0%70%66.0%59.8%53.3%/53.3%/48.8%\55%55.1%48.8%\55%52.2%38.4%\38.4%\45.0%40%45.0%35.3%25%201920202021E2022E2023E2024E2025E全球市場(chǎng)智能座艙新車滲透率（%）中國(guó)市場(chǎng)智能座艙新車滲透率（%）請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分6of24風(fēng)，單獨(dú)的通信降噪等功能，麥克風(fēng)數(shù)量將帶來(lái)算力要求提升行為監(jiān)測(cè)種類：與駕駛員、乘客的交互將涉及監(jiān)測(cè)人員動(dòng)作行為，對(duì)不同類行為的監(jiān)測(cè)將帶來(lái)算法種類的提升，進(jìn)而提升算力屏幕數(shù)量：汽車上的屏幕由最初的中控一塊向多塊發(fā)展，副駕駛、的算力需求提升獨(dú)ECU。隨著消費(fèi)者需求增加，車輛功能的不斷豐富大量冗余、成本大大提升。不同ECU生產(chǎn)廠商將導(dǎo)致數(shù)據(jù)難輸。同時(shí)，結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的算力分散也難以實(shí)現(xiàn)多傳感器的數(shù)據(jù)融合處理。能汽車功能集成化發(fā)展，現(xiàn)應(yīng)用最廣泛的是域集中式的電子電氣架構(gòu)。跨域的信息交互，實(shí)現(xiàn)協(xié)同處理?？缬蚣屑軜?gòu)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)駕駛輔助、富后的需求。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分7of24端計(jì)算的彈性補(bǔ)充，域控制器將完全被替代。在這一階段，云端、車端的大量計(jì)算。同時(shí)，車端的動(dòng)力、駕駛、車身等多板塊數(shù)據(jù)復(fù)雜，高要求。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分8of24激增的算力需求形成匹配。與時(shí)間探索響應(yīng)、動(dòng)態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)接管和應(yīng)用場(chǎng)景等多個(gè)層面有所差異，進(jìn)行實(shí)時(shí)的精準(zhǔn)運(yùn)算，對(duì)算力要求非常高。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分9of24升，以及時(shí)處理產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)。智能自動(dòng)駕駛前提，ADAS高級(jí)輔助駕駛滲透率加速上升。廣義上，ADAS輔助駕駛系統(tǒng)也可分為L(zhǎng)0-L5這6個(gè)階段，其上ADAS在中國(guó)和全球的滲透率將分別提高至70%和86%。表1：ADAS等級(jí)劃分為6級(jí)，目前產(chǎn)業(yè)處于L2-3階段ADAS等級(jí)航控制、LKA車道保持輔助、距離控制、自動(dòng)限速航控制、高級(jí)巡航控制（具有并行自動(dòng)車道切換功能的Super/UltraCruise，特斯拉的AutopAssist境監(jiān)控，遠(yuǎn)程停車，出口與出口之間無(wú)人交互。例：特DrivePilot和寶馬的ADSiNEX“高度自動(dòng)駕駛：在某些情況下完全自動(dòng)駕駛，無(wú)需人高的算力支持，對(duì)多傳感器、多源的數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次整合。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分10of2440%9%10%8%4%1%9%10%8%35%34%36%34%48%30%40%57%42%30%14%2020中國(guó)2025中國(guó)2020全球2025全球名蔚來(lái)采用4顆Orin芯片的ES6/7/8的算力為1016TOPS，較第駛算力需求。1蔚來(lái)422324151627騰勢(shì)181911數(shù)據(jù)來(lái)源：各公司官網(wǎng)，懂車帝，國(guó)泰君安證券能汽車領(lǐng)域已量產(chǎn)的最大算力智能駕駛平臺(tái)是華為MDC810,算力達(dá)2000TOPS。芯片算力性能飛速增長(zhǎng)，更高性能的芯智能駕駛領(lǐng)域進(jìn)入全新發(fā)展階段。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分11of24增多，駕駛員、艙內(nèi)監(jiān)測(cè)以及健康監(jiān)測(cè)等逐漸拓寬監(jiān)測(cè)廣度與細(xì)致度。精神需求空白。高級(jí)別的智能座艙具有艙內(nèi)、艙外全場(chǎng)景的主動(dòng)感知、請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分12of24150.0 100.025.0 0.2 0.240.7 0.895.068.746.40.02022Q12023Q12022Q22023Q2數(shù)據(jù)的處理與保護(hù)一定程度上也對(duì)座艙算力提出了更高的要求。智能座艙體驗(yàn)全面升級(jí)。作為智能座艙最高硬件水平，8295算力達(dá)到請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分13of24私人空間，駕駛者與乘客對(duì)于車輛休閑娛樂(lè)的需求也逐漸顯現(xiàn)。3D娛的ARHUD、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、駕駛員監(jiān)控DMS技術(shù)、人機(jī)多模態(tài)交互等屏幕采用超薄鍍層Anti-Reflective技術(shù)，大大降低鏡面效果大，即使在請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分14of242.1.4.車載算力技術(shù)進(jìn)步和算力需求增力需求的爆發(fā)性增長(zhǎng)。但車規(guī)算力芯片也因受到摩爾定律放緩的影響，摩爾定律有效摩爾定律有效摩爾定律失效TOPS，存儲(chǔ)帶寬205GB/s，8納米制程。華為MDC610芯片算力在請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分15of24V2000基于“Zen2”x86核心架構(gòu)，7nm制程工藝和優(yōu)化的高性能“核心大腦”智能芯片的多方面性能提出更高要求。駛、記憶泊車請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分16of24排除芯片可能存在的潛在故障。AEC-Q100表明芯片在設(shè)的智能汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)呼喚更具靈活性與性價(jià)比的算力芯片技術(shù)方案。3.1.1.Chiplet集成技術(shù)請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分17of24本更便宜的小芯粒（die然后在一個(gè)封裝內(nèi)通過(guò)基板互連成為一個(gè)完本較高。將有機(jī)基板與硅基板混合可以起到降本增效的作用。此外兩種基板混合高帶寬存儲(chǔ)器可突破內(nèi)存速率瓶頸，運(yùn)用3D先進(jìn)封裝技術(shù)垂直堆疊與GPU共同封裝屬于2.5D封裝，均為實(shí)現(xiàn)Chiplet的核心技術(shù)。MaxDie的拼接。壁仞科技的BR100，將兩顆die合封在一塊Interposer3.1.2.Chiplet解決先進(jìn)制程性價(jià)比的問(wèn)題請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分18of24異構(gòu)組合，可實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的芯片集成組合，控制芯片產(chǎn)品整體性價(jià)比。其3DFabric技術(shù)平臺(tái)的封裝技術(shù)。3DFabric技術(shù)平臺(tái)包含臺(tái)積電前端足了降本增效的功能，解決先進(jìn)制程性價(jià)比的問(wèn)題。顯著優(yōu)勢(shì)。InFO是針對(duì)高性能計(jì)算升級(jí)的Chiplet技術(shù)的不斷發(fā)展，InFO_oS的面積和功率也隨之增長(zhǎng)，達(dá)到2.5Ret、連功率。圖23：第五代封裝技術(shù)封裝8個(gè)128G的HBM和2顆大請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分19of24正在研發(fā)N7-on-N7和N5-on-N5；WoW領(lǐng)域3.2.Chiplet提供更靈活、研發(fā)周期3.2.1.Chiplet有助于降低芯片研發(fā)周期，研發(fā)更靈活請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分20of24功能單元圓進(jìn)行封裝、測(cè)試，可以按模塊選擇性價(jià)比最高、最合適的工藝制程，3.2.2.Chiplet降低片更加貼近客戶需求，滿足客戶的個(gè)性化定制。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分21of24場(chǎng)需求。不同智能座艙等級(jí)不同輔助駕駛等級(jí)不同智能座艙等級(jí)不同輔助駕駛等級(jí)工藝進(jìn)行加工。之后，將小芯片利用內(nèi)部總線互連技術(shù)進(jìn)行電路連接。4.1.2.封裝技術(shù)難以滿足車載惡劣的工請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分22of2441項(xiàng)的測(cè)試，對(duì)于車規(guī)芯片的可靠性、牢固度要求高，通過(guò)難度大。下的散熱能力至關(guān)重要。2D、2.5D封裝通常采均采用鍵合一層結(jié)構(gòu)硅（Dummydie）的方法。D公差引起的應(yīng)力問(wèn)題。請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分23of24行、并行互連電路提供了高速傳輸?shù)姆桨福c片上互連小于100fj/bit/mm的傳輸能耗相比，UCIe等。其中，UniversalChipletInterconnectExpress(UCIe)是一個(gè)國(guó)致該技術(shù)在智能汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)用不及預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)。算力需求和供給難題的潛力架構(gòu)方向?qū)⒋嬖诒姸嘈聟⑴c者與資本入局，請(qǐng)務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分2作者具有中國(guó)證券業(yè)協(xié)會(huì)授予的證券投資咨詢執(zhí)業(yè)資格或相當(dāng)?shù)膶I(yè)勝任能力，保證報(bào)告所采用的數(shù)據(jù)均來(lái)自合規(guī)析邏輯基于作者的職業(yè)理解，本報(bào)告清晰準(zhǔn)確地反