芯片开发与整车开发的协同适应策略探讨

原创汽车电子与软件 2024-09-03 18:32

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作者 | 北湾南巷

出品 | 汽车电子与软件

随着汽车电子化和智能化的加速发展，芯片作为汽车电子控制系统的核心组件，其与整车开发的紧密协同已成为行业关注的重点。这种协同不仅涉及技术的深度融合，也关系到产业链的高效运作和市场的快速响应。

当前芯片开发与整车开发协同的痛点如下：

沟通难、不协同、不认同：中国工程院院士孙逢春指出，国产芯片企业与整车企业之间的沟通困难、不协同和不认同，直接影响了汽车芯片的国产化进程。有效的沟通机制和共同的目标认同是实现成功合作的关键。
供应链绑定关系：芯片企业与整车企业之间的强绑定关系至关重要。如果无法建立这种关系，单一芯片难以快速进入整车供应链。通常，一款芯片需要2-3年时间才能进入整车企业的供应链体系，并在之后的5-10年内保持稳定供货。
标准化与差异化需求的矛盾：整车企业在芯片需求上面临标准化与差异化的矛盾。一方面，车企需要芯片满足特定配置和性能要求；另一方面，芯片需适应不同市场的需求。这种矛盾使得芯片供应商在产品设计和开发过程中必须兼顾多方面的需求。
供应问题：采用国内芯片时，企业担心芯片的知识产权（IP）风险；而使用海外芯片则面临供应安全问题。这种双重担忧加剧了芯片选择的复杂性和供应链管理的难度。
开发周期长：从芯片设计到量产上车通常需要3.5-5.5年时间。同时，智能驾驶与智能座舱的软件算法持续升级，芯片需尽量满足汽车产品5-10年的生命周期需求，这增加了开发和维护的复杂性。
新兴企业难以跻身：在传统汽车领域，一级系统供应商和二级芯片供应商之间的协同效应显著，供应链格局稳定。新兴企业面临进入壁垒，难以在已有的供应链体系中找到立足之地。
生态协同不足：整车与芯片等核心环节的生态协同不足，需要建立协同发展的汽车芯片产业生态圈，以推动汽车电动化和智能化的深度融合。建立一个高效的生态系统对于实现整体产业链的协同发展至关重要。

这些痛点表明，芯片开发与整车开发的协同需要在沟通机制、供应链绑定、标准化与差异化需求、供应安全、开发周期及生态协同等方面进行全面改进和优化。通过解决这些问题，可以提高芯片与整车开发的效率和效果，推动汽车产业的技术进步和市场发展。

#01

引言

1.1 芯片在整车中的重要性

随着汽车工业的迅速发展，芯片已成为汽车电子控制系统的核心组成部分。它不仅控制车辆的基本运行，还支持高级驾驶辅助系统（ADAS）、自动驾驶和车联网等前沿技术。

在基础运行控制方面，芯片是关键。现代汽车的发动机控制单元（ECU）、传动系统控制单元（TCU）和车身控制模块（BCM）等组件都依赖高性能芯片。这些芯片通过精准的数据处理和控制算法，确保各系统高效协作，提供稳定、安全的驾驶体验。

在ADAS中，芯片的应用也越来越广泛。ADAS技术利用传感器获取环境数据，并通过芯片进行处理和分析，以识别道路危险并辅助驾驶员。例如，自动紧急制动（AEB）系统依赖芯片快速识别前方障碍物，并在必要时触发制动，避免碰撞。

在自动驾驶领域，芯片的作用更加突出。自动驾驶需要强大的计算平台和复杂的算法，而芯片提供了这些计算和算法的硬件基础。高性能的自动驾驶芯片能够实时处理大量传感器数据，做出决策，确保车辆在各种条件下的安全性和可靠性。

车联网技术也离不开芯片支持。车联网系统通过车载终端与云平台的数据交互，实现远程监控、智能导航和娱乐服务。芯片负责数据采集、处理和安全通信，确保系统稳定运行和数据安全。

芯片的性能、可靠性和安全性直接影响整车品质和市场竞争力。随着汽车电子化、智能化和网联化的加速，芯片在整车中的重要性将进一步提升。汽车制造商和芯片供应商需紧密合作，共同研发满足未来需求的高性能芯片。

1.2 适应整车开发的必要性

随着汽车电子化的加速，芯片作为汽车控制系统的核心，其性能和可靠性直接影响整车的安全性和质量。因此，如何实现芯片开发与整车开发的高效协同，确保两者的完美匹配，成为当前汽车行业的关键课题。

整车开发涵盖了从设计、工程、制造到验证的多个阶段，涉及众多学科和专业。芯片作为核心组件，其开发过程必须与整车开发的需求和进度紧密同步，以实现最佳的协同效果。

芯片的性能和功能直接影响整车的整体表现。现代汽车不仅仅是机械部件的组合，更是电子与信息技术的集成体。芯片负责处理和控制车辆的各种信号和数据，包括发动机管理、车身稳定控制、先进驾驶辅助系统（ADAS）以及车联网功能。因此，在整车开发过程中，必须考虑芯片的性能指标、功耗、集成度和可靠性，以确保整车在各种工况下表现优异。

有效的芯片开发协同对于提高整车开发效率和降低成本至关重要。如果芯片开发与整车开发不同步，可能导致开发周期延长和成本增加，影响整车的市场竞争力。通过加强芯片开发与整车开发团队之间的沟通与协作，可以及时发现和解决问题，减少返工和修改，显著提升开发效率。

随着汽车电子化的不断推进，芯片在整车中的重要性日益增加。未来，随着自动驾驶、电动化和智能网联技术的发展，芯片将成为决定整车性能和功能的关键因素之一。因此，从长远来看，加强芯片与整车开发的协同不仅是当前的需求，更是未来发展的必然趋势。

#02

芯片与整车开发流程概述

芯片开发与整车开发流程之间的关联点密切交织，共同确保汽车产品的整体性能和品质。这些关联点主要体现在需求对接、接口定义以及验证测试等关键环节。

如图所示，显示了整车项目开发流程与芯片开发流程之间的对应关系，突出了整车和芯片的开发阶段及其时间节点。

整车开发流程是一个涵盖多个阶段和环节的复杂过程，从市场调研开始，一直到批量生产结束。这个过程不仅需要跨部门、跨领域的协同合作，还需要不断地进行设计优化和问题解决，以确保最终产品的性能和品质能够满足市场需求。

阶段

时间节点

内容

立项阶段（产品策划）

项目开始到第6个月

汽车厂商根据市场需求、政策法规、技术趋势等进行产品策划，包含新车型的概念设计和可行性研究，确定产品定位、技术路线和大致的功能需求。

项目启动（概念阶段）

第6个月到第10个月

细化产品概念，明确项目目标，选择主要合作伙伴（包括芯片供应商），并确定初步技术要求和功能定义。

概念开发（预研）

第10个月到第15个月

进行初步设计和开发，包括整车架构、主要系统和零部件的选型。与芯片供应商接洽，了解芯片性能参数和开发周期，确保芯片设计符合整车预期性能和功能需求。

设计开发（实施）

第15个月到第20个月

详细设计阶段，包括各系统的设计开发。芯片供应商根据整车厂商技术要求进行芯片设计和优化，双方讨论确认技术标准、接口规范和测试要求。

验证阶段（验证）

第20个月到第36个月

进行全面的产品验证测试，包括实验室测试和道路测试，验证整车及系统的可靠性、性能和安全性。芯片供应商提供样片进行软硬件联调，确保兼容性和稳定性。

生产准备（试生产）

第36个月到第59个月

进行小批量生产和工艺验证，准备进入量产阶段。芯片供应商确保量产芯片供应，并进行供应链协调和质量控制。

正式生产

第59个月起

新车型正式量产上市。芯片供应商需保证稳定供应和服务支持，并根据市场反馈持续优化。

芯片开发流程是一个复杂且精密的工程，涵盖了从需求分析到测试验证的多个环节，每个环节都相互关联，共同构成了芯片开发的完整生命周期。以下是对芯片开发流程的详细阐述：

阶段

主要内容

需求分析

- 与客户及整车开发团队沟通

- 明确芯片功能需求、性能指标、环境适应性、功耗要求及应用场景

- 确保芯片符合整车实际应用需求和市场定位

规格定义

- 细化芯片规格参数

- 包括输入输出特性、数据处理能力、存储容量、工作电压和温度范围、功耗限制、封装形式

- 确保规格符合需求和行业标准

架构设计

- 规划芯片功能结构

- 划分功能模块、设计数据路径、布局时钟和复位信号、定义模块间接口

- 综合考虑性能优化、功耗管理和制造成本

电路设计

- 将架构转化为具体电路

- 设计电路原理图、进行功能仿真验证

- 关注电路稳定性、可靠性和可测试性

- 确保芯片在各种条件下稳定性

版图设计

- 转化电路设计为芯片版图

- 使用版图设计软件布局和布线

- 确保信号完整性、热管理、功耗优化，满足制造工艺要求

- 精度直接影响制造良率和性能

流片制造

- 将设计转化为物理芯片

- 包括光刻、离子注入、蚀刻、金属化等工艺

- 选择合适的制造工艺和材料

- 进行封装测试，确保机械保护和散热性能

测试验证

- 进行功能和性能全面测试

- 设计测试方案和用例

- 进行功能验证、性能测试、环境适应性测试（高低温、振动、湿度等）、长时间可靠性测试

- 确保芯片在预定条件下稳定工作

芯片开发流程需要开发团队在每个阶段进行严密的控制和管理，确保各项设计、制造和测试工作都符合预期标准。通过系统化的流程管理和高效的协同合作，才能开发出满足整车开发需求的高性能、高可靠性芯片，为汽车工业的技术进步和产品创新提供坚实的基础。

在此过程中，芯片厂商与整车厂商高质量的合作开发，有助于确保芯片和整车系统之间的有效协同和高质量交付，以下是芯片厂商与整车厂商合作开发要点：

合作要点

重要性

具体措施

早期介入与需求对接

芯片厂商应尽早介入整车的产品策划和概念开发阶段，与整车厂商进行深入的技术交流，充分理解整车的需求和产品定位。

建立联合工作组，定期召开技术研讨会，确保芯片设计与整车系统架构的高度匹配。

技术标准与接口规范的统一

在设计开发阶段，双方需要就技术标准和接口规范达成一致，确保芯片与整车各系统的无缝对接。

共同制定技术标准和接口规范，并在开发过程中严格执行，减少潜在的技术风险。

验证测试与质量保证

验证测试是确保芯片和整车系统稳定性和可靠性的关键环节。芯片供应商应积极参与整车的验证测试过程。

提供多批次的芯片样片，支持整车厂商进行功能测试、性能测试和可靠性测试，并根据测试反馈进行优化调整。

生产准备与供应链协调

在整车进入试生产阶段时，芯片厂商需确保量产芯片的供应和质量，支持整车厂商的生产准备工作。

建立稳定的供应链体系，提前进行量产准备，确保芯片的质量和交付能力。

持续支持与技术升级

在整车进入正式生产后，市场需求和技术发展可能会带来新的变化，芯片供应商需持续提供技术支持和产品升级。

保持与整车厂商的紧密合作，定期进行产品优化和技术升级，确保产品的市场竞争力。

芯片开发与整车开发流程的关联点主要体现在需求对接、接口定义和验证测试等环节。这些环节需要芯片开发商与整车制造商之间的紧密合作和深入沟通，以确保芯片的功能和性能能够满足整车的需求，并通过接口定义和验证测试等手段确保芯片与整车系统的兼容性。这种协同工作的方式不仅有助于提高整车的性能和品质，还能推动汽车电子技术的持续创新和发展。

1. 需求对接

在芯片与整车的开发过程中，需求对接是一个至关重要的环节。中国集成电路创新联盟秘书长叶甜春曾表示“从微电子角度讲，汽车芯片不是技术不能解决的一类芯片，更多的是应用需求牵引芯片发展，可靠性其实不是难题，最重要的是用户能不能用。” 芯片开发商与整车制造商必须在设计初期就进行深入的沟通与合作，确保芯片的功能和性能设计能够满足整车的实际需求。这个过程要求双方明确整车的性能要求、功能需求以及预期的市场定位。芯片开发商需要充分理解整车的设计理念和目标市场，从而开发出能够在整车中发挥最佳效能的芯片。通过需求对接，整车制造商可以确保芯片产品完全适应整车的设计规范和市场定位。

2. 接口定义

接口定义是芯片与整车开发流程中的另一个关键环节。为了保证芯片与整车系统的无缝集成，接口的精确匹配至关重要。这不仅涉及电气接口和通信协议的兼容性，还包括软件接口的统一性。在接口定义过程中，芯片开发商和整车制造商需要共同制定详细的技术规范，包括信号标准、数据传输速率、协议类型和数据格式等。明确的接口定义可以避免后期开发中的兼容性问题，确保数据的顺畅传输和系统的稳定运行，进而提升整车的总体性能和可靠性。

3. 验证测试

国家新能源汽车技术创新中心主任、中国汽车芯片产业创新战略联盟秘书长原诚寅曾表示车用芯片与手机、平板等消费级芯片有着很大差异，需要高可靠性、高安全性、高稳定性、高性价比。

验证测试是确保芯片与整车系统兼容性的重要步骤。通过严格的测试流程，开发团队可以验证芯片在整车环境中的性能表现，识别潜在的问题和风险。验证测试包括功能测试、性能测试、可靠性测试以及安全测试等多个方面。功能测试旨在验证芯片是否能够按照设计要求正常工作；性能测试则评估芯片在整车系统中的响应速度和处理能力；可靠性测试检验芯片在各种环境条件下的稳定性；安全测试则关注芯片在恶劣工况下的保护能力。只有通过全面的验证测试，才能确保芯片在整车中的稳定性和可靠性。

随着汽车电子技术的不断进步和市场竞争的加剧，芯片开发与整车开发的协同适应策略显得尤为重要。只有通过有效的协同工作，才能确保汽车产品的整体性能和市场竞争力。因此，对于芯片开发商和整车制造商而言，加强沟通与合作、明确需求与规范、以及严格执行验证测试流程等措施都是至关重要的。这种系统性的协同策略不仅能够提升产品质量，还可以缩短开发周期，降低研发成本，最终为汽车产业链的整体发展注入新的活力。

#03

协同适应策略

3.1 早期介入与沟通

芯片开发商在整车开发早期介入具有明显优势，可以提升开发效率和质量：

全面理解系统架构：早期介入帮助芯片开发商深入了解整车的系统架构和设计理念。获取第一手需求信息，明确整车的性能要求、功能配置和市场定位，使芯片设计更具针对性，确保与整车设计思路和市场定位完美契合。
及时发现和解决问题：在整车设计初期，系统兼容性问题可能尚未显现。芯片开发商的早期参与可以在问题萌芽阶段进行检测和评估，及时与整车制造商合作，制定有效解决方案，从而减少后期开发风险，提高整车性能和品质。
把握市场趋势：早期介入使芯片开发商能够跟踪市场趋势和未来发展方向。随着汽车技术进步和消费者需求变化，整车制造商对芯片提出更高要求。通过早期介入，芯片开发商能够及时调整设计策略，适应市场变化和技术进步。

在实施早期介入策略时，芯片开发商需要注意以下几点：

建立稳定且高效的沟通机制：与整车制造商保持开放且持续的沟通渠道，以便能够迅速获取需求变化信息和技术反馈，确保问题能够在第一时间被发现和解决。
具备强大的技术实力和创新能力：芯片开发商需要有足够的技术积累和创新能力，才能在整车开发的早期阶段为制造商提供有价值的建议和解决方案，推动产品开发向更高效、更高质量的方向迈进。
密切关注市场动态和技术发展趋势：通过不断跟踪和分析市场变化，芯片开发商能够迅速调整其介入策略，确保其产品和服务始终能够满足整车开发的需求。

综上所述，早期介入策略是芯片开发与整车开发协同适应中的关键环节。通过在整车开发早期就介入，芯片开发商能够深入了解整车需求和市场发展方向，从而进行更有针对性的芯片设计和开发，提升整车性能和功能，为汽车产业链的整体优化和技术进步做出积极贡献。

3.2 技术标准的对齐

在芯片开发与整车开发的协同过程中，技术标准的对齐至关重要。这一环节涉及数据传输协议、电气接口标准和安全认证要求，确保系统兼容性和整体性能。

数据传输协议对齐：芯片需与其他电子部件进行高效、准确的数据交换。芯片开发商与整车制造商需共同制定统一的数据传输协议，确保所有电子控制单元（ECU）之间的数据交换无缝可靠，从而保障整车的稳定运行。
电气接口标准统一：芯片与整车系统之间的电气连接必须遵循严格的接口标准，包括物理尺寸、电气特性和连接方式。统一接口标准可避免信号干扰、短路等故障问题，提高整车的安全性和可靠性。
安全认证要求对齐：随着汽车智能化和网联化的发展，芯片和整车系统的安全性问题愈加突出。芯片开发商与整车制造商需共同制定并遵循严格的安全认证标准，如加密保护、身份验证和访问控制，以提升系统的安全防护能力，保护用户隐私和财产安全。

技术标准的对齐是核心环节，确保数据传输、电气接口和安全认证的一致性，有助于提高开发效率和产品质量，推动汽车电子技术的创新与发展，提升我国汽车产业的国际竞争力。

3.3 灵活性与可扩展性

在芯片开发过程中，灵活性与可扩展性是两个至关重要的特性。它们不仅决定了芯片能否满足整车的当前需求，还直接影响其应对未来技术升级和市场变化的能力。通过分析国产芯片的实际应用案例，可以更好地理解这两个特性的重要性及其在实际开发中的应用。

灵活性

灵活性指芯片在设计上能够适应不同的应用需求和环境变化。这一特性在汽车芯片开发中尤为重要，因为整车系统往往需要应对各种复杂的使用场景和多样化的用户需求。对于国产芯片厂商来说，灵活性主要体现在以下几个方面：

多功能集成：国产芯片厂商需要在单一芯片上集成更多功能模块。例如，在车载信息娱乐系统芯片上，不仅需要处理音频、视频，还需支持导航、通信等多种功能。这种集成度的提升能够显著减少芯片数量和系统复杂性，降低整车的成本。
适应不同硬件平台：由于各整车厂商的系统架构和硬件平台不尽相同，国产芯片必须具备在不同硬件环境下运行的能力。例如，某些车企使用ARM架构，而另一些可能使用x86架构，因此芯片需要能够灵活地适配不同的硬件平台，提供广泛的兼容性。
支持多种通信协议：汽车电子系统中使用的通信协议非常多样化，如CAN、LIN、Ethernet等。国产芯片厂商在开发过程中，需要确保芯片能够支持多种通信协议，方便整车厂商进行系统集成。这种灵活性不仅提高了芯片的适用性，也增强了产品的市场竞争力。

可扩展性

可扩展性指芯片在设计上具备扩展功能和性能的能力，能够随着技术的发展和需求的变化进行升级。这对于保持产品的长期竞争力至关重要。可扩展性在国产芯片开发中的体现主要有以下几点：

模块化设计：通过模块化设计，芯片可以更容易地进行功能扩展和性能提升。以国产自动驾驶芯片为例，其设计通常包括多个独立的处理模块，如AI加速器、图像处理单元、通信接口等。这种模块化的架构设计使得在不改变芯片整体架构的情况下，能够单独升级某些模块以提升性能或添加新功能。
软件可升级性：通过软件更新来扩展芯片的功能和修复漏洞是芯片可扩展性的另一重要表现。例如，某国产车规级芯片在出厂时可能仅支持基础的ADAS功能，但通过后续的软件更新，可以逐步增加如自动泊车、车道保持等高级功能。这种可扩展性大大延长了芯片的使用寿命，提升了整车的用户体验。
支持未来技术标准：随着汽车技术的快速发展，新的技术标准和需求不断涌现。国产芯片在开发时需要预留足够的性能和接口，能够支持未来可能采用的新技术标准。例如，为适应未来的V2X（Vehicle-to-Everything）通信需求，国产芯片在设计时预留了相关的接口和处理能力，以便未来能够支持这些新兴技术。

芯片厂商

专注领域

产品特点

与整车厂合作方式

中科创达（ThunderSoft）

嵌入式系统和人工智能领域

提供包括汽车芯片在内的解决方案，芯片设计强调灵活性和可扩展性，特别是在智能座舱和自动驾驶领域。

采用模块化设计，使得芯片能够适应不同的应用场景，并支持未来的软件更新和功能扩展。

寒武纪（Cambricon）

人工智能芯片开发

芯片架构具有高度的可扩展性，支持多种AI算法的灵活调用，广泛应用于智能汽车的AI处理单元。

支持整车厂在引入新的自动驾驶功能或提升车载娱乐系统时，无缝集成新的应用程序。

地平线（Horizon Robotics）

边缘人工智能计算，面向自动驾驶和ADAS系统的芯片

芯片平台具有很强的灵活性，能够根据不同的自动驾驶等级和安全要求进行调整。设计考虑未来自动驾驶技术的发展趋势，通过开放的生态系统和可编程性，支持整车厂商定制化开发。

提供开放的生态系统，允许整车厂商根据具体需求进行定制化开发。

比亚迪半导体（BYD Semiconductor）

新能源汽车关键芯片（IGBT、MCU等）开发

芯片设计具有很高的可扩展性，特别是在电动汽车的电力电子系统中，能够满足不同功率和效率需求，并支持未来电动化技术的快速升级。

通过满足不同的功率和效率需求，支持整车厂商的电动化技术快速升级。

华为（HiSilicon）

车联网芯片和智能驾驶领域

芯片采用先进的制程和设计技术，具有很强的灵活性和可扩展性，能够支持5G通信和高性能计算，为智能汽车的联网和自动驾驶功能提供稳定的技术支撑。

提供支持5G通信和高性能计算的芯片，确保智能汽车的联网和自动驾驶功能的稳定性和扩展性。

为了实现芯片的灵活性和可扩展性，芯片开发商需要与整车制造商保持密切沟通与合作。双方应共同明确芯片的功能需求和性能指标，并在此基础上，采用模块化和平台化等设计理念，构建出具有高度灵活性和可扩展性的芯片产品。模块化设计允许芯片在不同的应用场景中灵活配置，而平台化设计则为未来的扩展和升级提供了便利。此外，双方还应建立完善的技术支持和售后服务体系，确保芯片在使用过程中能够及时解决出现的问题，为整车的持续发展和市场竞争力提供有力保障。

3.4 芯片开发与整车开发的协作模式

在现代汽车开发中，芯片的作用越来越重要，芯片开发与整车开发的紧密协作成为了保证产品质量和缩短开发周期的关键因素。为此，整车制造商与芯片供应商必须建立高效的协作模式，以应对快速变化的市场需求和技术挑战。以下将详细介绍三种常见的协作模式：并行开发模式、敏捷开发与迭代优化、集成验证与联合测试。

并行开发模式

并行开发模式是指芯片开发和整车开发同步进行，在项目初期就进行密切合作，以确保各方在同一时间框架内工作。这种模式的核心在于协调各个团队的开发进度，使得芯片和整车的集成更加顺畅，有效缩短产品上市时间。

1. 芯片开发与整车开发同步进行的必要性：

系统定义芯片：在这种开发模式中，整车系统的需求和特性定义了芯片的设计。这意味着芯片开发不再是独立于整车开发的，而是根据整车的功能需求、性能目标和市场定位来定制。

技术更新：通过系统定义芯片的方式，可以确保新一代汽车使用的是为当前需求和未来技术趋势定制的芯片，而不是简单地沿用上一代的设计。这有助于提高汽车的性能、可靠性和竞争力。

快速响应市场需求：在竞争激烈的汽车市场中，时间就是金钱。并行开发使芯片和整车能够同时推进，减少等待时间，加速产品推出。

应对技术复杂性：现代汽车系统高度集成化，涉及到多个芯片和软件模块。同步开发有助于提前发现潜在的集成问题，提高系统兼容性和稳定性。

提高协同效率：通过建立共同的时间表和项目目标，芯片供应商和整车制造商可以更有效地分配资源，减少因沟通不畅导致的开发延误。

2. 并行开发的优点：

缩短开发周期：同步进行的开发活动可以避免因等待芯片或整车平台完成而产生的时间浪费，显著缩短整体开发周期。

减少设计变更成本：通过在开发初期就进行协同设计，可以提前识别并解决潜在的技术问题，减少后期修改带来的成本和时间浪费。

增强产品竞争力：并行开发模式使得整车产品能够快速适应市场需求变化，推出具有先进功能和性能的车型，增强品牌竞争力。

优化资源分配：通过并行开发，资源可以更有效地分配到整车和芯片的不同开发阶段，确保关键领域的投资得到最大化的回报。

提升产品竞争力：定制化的芯片可以提供更好的性能和功能，使汽车产品在市场上更具吸引力。通过并行开发和系统定义芯片，汽车制造商可以保持技术领先，快速响应新兴技术趋势，如自动驾驶、电动汽车和车联网等。

敏捷开发与迭代优化

敏捷开发是一种以快速响应变化为核心的开发方法，强调短周期的迭代和持续改进。将敏捷开发理念应用于芯片与整车开发，可以提高开发效率和产品质量。

1. 芯片与整车开发中的敏捷开发理念应用：

短周期迭代：在芯片和整车开发过程中，采用短周期的迭代方式，不断交付可工作的产品版本。这种方式可以快速验证设计假设，及时调整开发方向。

持续反馈与改进：通过定期的评审和反馈，开发团队能够快速识别问题并加以改进，减少因问题积累导致的项目风险。

跨团队协作：敏捷开发提倡跨职能团队的紧密合作，促进芯片开发团队与整车开发团队之间的沟通与协作，提高整体开发效率。

2. 通过迭代优化实现产品的持续改进和提升：

快速原型设计与验证：敏捷开发模式下，芯片和整车的初期设计可以快速形成原型，通过迭代验证设计的可行性和性能，减少不必要的返工。

逐步完善功能和性能：在每个迭代周期中，根据用户反馈和测试结果，不断完善产品的功能和性能，使得最终产品更加符合市场需求。

适应技术变化：敏捷开发模式允许团队在开发过程中灵活调整，适应新的技术趋势和市场变化，确保产品始终处于技术前沿。

敏捷开发理念在软件和系统产品工程中广泛应用，但在芯片设计领域仍处于探索。敏捷思想对EDA（电子设计自动化）和芯片行业的价值不容小觑，因此，推动芯片验证技术的敏捷化，是实现芯片全流程敏捷开发的关键。

*处理器在环(PIL- Processor in the Loop, PIL)系统级仿真解决方案：这是一种用于验证和测试汽车电子系统中处理器性能的仿真技术。它允许开发者在实际硬件部署之前，模拟处理器在实际车辆环境中的行为。

*RIL(道路在环)：道路在环测试是一种仿真技术，模拟车辆在道路上的行驶条件，以测试车辆对环境的反应。

*VIL(车辆在环)：车辆在环测试是一种更全面的仿真测试，它模拟整个车辆系统，包括动力系统、底盘等。

*SIL(软件在环)：软件在环测试是一种测试方法，主要用于验证软件组件在模拟硬件环境中的性能。

如通过使用处理器在环（PIL）系统级仿真解决方案，使新一代汽车开发摆脱了对上一代芯片的依赖，通过虚拟化技术提前12个月启动软件开发，结合AI生成多样化测试场景，并利用数据驱动优化算法，实现了从硅前到系统的全生命周期系统级仿真。该方案不仅赋能个性化SOC设计，还通过轻芯芯片仿真和轻景场景仿真技术，提供高效、自主可控的验证环境，确保了汽车电子系统开发的速度与质量双提升。

集成验证与联合测试

集成验证与联合测试是芯片与整车开发中必不可少的环节，确保不同组件在整车系统中能够无缝工作。这一阶段的早期介入对于发现潜在问题、提高产品质量至关重要。

1. 芯片与整车集成验证的重要性：

确保系统兼容性：通过集成验证，可以确保芯片和整车系统的软硬件之间的兼容性，避免因组件不兼容导致的系统故障。

优化性能和可靠性：在集成验证过程中，通过对系统的全面测试，可以优化芯片和整车的整体性能，提高产品的可靠性和稳定性。

发现并解决问题：早期的集成验证可以帮助开发团队提前发现设计中的问题，及时进行调整和改进，避免问题在后期阶段才被发现。

2. 早期联合测试在整车系统中的作用：

降低开发风险：通过在开发早期进行联合测试，可以减少因潜在问题导致的开发风险，确保项目按时交付。

验证功能完整性：联合测试可以验证整车系统中所有功能的完整性和协调性，确保所有组件协同工作，实现预期的功能效果。

提高开发效率：早期的联合测试有助于及时获取反馈信息，使得芯片供应商和整车制造商能够迅速做出响应和调整，提高整体开发效率。

通过并行开发模式、敏捷开发与迭代优化、集成验证与联合测试等协作模式，芯片开发与整车开发可以实现高效协同，确保整车产品在功能、性能和市场需求方面都达到最佳状态。这种协同开发的模式不仅加速了产品的开发周期，也提升了产品的质量和竞争力。

#04

案例分析

4.1 案例介绍

成功案例：

地平线余凯曾表示，任何一个主机厂他选择一款芯片，其实它不是一个战术选择，不是一个业务选择，它实际上是一个战略选择。一旦选中或者定点了一款芯片，基本上要投入百人级的研发投入，“一入豪门深似海”。

当前，汽车厂商与芯片开发商通过紧密合作以及双方的共同努力，使得相关芯片成功实现了与整车系统的无缝对接，为车辆提供了稳定可靠的功能。同时这些该芯片表现出了卓越的性能和稳定性，赢得了市场和消费者的广泛认可。

合作案例

芯片厂家

主机厂

合作内容与目标

比亚迪与地平线合作

地平线

比亚迪

联合开发智能驾驶芯片，计划在未来车型中搭载高性能的2000TOPS智驾芯片，提升智能驾驶辅助功能。

比亚迪自研智能驾驶系统

比亚迪（自研）

比亚迪

开发了DiLink智能座舱平台和DiPilot智能驾驶平台，实现更流畅的智能体验，并应用于多个车型。

蔚来与地平线合作

地平线

蔚来

合作开发智能驾驶解决方案，主要应用于蔚来的自动驾驶系统中，提升车辆的自动驾驶能力。

小鹏汽车与英伟达合作

英伟达

小鹏汽车

使用英伟达的Orin计算平台，小鹏汽车计划增强其自动驾驶汽车的计算能力，并提升车辆的整体智能水平。

特斯拉与英伟达合作

英伟达

特斯拉

早期合作开发自动驾驶计算平台，利用英伟达的GPU技术提升自动驾驶汽车的计算能力，支持特斯拉Autopilot功能的实现。

宝马与英特尔及Mobileye合作

英特尔, Mobileye

宝马

三方联合开发自动驾驶技术，特别是在视觉感知和决策方面，推动宝马L5级自动驾驶的实现。

丰田与英伟达合作

英伟达

丰田

英伟达提供AI计算平台支持丰田的自动驾驶开发，着重于车辆的视觉感知和路径规划能力，增强自动驾驶系统的智能性。

福特与高通合作

高通

福特

高通为福特提供5G和V2X通信技术，以增强车辆之间及车辆与基础设施之间的通信能力，推动智能网联汽车的发展。

戴姆勒与英伟达合作

英伟达

戴姆勒

联合开发下一代自动驾驶计算架构，用于梅赛德斯-奔驰汽车，计划在2024年推出具有L4级自动驾驶功能的车辆。

在这些合作项目中，芯片研发过程展示了芯片开发与整车开发的协同策略。项目初期，芯片开发商积极参与整车设计，与汽车厂商技术团队进行了多次深入交流。这种早期介入帮助芯片开发商全面理解整车架构和发展方向，为芯片设计奠定了基础。

在设计阶段，双方共同制定了严格的技术标准和接口规范，包括数据传输、电气接口和安全认证等。这些标准的对齐有效避免了潜在问题和风险，提高了开发效率和产品质量。

芯片设计时还考虑了整车的灵活性和未来扩展需求。随着自动驾驶技术的发展，汽车厂商对芯片性能和功能提出了更高要求。芯片设计团队采用了模块化和可扩展性设计，使芯片能够适应未来的新挑战。

这些成功案例不仅展示了芯片与整车开发的有效协同，还为行业树立了标杆。随着汽车电子技术的发展和市场竞争加剧，这种协同策略将成为行业发展的必然趋势。

失败案例：

合作方

背景概述

失败原因

结果概述

比亚迪与英特尔

比亚迪和英特尔在汽车信息娱乐系统开发上合作，计划利用英特尔的芯片技术提升车载信息系统性能。

英特尔在汽车芯片领域技术和市场经验不足，难以满足比亚迪的需求，且沟通可能存在问题。

比亚迪减少了对英特尔芯片的使用，转向其他芯片供应商合作。

英特尔与苹果

英特尔曾为苹果提供处理器，双方合作多年。

英特尔在移动处理器性能和功耗优化上进展缓慢，未满足苹果的高效能低功耗要求。

苹果逐步淘汰英特尔处理器，转向自研的A系列和M系列芯片，增强了设备性能和续航表现。

日产与雷诺与NEC的合作（NEC Electronics）

在2000年代，日产和雷诺合作成立NEC Electronics，以开发汽车用半导体。

合作未能满足市场需求，技术开发和市场竞争力方面遇到挑战，成本和收益未平衡。

合资公司解散，日产和雷诺转向其他芯片供应商。

这些失败案例展示了芯片开发与整车开发合作中的复杂性和挑战。主要问题包括技术经验不足、沟通不畅、技术路线分歧、市场需求未满足、技术优化不足等。成功的合作不仅需要技术的适配和优化，还需要充分的沟通和战略一致性。未来，企业需要更加注重这些方面，确保合作的长期成功和稳定。

4.2 经验教训总结

从这些案例中，我们认识到协同适应策略在芯片与整车开发中的关键作用，并汲取了宝贵的经验教训：

强化沟通与协作：这是芯片与整车开发协同适应的基础。双方需要保持密切沟通，确保需求准确对接和及时更新。定期技术研讨会和联合工作小组有助于团队融合，解决开发中的技术难题。统一技术标准和接口规范也是关键，确保芯片与整车系统的无缝对接。
注重芯片设计的灵活性和可扩展性：汽车电子技术发展迅速，整车对芯片性能和功能的需求不断变化。芯片设计阶段需要考虑未来扩展需求，采用模块化和可配置的设计理念，以适应新需求和挑战。这不仅降低了后期升级的成本和风险，还为整车制造商提供了更大的创新空间。
重视验证测试环节：验证测试是确保产品质量和性能的关键。双方应共同制定详细的测试计划，进行全面测试，包括功能测试、性能测试和可靠性测试。利用仿真测试和实车测试模拟各种环境，验证芯片与整车系统的兼容性和稳定性。严格的验证测试有助于及时发现和解决问题，确保最终产品满足市场和客户需求。

这些经验教训为未来的芯片开发与整车开发提供了重要的指导，并将推动汽车产业链的持续发展和创新。

#05

挑战与对策

5.1 技术更新速度

在技术迅速发展的背景下，芯片开发与整车开发的协同适应面临严峻挑战。技术更新速度的加快要求芯片开发商和整车制造商必须具备高度的敏锐性和灵活性，以应对不断变化的市场需求。

认识技术更新的核心作用：芯片技术是汽车电子系统的基础，其更新速度直接影响整车的性能和市场竞争力。芯片开发商需紧跟新技术的步伐，将最新的技术成果融入芯片设计中，从而提升其性能和功能。同时，整车制造商需根据市场需求和技术趋势不断调整整车开发策略，确保与最新芯片技术的兼容。

建立长期合作关系：长期稳定的合作关系对于应对技术更新速度至关重要。芯片开发商与整车制造商应建立信任基础，通过资源共享和技术合作，降低开发风险，提高开发效率。共同制定技术发展规划和路线图，明确各阶段目标，以确保协同开发的顺利进行。

重视人才培养与团队建设：在技术日新月异的环境下，人才的培养和团队建设同样重要。芯片和整车开发都需要具备深厚技术功底的专业人才。双方应加强技术交流和培训，提升团队的整体技术水平，并营造积极的团队文化，激发创新和协作精神。

5.2 供应链稳定性

供应链稳定性对于芯片开发与整车开发的协同适应至关重要。在全球化背景下，任何供应链环节的问题都可能对开发进程造成严重影响。

建立多元化供应体系：为降低供应链风险，双方应建立多元化供应商体系，减少对单一供应商的依赖。通过引入多个供应商，即使某个供应商出现问题，也可从其他供应商处获取所需的芯片或零部件，确保开发的顺利进行。

加强供应链风险管理：定期评估供应链中的潜在风险，制定应急预案和应对措施。例如，建立库存管理制度，提前储备关键芯片或零部件，以应对可能的供应中断。

信息共享与合作：双方应加强信息共享，芯片开发商及时向整车制造商提供供应情况和生产进度信息，整车制造商也应反馈市场需求和预测，以便芯片开发商调整生产策略。通过合作与信息共享，可以提高供应链的稳定性和效率。

5.3 法规与标准变化

随着汽车产业的快速发展，法规与标准的变化为芯片开发商和整车制造商带来挑战与机遇。企业需适应这些变化，以确保产品符合最新要求，并在市场竞争中占据优势。

建立信息收集与分析机制：企业应密切关注国内外相关法规和标准的动态，及时获取更新信息。通过深入分析和解读这些信息，调整研发和生产策略，确保产品符合最新的法规要求。

积极参与法规制定：企业应主动参与法规和标准的制定和修订过程，通过与政府部门、行业协会及同行交流，为行业发展贡献智慧，同时掌握未来发展方向。这种参与有助于提升企业影响力，并争取更多话语权。

标准名称

介绍

AEC-Q系列标准

确保汽车电子组件在极端环境下的可靠性，包括高温、湿度和振动等条件下的性能表现。

IATF 16949

提供系统化的质量管理框架，用于确保汽车零部件及生产过程的质量和稳定性，提升产品一致性。

S026262功能安全标准

规定汽车电子系统的功能安全要求，确保系统在遇到故障时能够保持安全状态，保护用户和车辆安全。

提升技术实力与创新能力：复旦大学微电子学院院长张卫曾表示，技术创新是芯片产业进步的核心，国内汽车芯片更要重视技术创新。在法规和标准不断升级的背景下，企业需要不断进行技术研发和创新，以保持产品的领先性和竞争力。同时，优化供应链管理，以便在法规和标准变化时，能够及时调整策略，保障产品稳定供应。

面对技术更新速度、供应链稳定性及法规标准变化，芯片开发商和整车制造商需保持高度敏锐性和灵活性。通过建立稳定的合作关系、强化人才培养、完善供应链管理、积极适应法规变化等措施，提升协同开发能力，以应对市场需求的不断变化。这样才能在竞争激烈的市场中保持领先地位，推动汽车产业的持续创新与发展。

#05

结论

6.1 总结

本文深入探讨了芯片开发与整车开发的协同适应策略，系统分析了两者的紧密关联，并通过实际案例展示了这些策略的效果。

理论层面：详细阐述了芯片与整车开发在需求对接、接口定义和验证测试等关键环节的相互作用机制。提出了早期介入与沟通、技术标准对齐及灵活性与可扩展性等创新策略，为芯片开发商和整车制造商提供了明确的合作方向和操作指南。

实践层面：通过具体案例分析，验证了这些策略的有效性。案例表明，这些策略能显著推动汽车电子技术的进步，提升整车性能和市场竞争力，为行业提供了有价值的经验。

6.2 对行业的启示

本文对未来汽车行业的发展提供了以下启示：

深化合作：芯片开发商与整车制造商的合作应深入到技术研发、市场需求分析和产品迭代等多个方面。通过共享资源和信息，双方可以更准确地把握市场需求，推动技术创新，提升全球竞争力。Mobileye的“黑盒模式”由于其封闭性，普遍不被汽车制造商所接受，导致许多企业开始寻求替代方案。理想汽车便是其中之一，由于Mobileye无法满足其对智能驾驶全栈自研的需求，该公司在2020年底结束了与Mobileye的合作。理想汽车随后转而采用了地平线的'征程3'芯片。理想汽车CEO李想在接受媒体采访时曾明确表示了这一点。

统一技术标准：统一技术标准和接口规范至关重要，以确保芯片与整车系统的无缝对接。行业应加快制定和执行技术标准，解决兼容性问题，提升用户体验和产品性能。

确保供应链稳定：原诚寅强调，新能源汽车发展至今，汽车芯片将会是一个非常重要的方向，只有解决芯片的供给问题，产业供应链才能稳定在全球经济一体化的背景下，强化供应链管理，提高抗风险能力是行业发展的必要措施，以避免供应链波动对整体的影响。

关注法规变化：国家新能源汽车技术创新中心技术标准化部部长吴倩曾表示，无论是从整车端还是从行业主管部门，都对于汽车芯片问题非常关注，不断出台政策，推动加快汽车芯片的发展。随着环保要求和新能源汽车发展，相关法规和标准不断变化。汽车行业需及时调整开发和生产策略，确保产品符合最新法规要求，保持市场竞争力。

通过深化合作、统一技术标准、保障供应链稳定和关注法规变化，汽车产业可以向更智能化、绿色化和可持续化的方向发展，从而提升产业链的竞争力，并为汽车电子技术的创新注入新的活力。

参考：