长城汽车曹常锋：汽车国产化芯片的可靠性保障探索
时间: 2024-12-09 14:20
来源: 汽车总站网
作者: editor
12月5日-6日，2024全球汽车芯片创新大会在无锡滨湖举办。本届大会以“芯智驱动，协力前行”为主题，由中国汽车工业协会主办，中国汽车工业经济技术信息研究所有限公司联合主办，共设置1场高层峰会、1场大会主旨论坛、3场平行专业论坛、1场定向交流会和1场车芯对接活动，围绕汽车芯片生态建设、市场环境分析、竞争合作及技术创新等方面展开分享和交流，凝聚发展经验和集体智慧，探索解决方案。其中，在12月6日下午举办的“专业论坛三：汽车芯片功能安全及可靠性保障发展论坛”上，长城汽车总工程师曹常锋发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录：
我跟大家分享一下我们在可靠性保障探索方面的实践和理解。
自动化汽车对芯片需求比较多，在2030年整个自动驾驶的普及率达到30%，芯片需求达到了1000-1200亿颗，低端车型需求300颗，中端车型是500颗，高端车型800颗，整个需求量比较大。
在应用国产化芯片的时候，我们公司有很多的布局，我们从底盘、动力到车身域都有完善的子公司。我们实践过程中，2023年国产化率达到了17%，国产化替代付出了大量的工作和努力，也是发现了很多问题。
第一，工具链和软件生态不太统一，用一套国产芯片可能要换一套生态，导致成本是非常大的。
第二，质量问题比较多一些，这也是对于我们实验带来了很多困扰。
我们探索这个问题，在整个架构方面希望采用RISC-Ⅴ，希望能够解决软硬件不统一的问题。
谈到今天的主题，如何做保证性的功能安全和AEC-Q100的保障，我们做一个源头分析，汽车芯片相对于消费级的芯片，工况运用的领域都是不同的，我们需要满足的要求和标准更多，一款芯片产品开发周期和验证周期非常长，上车过程比较漫长。
汽车芯片从研发到量产需要多层的检测，包含器件级、系统级、整车级三级验证，这个过程拉得比较长。当前不可否认，国内车企对车规级验证的能力还是处于起步阶段，目前还不是特别完善，所以需要做更多的筹备工作。
从消费类和车规级芯片来说，设计要求到人员的要求，研发周期、工艺等都有非常大的区别，从我们的设计要求来讲，我们在车规级芯片里面，至少要加上功能安全的设施，加上AEC-Q100的测试，从人员来讲，至少要配相应功能安全的经理全程参与功能安全的开发。从研发周期来讲，车规级芯片开发周期至少是消费级的1.5倍以上。
选用的EDA工具也有专门针对车规芯片的EDA工具，比如说选择专门有相应的工具，从IP来讲，如果是IP集成来讲要选择车规级的IP，也有少数可以复用的消费级的IP，这都要考虑。从工艺和封装来讲，要选用满足车规级工艺的产线才能达到要求，最终要完全达到AEC-Q100的要求。
功能安全有两点，一个是随机性故障，这个发生的是不可预测的失效，必须要有安全机制加以管控。另外就是系统性故障，从选用IP来讲，按照功能安全的拆分，根据不同IP子系统，选择对应车规的版本，根据整机车规级的要求，有不同的需求，最终才能完成我们的需求。
另外就是AEC-Q100测试的要求，我们当前AEC-Q100的测试要求更多的是企业自声明，你可以选择做一部分，或者企业自己做一个报告，很多企业提供的报告会有很多的根据自己的需求做删减，这些删减是不是合适，就有待考证。真正的AEC-Q100测试，要从全流程进行管控，包含概念需求阶段要定义AEC-Q100的设计满足哪些要求，最终到方案实施，到生产制造，每个环节都要做一个保障，这里面的需求也是消费级和车规级有很大的不同，比如说温度、湿度和老化的过程，以及DPPM都是要做保证，这些都对设计做很多的挑战。
另外就是0DPPM这是比较大车规的需求，工业类和消费类基本上没有要求，或者基本上是50或者100，或者更大的数量，车规级是要求0DPPM，如果车辆大批量用，上了50万台、100万台，故障大批量爆发，这是不符合满足要求的。我们源头尽量质量的把控，根据0DPPM的方案进行拆解，然后进行每个流程的设计，0DPPM是比较难达到的，但是要无限逼近，如果没有做正向设计的话，是很难达到这个指标，这是国产应用芯片里面典型的问题。
在国产化芯片我们也做了很多试验，我们建立国产化芯片选型库，针对之前国产化芯片面临的问题做了工作，我们希望通过一个选型追加组，把芯片技术评估的报告做一定的筛选，报告是不是测试完整，或者有没有遗漏项，需要一个专家组进行评判。第二，对于公司未来的可持续性做一个评判，如果公司规模比较小，芯片供应周期是需要10-15年，你如果做两三年就倒闭的话，对车厂面临很大的风险，所以会有资质的审核，审核通过之后，会放到临时的代码库。跟上午长安的领导说的大同小异，他是一个池子，我们是一个临时代码库，我们通过临时代码库进行验证芯片，进行小批量的上车，上车之后没有问题，就会放到正式库里面。
如果你未来爆发了大批量的质量问题的话，也不能解决的话，我们会有减分机制，直至把供应商踢出国产化库，我们希望通过这个流程把国产芯片质量保障起来。我们做了很多的测试标准，现在只是出了一个初稿，我们内部也在审核，包括供方评估到技术评估、芯片评估，芯片验证，如果是粗放型发展，付出的代价比较大。
另外我们也做了RISC-Ⅴ架构探索，本身是美国加州大学伯克利分校提出来的，是一种协议和规范，是一个开放的，基本上是最宽松的BSD协议，大家都可以使用。RISC-Ⅴ的诞生，按照中科院孙凝晖院长的说法是RISC-Ⅴ的诞生是技术与产业发展的自身趋势，我国大力发展开源芯片并不是因为科技战的爆发，而是全球处理器领域新一轮技术与产业变革浪潮的必然结果。
从RISC-Ⅴ两个大的特征是开放性和模块化的特性，任何人都可以用RISC-Ⅴ来做，就是一套指令和规范，不受任何的政治的影响。二是它是模块化的，可以根据自己的需求，任意的自己的IP创新可行性的空间就非常高。
从发展来讲，2025年RISC-Ⅴ架构芯片将突破800亿颗，年复合增长率高达114.9%，用12年就走完了传统架构30年的发展历程，整个汽车芯片总结下来也是需要自主、可控、高效、创新、安全的汽车芯片产业生态，RISC-Ⅴ可能就是下一个落脚点，我们比较关注这个方向。
我们也是去年10，月与北京开源芯片研究院签署合作协议，与国家新能源创新中心建立车规级芯片联合实验室，进行AEC-Q100相关测试工作，以及国产化水平的工作。
我们推出了紫荆m100芯片，这是全栈国产、高算力、低成本，性能提升了38%，采用4级流水线，支持国密HSM，支持ISO 21434整体规格比较高。
9月20日实现了芯片点亮，我们董事长和行业大咖都参与了这个活动，我们魏董事长评价非常高，芯片虽小，但能量巨大，承载着国家与时代的责任。
紫荆m100是RISC-Ⅴ重要的里程碑，长城汽车宣布未来五年搭载量不少于250万辆车，公司对我们支持比较大。特点就是CPU核自主可控，核心IP自研，制造、封测都是在国内，核心算法、算法是自研的，整体的国产化率是非常高的。
我们也是在3月18日和10月19日分别向中央领导做了汇报，中央领导高度认可我们的成果，评价应该是产学研结合比较好的范式，也是要求我们做RISC-Ⅴ相应的标准。
目前紫荆m100通过两个多月的测试，基本所有的测试项全部通过，包含基本功能测试、人体静电模型、带电期间模式、静电放电测试等全部通过，效果比较良好，明年Q2会量产上车。
整体来看，代码、开发环境、调试环境、调试方法跟ARM是一致的。第一款紫荆m100是asil-b的。长城汽车始终坚持长期主义，单独做RISC-Ⅴ或者可靠性保障工作是非常耗费精力的，我们做了国产化芯片选型库，为了解决自身的问题，从事了相关RISC-Ⅴ的开发。相信随着我们持续布局的深入，将逐渐实现RISC-Ⅴ MCU、 SOC的布局，相信未来随着我们持续深入，将逐渐实现RISC-Ⅴ MCU、SOC芯片的一个布局，也希望就是把整个AEC-Q100和功能安全做得更加深入。
谢谢大家！
（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）
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12月5日-6日，2024全球汽车芯片创新大会在无锡滨湖举办。本届大会以“芯智驱动，协力前行”为主题，由中国汽车工业协会主办，中国汽车工业经济技术信息研究所有限公司联合主办，共设置1场高层峰会、1场大会主旨论坛、3场平行专业论坛、1场定向交流会和1场车芯对接活动，围绕汽车芯片生态建设、市场环境分析、竞争合作及技术创新等方面展开分享和交流，凝聚发展经验和集体智慧，探索解决方案。其中，在12月6日下午举办的“专业论坛三：汽车芯片功能安全及可靠性保障发展论坛”上，长城汽车总工程师曹常锋发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录：
我跟大家分享一下我们在可靠性保障探索方面的实践和理解。
自动化汽车对芯片需求比较多，在2030年整个自动驾驶的普及率达到30%，芯片需求达到了1000-1200亿颗，低端车型需求300颗，中端车型是500颗，高端车型800颗，整个需求量比较大。
在应用国产化芯片的时候，我们公司有很多的布局，我们从底盘、动力到车身域都有完善的子公司。我们实践过程中，2023年国产化率达到了17%，国产化替代付出了大量的工作和努力，也是发现了很多问题。
第一，工具链和软件生态不太统一，用一套国产芯片可能要换一套生态，导致成本是非常大的。
第二，质量问题比较多一些，这也是对于我们实验带来了很多困扰。
我们探索这个问题，在整个架构方面希望采用RISC-Ⅴ，希望能够解决软硬件不统一的问题。
谈到今天的主题，如何做保证性的功能安全和AEC-Q100的保障，我们做一个源头分析，汽车芯片相对于消费级的芯片，工况运用的领域都是不同的，我们需要满足的要求和标准更多，一款芯片产品开发周期和验证周期非常长，上车过程比较漫长。
汽车芯片从研发到量产需要多层的检测，包含器件级、系统级、整车级三级验证，这个过程拉得比较长。当前不可否认，国内车企对车规级验证的能力还是处于起步阶段，目前还不是特别完善，所以需要做更多的筹备工作。
从消费类和车规级芯片来说，设计要求到人员的要求，研发周期、工艺等都有非常大的区别，从我们的设计要求来讲，我们在车规级芯片里面，至少要加上功能安全的设施，加上AEC-Q100的测试，从人员来讲，至少要配相应功能安全的经理全程参与功能安全的开发。从研发周期来讲，车规级芯片开发周期至少是消费级的1.5倍以上。
选用的EDA工具也有专门针对车规芯片的EDA工具，比如说选择专门有相应的工具，从IP来讲，如果是IP集成来讲要选择车规级的IP，也有少数可以复用的消费级的IP，这都要考虑。从工艺和封装来讲，要选用满足车规级工艺的产线才能达到要求，最终要完全达到AEC-Q100的要求。
功能安全有两点，一个是随机性故障，这个发生的是不可预测的失效，必须要有安全机制加以管控。另外就是系统性故障，从选用IP来讲，按照功能安全的拆分，根据不同IP子系统，选择对应车规的版本，根据整机车规级的要求，有不同的需求，最终才能完成我们的需求。
另外就是AEC-Q100测试的要求，我们当前AEC-Q100的测试要求更多的是企业自声明，你可以选择做一部分，或者企业自己做一个报告，很多企业提供的报告会有很多的根据自己的需求做删减，这些删减是不是合适，就有待考证。真正的AEC-Q100测试，要从全流程进行管控，包含概念需求阶段要定义AEC-Q100的设计满足哪些要求，最终到方案实施，到生产制造，每个环节都要做一个保障，这里面的需求也是消费级和车规级有很大的不同，比如说温度、湿度和老化的过程，以及DPPM都是要做保证，这些都对设计做很多的挑战。
另外就是0DPPM这是比较大车规的需求，工业类和消费类基本上没有要求，或者基本上是50或者100，或者更大的数量，车规级是要求0DPPM，如果车辆大批量用，上了50万台、100万台，故障大批量爆发，这是不符合满足要求的。我们源头尽量质量的把控，根据0DPPM的方案进行拆解，然后进行每个流程的设计，0DPPM是比较难达到的，但是要无限逼近，如果没有做正向设计的话，是很难达到这个指标，这是国产应用芯片里面典型的问题。
在国产化芯片我们也做了很多试验，我们建立国产化芯片选型库，针对之前国产化芯片面临的问题做了工作，我们希望通过一个选型追加组，把芯片技术评估的报告做一定的筛选，报告是不是测试完整，或者有没有遗漏项，需要一个专家组进行评判。第二，对于公司未来的可持续性做一个评判，如果公司规模比较小，芯片供应周期是需要10-15年，你如果做两三年就倒闭的话，对车厂面临很大的风险，所以会有资质的审核，审核通过之后，会放到临时的代码库。跟上午长安的领导说的大同小异，他是一个池子，我们是一个临时代码库，我们通过临时代码库进行验证芯片，进行小批量的上车，上车之后没有问题，就会放到正式库里面。
如果你未来爆发了大批量的质量问题的话，也不能解决的话，我们会有减分机制，直至把供应商踢出国产化库，我们希望通过这个流程把国产芯片质量保障起来。我们做了很多的测试标准，现在只是出了一个初稿，我们内部也在审核，包括供方评估到技术评估、芯片评估，芯片验证，如果是粗放型发展，付出的代价比较大。
另外我们也做了RISC-Ⅴ架构探索，本身是美国加州大学伯克利分校提出来的，是一种协议和规范，是一个开放的，基本上是最宽松的BSD协议，大家都可以使用。RISC-Ⅴ的诞生，按照中科院孙凝晖院长的说法是RISC-Ⅴ的诞生是技术与产业发展的自身趋势，我国大力发展开源芯片并不是因为科技战的爆发，而是全球处理器领域新一轮技术与产业变革浪潮的必然结果。
从RISC-Ⅴ两个大的特征是开放性和模块化的特性，任何人都可以用RISC-Ⅴ来做，就是一套指令和规范，不受任何的政治的影响。二是它是模块化的，可以根据自己的需求，任意的自己的IP创新可行性的空间就非常高。
从发展来讲，2025年RISC-Ⅴ架构芯片将突破800亿颗，年复合增长率高达114.9%，用12年就走完了传统架构30年的发展历程，整个汽车芯片总结下来也是需要自主、可控、高效、创新、安全的汽车芯片产业生态，RISC-Ⅴ可能就是下一个落脚点，我们比较关注这个方向。
我们也是去年10，月与北京开源芯片研究院签署合作协议，与国家新能源创新中心建立车规级芯片联合实验室，进行AEC-Q100相关测试工作，以及国产化水平的工作。
我们推出了紫荆m100芯片，这是全栈国产、高算力、低成本，性能提升了38%，采用4级流水线，支持国密HSM，支持ISO 21434整体规格比较高。
9月20日实现了芯片点亮，我们董事长和行业大咖都参与了这个活动，我们魏董事长评价非常高，芯片虽小，但能量巨大，承载着国家与时代的责任。
紫荆m100是RISC-Ⅴ重要的里程碑，长城汽车宣布未来五年搭载量不少于250万辆车，公司对我们支持比较大。特点就是CPU核自主可控，核心IP自研，制造、封测都是在国内，核心算法、算法是自研的，整体的国产化率是非常高的。
我们也是在3月18日和10月19日分别向中央领导做了汇报，中央领导高度认可我们的成果，评价应该是产学研结合比较好的范式，也是要求我们做RISC-Ⅴ相应的标准。
目前紫荆m100通过两个多月的测试，基本所有的测试项全部通过，包含基本功能测试、人体静电模型、带电期间模式、静电放电测试等全部通过，效果比较良好，明年Q2会量产上车。
整体来看，代码、开发环境、调试环境、调试方法跟ARM是一致的。第一款紫荆m100是asil-b的。长城汽车始终坚持长期主义，单独做RISC-Ⅴ或者可靠性保障工作是非常耗费精力的，我们做了国产化芯片选型库，为了解决自身的问题，从事了相关RISC-Ⅴ的开发。相信随着我们持续布局的深入，将逐渐实现RISC-Ⅴ MCU、 SOC的布局，相信未来随着我们持续深入，将逐渐实现RISC-Ⅴ MCU、SOC芯片的一个布局，也希望就是把整个AEC-Q100和功能安全做得更加深入。
谢谢大家！
（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）
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