以智能化、电动化、网联化、共享化为代表的汽车“新四化”正在加速推进汽车电子技术和架构的快速演进。其中,被誉为“万能芯片”的FPGA也越来越受人关注,由于其具有高度灵活、可扩展的特点,可以以较低成本实现算法的迭代,能够较好地帮助汽车实现在新场景的运算、控制和升级功能。因此,很多车厂都在加速引入相关FPGA平台,这对国产FPGA企业而言又有哪些利好呢?在3月23日举办的「OFweek 2023工程师系列在线大会——汽车电子技术在线会议」上,中科亿海微电子科技(苏州)有限公司高级工程师/销售总监夏金军带来了面向汽车电子产业的《国产全正向强自主FPGA芯片与可重构系统》主题演讲,为大家分享了汽车“新四化”时代背景下国产FPGA企业该如何助力汽车智能化升级。
深耕FPGA领域,坚持全正向设计技术路线
据夏金军介绍,中科亿海微是中国科学院“可编程芯片与系统”研究领域的科研与产业化团队,按照国家创新驱动发展战略,发起成立的以“可编程逻辑芯片与可重构系统”为技术特色的高新技术企业,从2004年在中科院启动可编程芯片项目科研开始,中科亿海微研发团队在FPGA芯片自主可控的技术道路上探索了近20年。团队坚持全正向设计技术路线,自主研制具有高可靠性的嵌入式可编程电路IP核、可编程逻辑芯片、EDA软件与可重构系统,提供具有高性能和自适应计算的行业解决方案和集成电路设计服务。产品先后获得了“国产最具潜力IP设计奖”、“最佳FPGA芯片奖”、“最佳EDA产品奖”,并获得车规认证和特种领域专业等级鉴定检验报告,已被收录在“车规级计算类芯片优质供应商”名录。产品已得到大量应用,产品可靠性极强;能够在极端恶劣环境下长期稳定工作,满足发动机健康管理、地质导向、随钻测量等特殊高温应用场景需要,已成功在石油钻井中应用,填补了国内国产自主特种FPGA芯片在超高温场景中应用的空白;采用国产工艺、国内设计、国内流片、国内封装、国内测试,国内完成全链路制造过程,安全可靠、供货稳定。
中科亿海微三大核心产品
目前,公司现有亿海神盾系列、亿海神针系列FPGA芯片。其货架产品包括成片、裸片、IP核,基本上从大规模到中规模到小规模都一应俱全。在夏金军重点介绍完EQ6HL130、EQ6HL45、EQ6HL45 A2、EQ6HL25、EQ6HL16、EQ6GL9等产品后,不难发现其产品品类繁多且全方位覆盖,能满足比较广泛的温度范围,封装形式多样化,尺寸从大到小,完全可以满足车规级半导体的应用需求。
在产品优势方面,中科亿海微可编程逻辑芯片从产品上看,具有软硬件一体正向设计,高性能、高性价比、小尺寸、低功耗,以及产品型谱化、多种封装、形式多样,成片+裸Die的特点;从安全上看,产品均是在国内完成设计、流片、封装、测试,自主程度高,供货稳定,用户具有备选方案,降低器件选型风险;从支持方面看,公司具有成熟的FAE队伍,能够高效快速响应用户需求,还能提供现场、远程,线上、线下等多种形式的专业技术支持;最后是在应用方面,由于产品能提供多种温度范围供用户选择,灵活性强,面对完善的国产生态环境拥有强大的适配能力,已得到广泛应用。
在可编程电路IP核方面,中科亿海微是是国产嵌入式FPGA IP核技术的领跑者,并已经成功提供SoC用户实现应用的团队。夏金军表示,公司产品采用自主架构,自主控制,在保障稳定供货的同时,能满足系统级开发的最新需求。目前已完成多次硅技术验证,功能、性能指标和稳定性均已达到了预期效果。同时,借助基于嵌入式可编程电路IP核编译技术,还完成了中科亿海微可编程逻辑芯片的设计,目前产品已获得市场认可,为用户提供IP授权,成功集成在SoC芯片中得到实际应用,获得用户好评。
此外,夏金军还为观众展示了亿灵思可编程逻辑芯片开发软件,这款软件拥有国产自主知识产权,可以支持千万门级以上可编程逻辑芯片的设计开发。据悉,亿灵思软件不仅可以支持工业界标准的可编程逻辑芯片开发流程,即从RTL综合到配置码流生成下载的全流程操作,而且可以提供面向嵌入式可编程电路IP核定制开发的评估流程,帮助SoC用户定制嵌入式可编程电路IP核资源的规模和排布,并生成相应的芯片数据库,为终端用户提供EDA全流程服务。
亿灵思®软件界面展示
FPGA技术助力汽车智能化升级
在介绍完相应的技术和产品路线后,夏金军还重点分享了FPGA在智能汽车上的主要应用案例。
从汽车功能模块来看,ADAS/AD系统、动力系统、智能座舱系统、智能联网系统、安全系统中都会用到FPGA芯片。从具体应用场景来看,FPGA芯片可以实现交换功能,可以实现GPIO的扩展,可以用在车身预控制单元,还可以用在激光投影、激光器、车灯控制、激光雷达等应用中。
在当前智能汽车盛行背景下,激光雷达成为了FPGA芯片应用不可忽视的一大应用。据悉,激光雷达回波信号的数据采集是激光雷达系统中重要的组成部分,基于FPGA的激光雷达数据采集系统,可实现机械旋转系统的驱动,激光器驱动,并使用TDC记录回波脉冲的到达时间戳,通过计算得到TOF时间,并与上位机通信。
中科亿海微车规级FPGA在激光雷达方面的应用
“当前新能源汽车更新换代的速度很快,同时每一代汽车上也有对应的配件逻辑,但IP芯片受制于价格成本问题,有的用户希望能解决这个问题。这个时候我们作为一个芯片设计企业就会帮助用户做产品升级,比如对于芯片逻辑的一个评估,哪些部分是变化的,哪些部分是不变的过程。在这个过程之间我们都可以协助用户升级调优,待到量产稳定后,功能可靠,集成电路将固化形成专用芯片,大幅降低成本。”夏金军表示,中科亿海微将全程深度参与,协助车企稳步升级,助力车企在市场中具有竞争优势。
可以看到,在过去几年里中国汽车产业发展速度极快,特别是在智能汽车这个赛道上,而FPGA作为里面的关键器件,也遇上了发展的黄金窗口期。纵观目前国内FPGA赛道,无论是软件生态还是硬件生态,都跟国外巨头存在一定差距,还有很长的路要追赶。
在夏金军看来,国产化替代必然是未来行业发展的大趋势之一,尽管存在差距,但国内厂商众多,所能开发的汽车应用场景也很多,在国内全力支持推进芯片自主可控的浪潮下,相信也能帮助我国新能源汽车产业实现发展的“弯道超车”,逐步走向世界舞台的中心,成为产业转型的领跑者。
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