技术|车规芯片与消费电子芯片有何不同?

前言:

消费电子芯片与车规芯片在设计时所做的考量侧重点差异较大,由此带来的工艺制程相差较大。如果硬要比个高低,就好比点评《天龙八部》里乔峰的“降龙十八掌”与《倚天屠龙记》张无忌的“九阳神功”谁更厉害一样,实在难以周全,下面cao sir尝试剖析一番,以飨读者。

乔峰VS令狐冲

1两者的侧重点有所不同1、手机芯片:天下武功唯快不破

无论是手机、平板、还是机顶盒、智能穿戴设备,消费电子的芯片在开发阶段主要考量性能、功耗、成本三个方面维度。

在智能机时代,芯片的性能强弱已经成为衡量一款机型好坏的重要指标,无论是开黑的王者荣耀还是吃鸡的和平精英,更加强悍的CPU芯片才能带来极致的游戏体验。以高通骁龙865芯片为例,采用1*Cortex-A77(2.84GHz)+3*Cortex A77(2.42GHz )+4*Cortex-A55(1.8GHz )的架构,NPU可以实现15万亿次/秒的运算能:ISP速度达到了20亿像素/秒的处理速度,可以支持2亿像素摄像头。

一块芯片上数十亿个晶体管在高频工作时,会产生大量的动态功耗、短路功耗和漏电功耗,如果不加以控制,不仅会出现计算错误的结果,甚至能将电路的一些部分将熔接在一起,使芯片不可修复。因此消费电子在追求性能的同时,也要考虑功耗,否则就容易机身发烫,待机时间缩短,影响使用体验。

在芯片性能越来越强悍的同时,芯片的价格越来越贵,所占手机总成本的比例也越来越高。以高通骁龙865为例,成本在700元左右,占所搭载的机型成本比例分别为小米10pro占比14%、红米K30pro占比23%、OPPO findX2pro占比10%、三星S2ultra占比为7%;麒麟990的成本约为500元,约占华为nova6售价的16%、P40售价的10%、P40 PRO售价的7%、P40 pro plus售价的5%;联发科天玑1000的价格是280元,约占OPPO Reno3售价的9.8%;因此无论是从提高产品竞争力还是增加企业利润角度,都需要控制芯片成本。

不同芯片的性能排行榜

2、汽车芯片:稳定压倒一切

由于汽车作为交通工具的特殊性,汽车芯片非常看重可靠性、安全性和长效性!

为什么首推可靠性?因为车规芯片:

首先、汽车的工作环境更恶劣

发动机舱的温度范围在-40°C~150°C之间,因此汽车芯片需要满足这种大范围温度工作范围,而消费芯片只需满足0°C~70°C工作环境。再加上汽车在行进过程中会遭遇更多的振动和冲击,以及汽车上的环境湿度、粉尘、侵蚀都远远大于消费芯片的要求。

其次、汽车产品的设计寿命更长

手机的生命周期在3年,最多不超过5年,而汽车设计寿命普遍都在 15 年或 20 万 公里左右,远大于消费电子产品寿命要求。因此,汽车芯片的产品生命周期要求在15年以上,而供货周期可能长达30年。

在这样的情况下,如何保持芯片的一致性、可靠性,是车规芯片首先要考虑的问题。

而且,汽车芯片的安全性也尤为重要

汽车芯片安全性包括功能安全和信息安全两部分。

手机芯片死机了可以关机重启,但是汽车芯片如果宕机了可能会造成严重的安全事故,对消费者来讲是完全没有办法接受的。所以,汽车芯片在设计的时候,从架构设计开始就要把功能安全作为车规芯片非常重要的一部分,采用独立的安全岛的设计,在关键模块、计算模块、总线、内存等等都有ECC、CRC的数据校验,包括整个生产过程都采用车规芯片的工艺,以确保车规芯片的功能安全。

随着车联网的普及,信息安全的重要性越来越凸显出来,汽车作为一个实时在线的设备,它跟网络之间的通信,包括跟车内车载网络的通信,都需要进行数据的加密,否则可能会黑客的攻击。所以,需要事先在芯片中内置高性能的加密校验模块。


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