从硅谷到国内,下一代芯片出路在哪?

摘要

疫情和半导体周期之外,汽车行业对芯片的认知已经在转变。

今年以来,无论是传统车企还是造车新势力,整个汽车行业都因为芯片短缺而进入寒冬。

疫情爆发,芯片厂减产,销售方囤货涨价,各种因素相互交织下,车企举步维艰。车规级芯片的生产要求比普通的消费电子类芯片要求更高、更严格,因此芯片产量恢复仍旧需要很长一段时间。先前有专家推测,此次全球范围内的芯片短缺可能会持续到 2023 年甚至更远的时间。

凡事皆有利弊。

此次全球芯片荒,某种意义上也反向促进了国内车规级芯片厂商的发展,国内的芯片创业公司接连获得融资,并被寄予了拯救芯片市场的厚望。

2018 年,从硅谷回国的仇雨菁成立芯驰科技,聚焦车规级芯片。对于这次汽车产业「史诗级」的芯片灾难,她认为除了明显的疫情和半导体周期之外,更重要的是传统汽车在电子化过程中一直以「打补丁」的方式,在汽车各处追加芯片。而随着智能电动车的崛起,所有芯片集成到车控、座舱和驾驶等几个「域」已经变成行业趋势。

「未来车里面会有一个中央集团单元,控制车的所有功能,不再需要那么多分散的电子控制单元。」而面对这样一个未来,仇雨菁认为,汽车芯片公司在保证车规级芯片的安全可靠之外,更要考虑芯片在较长的制作周期中保持先进性。

仇雨菁做客极客公园 Rebuild |极客公园

11 月 22 日,在极客公园 Rebuild 视频直播中,仇雨菁讲述了她对于「缺芯」的思考、从硅谷到国内的创业经历,并向大家分享了其在芯片行业创业的经验与感悟。

汽车芯片到底「缺」在哪

极客公园:今年的这个缺芯到底是怎么回事?

仇雨菁:大家今年都比较关心缺芯这个事,尤其是汽车行业,其实半导体行业,它本来就是一个周期性的行业,大概每一、两年都会经历一个波峰到波谷的过程。

疫情期间大家对于汽车的销量预测没有那么好,但没想到疫情之后反弹得非常快,所以大家的预测是有偏差的。

除了汽车半导体以外,其他的包括疫情以后居家办公,很多事情都开始在线上解决,所以对于服务器、云、家用的办公电脑、电视等等消费类产品的需求都大幅提升,随之而来的是每个品种都在缺芯。

整个芯片行业的短缺,其实是两个因素的叠加产生的结果。

另外一个比较重要的是,汽车里面用的芯片种类非常多,光 ECU 可能就有 70 到 100 个,那么还有其他的各种芯片的种类。所以一台车如果缺一个芯片,就有可能造成一整台车都下不了线。

汽车还不同于手机这类消费产品,因为手机里的芯片种类没有那么多。所以这次缺芯让很多汽车行业的人非常关注芯片。

极客公园:目前的汽车里芯片大概有 70 到 100 个,这个是已经被最优集成了吗?还有多大的空间可以去提升?

仇雨菁:70 到 100 个是目前分散式的汽车电子电器的架构里边现有的 ECU 的种类。

未来是域控制器,也就是说这 70 到 100 个未来会被集成到两三个域里面。我们现在看到大家讲的比较多的,比如说智能座舱域、智能驾驶域、车控域,这几个域未来也许会取代现在这种分散式的一个概念。

比如到 2030 年,我们会看到中央集成单元,也就是说车里面未来就是一个大计算机,或者说一台大电脑。它可以控制所有事情,你就不再需要有这么多的 ECU 来解决现在车里的问题。ECU 涵盖的主要是车里的处理器部分,车里还有其他的一些芯片,包括传感器、IGBT 这些。

极客公园:为什么芯片产能恢复的这么慢?

仇雨菁:车规级芯片的要求是超过一般芯片的要求的。

车规级芯片要求更高|芯驰科技

普通芯片大家会关注它的性能、耗电、价格,而除此之外,车规芯片还需要重视它的寿命、可靠性和一致性。

首先是寿命,一台车可能要跑十年以上,如何保证汽车芯片十年内都会有效。其次是可靠性,手机如果在零度以下可能就关机了,但是你只需要重启就可以解决问题了,但是汽车在行驶中是无法关机、重启的。再次是汽车芯片的一致性,每颗芯片都要保证在大量出货的时候,从零下 40 度到 125 度,甚至是从零下 40 度到 150 度都能有非常好的一致性。

车规级芯片的特殊需求决定了对于芯片供应链的高标准、严要求,比如对于芯片的设计、防水性能都有了更高的质量标准。所以车规芯片的产能恢复需要更长的时间,普通消费类产品的芯片可能 12-18 个月就能重建一条产业线,但是车规级芯片还需要耗费更多的时间进行标准认证。

极客公园:芯片研发会经历哪些步骤?

仇雨菁:一开始肯定是产品定义的阶段,一个芯片要做成什么样,这其实取决于客户的输入,也包括我们自己对于未来趋势的判断。因为一个芯片可能是两三年之后才能够导入市场,那么就需要有一个足够的预见性,在未来这个芯片进入市场的时候,既不能太超前,也不能不超前。再加上汽车芯片要使用很多年,那么如何定义性能和产品才能保证在未来的十年里都不落后?这其实是个产品经营很重要的过程。

定义好产品之后,将产品定义分解成一个架构上的设计,即芯片的软件架构、硬件架构应该是什么样的,要跑什么样的操作系统,芯片要不要做虚拟化等等。类似于盖房子,已经有了图纸之后如何再把它分模块进行设计,每一个模块设计好了以后要进行验证,验证完了以后我们再进行整个芯片的物理实现。

物理实现就是用类似于代码的硬件语言通过 EDA 工具翻译成网表,然后再经过 EDA 生成图纸,图纸被送到晶圆厂以后就可以进行生产制造、加工了。从晶圆厂出来以后,独立的芯片颗粒就诞生了,之后经过封装测试,就可以出厂了。

这个过程中间也少不了软件,当芯片做出来以后,需要通过软件进行调试,要使需要的功能能够实现,然后再给到客户做产品的导入测试,包括在极寒、极热等极端条件下测试完成后,才能够进行量产。

我们有高低温箱,在公司内部有实验室可以模拟这些环境,每个芯片都要做大量的测试,甚至是连续的压力测试。

极客公园:车规级芯片和手机芯片的区别有哪些?

仇雨菁:比较简单的例子,大家可能知道比较多的消费类的芯片,我们的温度范围大概是 0 到 85 度,那么低于零度它就不工作了。

对于汽车而言,因为汽车可能开到极寒的地方,比如哈尔滨、东北甚至是在南极北极。这个时候汽车的芯片规格是要求零下 40 度到 125,有的时候是零下 40 度到 150 度都能使用。

还有很重要的一个指标——一百万个芯片里的出故障率。普通的消费电子芯片里一百万个大概有几百个,做得好一点可能是一百个出故障,但是在汽车领域我们要求的是接近于 0,也就是所有出货到车厂的芯片,都要能确保它是好的,这其实是非常难的。

极客公园:车规芯片的整个制作流程要求十分之高,这对于创业团队的人才结构有哪些新的要求?

仇雨菁:我们公司的文化就是你要对最终的消费者负责,我们在做每一个芯片设计的时候,这个责任是非常重大的,因为它会牵涉到很多人的生命安全,所以严格要求是很重要的,也是融入每个人的血脉的。

这首先是一个思想的问题。第二个就是我们的流程,我们从产品定义开始到架构到整个设计到后面的量产,整个流程必须是用车规的要求来认证和生产的、符合车规的流程的。第三个就是我们的人员要进行培训,包括我们有自己的安全经理、安全工程师,他们会进行把关。

极客公园:汽车领域的下一代芯片可能是怎样的?

仇雨菁:大家都在思考未来汽车的电子电器架构是不是还要沿用原来的。

其实汽车上最早应用的所谓电子电器,可能是车灯,之后是收音机的需求,然后又有了雨刷的需求、电子门窗的需求等等。这些需求的不断增多,就要像补丁似的把 ECU 的功能往上加。

然而现在到了一个阶段,这么多种 ECU,少了一个芯片,整个汽车都不能下线。所以我们目前就在研究,认为未来汽车的电子电器架构应该要往集成式的方向发展。

汽车领域的发展向芯片提出了新要求|芯驰科技

因为有了电动汽车,汽车有了软件需要升级,需要跑上亿行的代码,所以原来的 ECU 形式已经满足不了未来汽车的需求了。

所以缺芯是一个短暂的事件,但是带来的是更深入的一些思考。这也是我们芯驰在做的:用更大的算力、更高的集成度来满足未来汽车电子电器架构的新需求。

极客公园:芯片行业如何定义创新?

仇雨菁:我觉得这个是非常考验芯片行业,尤其是这个车规芯片行业的产品定义的小伙伴的。

硬件不同于软件,软件以周、月为单位去更新是没有问题的,软件可以不断在原有的基础上去增加新的功能。比如手机的操作系统可能在你睡觉的时候就主动更新了。

但是硬件它是要遵循物理规律的。比如芯片在晶圆厂,它的生产是一层一层的,一个工艺可能需要有几十层的光照,每一层的光照都需要时间,没有办法一天就把这个光照变出来。所以在晶圆厂的制作过程中,可能就是需要三个月的时间,这个时间是短不了的,就是一个物理条件的限制。

此外做芯片的成本越来越高,需要几个亿,甚至是十几个亿。这么大的一个成本,就没有办法像软件一样去不停地发布新版本。

所以对于未来的趋势的判断很重要,一个是客户他会需要什么,另一个是我们的技术能支持到什么程度,这些都很关键。

所以目前大家在做的一件事情就是对于未来的创新,是大家主机厂与芯片公司大家一起共创的一个过程。包括我们跟用户一起碰撞、讨论,而不是说你自己认为未来是怎么样的,或者自己想当然肯定是不行的。

从硅谷到国内的「芯片热」

极客公园:你在硅谷的经历是怎样的?

仇雨菁:我是九七年末到的硅谷,当时还是硅谷芯片潮的黄金年代。

现在大家耳熟能详的,像是博通、高通这些公司基本上都是那个时间段成立的,我身边很多同学也加入了这些公司。所以当时的硅谷有非常的芯片创业企业出现。

当时身边也有很多创业的小伙伴,当时大家觉得创业还是一个很牛的事情,在硅谷大家都是身兼数职,你可以从无到有。当时充满了这种激情,所以就自己去选择创业了。

我有两段创业经历,一个是做光纤通信的,后来被收购了,还有一个是做 DPU 的,也就是今年大家讨论比较多的网络协议处理器,所以其实当时就已经在做大家今天谈论的这些事情了。

极客公园:回想起来你觉得当时硅谷为何爆发芯片浪潮?

仇雨菁:我觉得当时全球来讲芯片都是进入了一个高潮,因为更早的时候芯片规模还很小,也没有 EDA 的工具,很多版图是靠手画的,布局布线也是靠手画。直到 90 年代出现了 EDA 才可以大规模的设计,再加上当时的工艺提升了。

市场与技术共同催生芯片浪潮|视觉中国

根据大家所熟悉的摩尔定律,随着工艺的不断提升,单位面积上可以容纳的晶体管数目也在提升,然后芯片承载的功能也在飞快的提升,带来了更多的应用。

这些应用又从另一方面反向促进了芯片行业的发展,所以当时其实是市场应用与技术进步相结合地驱动使得硅谷出现了芯片浪潮。

极客公园:今天芯片在硅谷大概是一个什么样的情况?

仇雨菁:之后其实有很多互联网公司就开始出现了,所以硅谷大量的资金就进入了互联网,芯片在硅谷就没有原来那么热了。现在芯片的热潮反而在往中国移动,现在我们看中国其实有些硅谷当时的感觉,也是有很多人开始创业,大家也觉得有很多市场可以做,有很多资本愿意支持,所以芯片创业在国内其实是一个很好的时候。

极客公园:为什么选择回国创业?

仇雨菁:我是 2008 年从硅谷回来了。当时也看到了中国未来对于芯片的一个需求增长的趋势,所以就选择了回国。

回来之后最开始还是在外企工作,直到 2018 年的时候,觉得中国汽车的技术可能更领先了一些,比如它的智能驾驶、电动化、智能化等等。中国汽车行业的发展也需要芯片厂商和他们一起来定义未来汽车的核心竞争力是什么?未来能做到什么?所以当时我们也是想为中国的出行领域作出更有创意的产品。

极客公园:国内目前很多资本投入到芯片行业,这其中有没有泡沫?

仇雨菁:我觉得这个阶段是必须经历的,因为一定要经过大量资本才能孵化出很多企业,之后再让这些企业在竞争中优胜劣汰。没有一个资本涌入的过程,很多优秀的公司可能都没办法出现。

但是最终一定是需要你有好的产品,能为客户带来价值,有好的服务,这样才能真正的活下来。

只做底层的芯片供应商

极客公园:芯驰的定位是什么,如何理解自己的定位?

仇雨菁:我们只做底层的芯片供应商。我们其实区别于一些既做芯片又做上层系统、做软件的一些公司。我们的定位很简单,就是做好芯片,包括它的 BSP、底层的软件以及它的工具链。

因为我们觉得其实芯片本身就是一个非常复杂的工作,它能够把芯片做好这个是很不容易的,尤其是能够把车规芯片做好是非常非常难的,做到量产、做到接近于 0 故障率以及 10 年到 15 年前的这样使用周期,都是很难的。

芯驰科技与用户合作的汽车产品|芯驰科技

但这些是我们最擅长的,也是我们能给用户带来最大的价值的地方,所以我们要把自己的优势发挥到极致。至于上面上层的应用、算法、数据,这些其实是我们的客户更擅长的。所以我们做好自己擅长的事情,客户做好他们擅长的事情,这可能是一个更良性的结合。

做芯片要专注,因为它本身就是一个很难的事,能把这一件很难的事把它做好已经非常不容易了。

极客公园:为什么芯片行业女性的这个从业者这么少?

仇雨菁:因为芯片行业是真正的一个硬科技,经常需要加班加点的工作,但是女性在家庭中也面临着很多的期望,所以要兼顾就很难。想要走得长远,第一点就是要有发自内心的热爱。

比如芯片快要流片的时候,那个时候是非常忙的,基本上都是连轴转,经常睡在公司不回家。

我记得特别清楚,当年我在硅谷快休产假的时候,当时计划很快就要流片了。结果等我产假回来,发现还没有流片。于是刚休完产假很快就切换到非常忙碌的状态,一下子就瘦了十斤。

因为芯片生产的过程是不等人的,你必须要在固定的时间段把问题给解决。所以是很辛苦的一件事儿。

极客公园:从做纯研发到成为一家公司的创始人和 CEO,这个过程当中您自己有哪些变化?

仇雨菁:变化还是挺大的。做研发相对更单纯,你只要把研发这个事干好就可以了,至于要做什么或者说公司未来我们的方向是什么,这些不太操心这个也不需要操心。

但是真正做了公司的创始人或者是 CEO,其实要操心的事情是很多的,不仅要严谨地预测未来,还要严谨地去创造未来。你要知道未来你 5 年以后你的用户需要什么,你做什么不做什么,这个是公司的一个方向,而且要能够一步一步的把这个定好的方向给执行到位。创业以来就会一直无时无刻地惦记着公司的事情。

我觉得一定要热爱你所做的事。这也是我会跟每个加入芯驰的小伙伴讲的,这个事业是你喜爱的事业,你只有自己热爱它,你才愿意去投入,你才不怕苦不怕累,你才会哪怕你付出很多,你都觉得很值得。

千万不要勉强,这是很重要的。千万不要觉得这个我为了多挣点钱,我来做个芯片,其实你会发现你每天其实你的快乐很重要。

如果你既热爱这个事业,这个事业又能够让你带来成就感,我觉得真的是人生中非常美好的一件事情。

本文由极客公园 GeekPark 原创发布

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