第47章 半导体芯片领域

    芯片按温度适应能力及可靠性分为四类：商业级（0~70摄氏度）、工业级（-40~85摄氏度）、汽车级（-40~120摄氏度）军工级（-55~150摄氏度），他们应用的环境温度不同，要求也不同。

    商业芯片的代表就是手机芯片，要求就是：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。

    手机芯片的性能也主要也体现在算力和速度方面，

    CPU负责手机系统应用流畅，也就是你打开各种APP切换系统流畅，多任务处理。

    GPU支持游戏画面快速加载，后世那些热门游戏流畅度掉帧情况就体现在这里。

    ISP（即图像信号处理单元）主要负责拍照部分，大家接触最多的应该是实现人脸识别、自动场景识别等功能。

    而NPU（神经网络处理器）就专门负责实现AI运算和AI应用的实现。

    它们每秒都是处理几十万亿次的运算，这么庞大的运算能力被集成在指甲盖大小的手机处理器里面。

    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。

    而工业级芯片的代表就是汽车的车规芯片。

    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！

    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。

    而手机芯片只需满足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、侵蚀都远远大于手机芯片的要求。

    而且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。

    这个市场远远大于手机芯片，而且价格也比手机芯片好多了。

    但相信的难度也更大，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。

    其次汽车芯片的安全性尤为重要。

    手机芯片死机了可以关机重启，但是汽车芯片如果死机了可能会造成严重的安全事故，对消费者和厂商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。

    手机芯片的发展基本遵循摩尔定律，每年都会发布新一代芯片，每年都有新旗舰机的上市，基本上一款芯片能满足两三年内的软件系统性能需求即可。

    但是汽车的开发周期比较长，一款新车型从开发到上市验证至少要经过两年以上的时间，这就意味着汽车芯片设计要有前瞻性，要能满足客户在未来3到5年的一个前瞻性需求。

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