一枚拇指大小的黑色芯片DF30，正悄然改寫著中國車規(guī)級(jí)高性能MCU芯片長期依賴進(jìn)口的歷史。
在東湖高新區(qū)，由兩家“國家隊(duì)”——東風(fēng)汽車集團(tuán)與中國信科集團(tuán)聯(lián)合成立的二進(jìn)制半導(dǎo)體有限公司（以下簡稱“二進(jìn)制”），正將這枚芯片DF30，推向量產(chǎn)的前夜。
作為首顆實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化的高性能車規(guī)級(jí)MCU芯片，DF30正進(jìn)入第三次流片（試生產(chǎn)）準(zhǔn)備階段，在完成車規(guī)級(jí)驗(yàn)證后，預(yù)計(jì)明年正式上市。
經(jīng)過三年時(shí)間，像二進(jìn)制這樣的44家企事業(yè)單位聯(lián)合攻堅(jiān)，一條完全自主可控的國產(chǎn)高性能車規(guī)芯片產(chǎn)業(yè)鏈在武漢生根發(fā)芽：“設(shè)計(jì)在光谷、智造在車谷”的閉環(huán)生態(tài)初步成型。
“這事非干不可。”
4月22日，在東風(fēng)汽車研發(fā)總院的實(shí)驗(yàn)室里，智能化技術(shù)總工程師張凡武語氣堅(jiān)定地對(duì)長江日?qǐng)?bào)記者說。
一輛現(xiàn)代汽車，往往配備25到50個(gè)電子控制器（ECU），其中包含多達(dá)500到1000枚芯片。如今，約九成汽車芯片實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，但真正難啃的“硬骨頭”——車規(guī)級(jí)MCU（微控制單元）和少量復(fù)雜專用芯片，仍占據(jù)著剩下的10%。
MCU是汽車眾多控制器的“大腦”核心，控制著動(dòng)力系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、車身電子、安全氣囊、車燈系統(tǒng)等關(guān)鍵功能，關(guān)乎整車電子電氣系統(tǒng)的性能和安全等級(jí)。
通常來說，一輛車要用到70至150顆MCU芯片，而這些芯片必須滿足極高的穩(wěn)定性、耐高溫、耐干擾等嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)，才能“上車”。尤其是它不僅適配傳統(tǒng)燃油車，也可嵌入新能源車“三電”系統(tǒng)。
DF30芯片。長江日?qǐng)?bào)記者汪甦 攝
出于對(duì)產(chǎn)業(yè)安全的考量，東風(fēng)汽車主動(dòng)出擊，尋求具備車規(guī)芯片研發(fā)能力的合作伙伴。同樣扎根武漢的中國信科集團(tuán)，長期深耕芯片領(lǐng)域。2021年，雙方一拍即合，決定整合力量，聯(lián)合攻關(guān)，向車規(guī)芯片發(fā)起挑戰(zhàn)。
“我們的底層邏輯是一樣的。”張凡武回憶，彼時(shí)大家達(dá)成共識(shí)：要從“定義一顆車規(guī)芯”開始，而不是等待市場上出現(xiàn)一顆“合適的芯”。
“我們懂車，他們懂芯?！边@是一場典型的“國家隊(duì)聯(lián)合作戰(zhàn)”：東風(fēng)帶著整車的實(shí)際需求出題，中國信科果斷組建成熟芯片團(tuán)隊(duì)作答。2022年3月，經(jīng)過籌備，二進(jìn)制半導(dǎo)體有限公司應(yīng)運(yùn)而生，落戶烽火通信園區(qū)，初始團(tuán)隊(duì)110余人中研發(fā)人員占比超過八成，碩博比例達(dá)85%以上。
與傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)模式不同，過去通常是車企作為“下游”提出需求，方案商完成芯片規(guī)格定義。而這一次，東風(fēng)帶頭下場，芯片架構(gòu)定義、核心IP選型、接口規(guī)格設(shè)計(jì)、芯片性能模擬及評(píng)估……每一項(xiàng)都深度參與。
“別人造的是芯片，我們‘造’的是從定義到量產(chǎn)、從車端到云端的生態(tài)?！睎|風(fēng)汽車研發(fā)總院硬件開發(fā)經(jīng)理劉仁龍說。
如今，二進(jìn)制團(tuán)隊(duì)已壯大至170余人，研發(fā)力量持續(xù)增強(qiáng)，一顆以武漢為原點(diǎn)、輻射全國的“車芯”正從圖紙走向整車，也走向現(xiàn)實(shí)。
“這個(gè)主頻負(fù)載率多少？”“通信接口要多少個(gè)？”“存儲(chǔ)容量滿足應(yīng)用嗎？訪問延時(shí)多少？” ……過去三年，這樣的技術(shù)追問，幾乎成了東風(fēng)汽車研發(fā)總院與二進(jìn)制技術(shù)團(tuán)隊(duì)的日常。在研發(fā)DF30的過程中，他們反復(fù)推敲、逐項(xiàng)“死磕”。
“其實(shí)一開始，很多同事覺得汽車芯片應(yīng)該不難?！倍M(jìn)制副總經(jīng)理蔡敏回憶道，“我們成功研發(fā)過很多高端的通信芯片，一顆汽車芯片能有多難？覺得是‘小意思’。”
DF30芯片。長江日?qǐng)?bào)記者汪甦 攝
但當(dāng)真正深入研究，特別是面對(duì)ASIL-D級(jí)別的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，所有人都倒吸一口氣。
“它對(duì)功能安全、可靠性的要求太高了！”蔡敏解釋，比如溫度范圍，必須達(dá)到-40℃到125℃，遠(yuǎn)超工業(yè)級(jí)芯片85℃的上限；以及為實(shí)現(xiàn)長壽命和高穩(wěn)定的一系列要求。再比如核心模塊監(jiān)測與備份、數(shù)據(jù)交互容錯(cuò)機(jī)制……這意味著，從設(shè)計(jì)之初，每一行代碼、每一個(gè)模塊，都要將安全冗余和可靠性設(shè)計(jì)考慮在內(nèi)?！疤魬?zhàn)之大，讓我們一度懷疑能不能做出來?！?/p>
支撐這場技術(shù)“死磕”的，是“需求定義+聯(lián)合攻關(guān)”的新機(jī)制。
東風(fēng)作為應(yīng)用方，從整車控制需求提要求；二進(jìn)制將這些“汽車語言”轉(zhuǎn)化為具體的芯片設(shè)計(jì)方案，不斷推演驗(yàn)證。
雙方聯(lián)合定義的DF30芯片，規(guī)格藍(lán)圖多達(dá)數(shù)百條。那段時(shí)間，團(tuán)隊(duì)成員幾乎天天泡在一起開會(huì)討論，溝通細(xì)致入微，像“繡花”一樣將每一個(gè)細(xì)節(jié)打磨到位。
這種以“需求牽引研發(fā)”的跨界協(xié)作，反復(fù)迭代，最終形成了滿足車規(guī)級(jí)功能安全要求的完整設(shè)計(jì)方案，確保了芯片從源頭就具備“上車”能力。
比技術(shù)攻關(guān)更難的，是當(dāng)時(shí)國內(nèi)近乎空白的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
“我們從一開始就奔著國產(chǎn)化去的，”蔡敏說，“芯片設(shè)計(jì)、制造封裝、測試驗(yàn)證、應(yīng)用開發(fā)，全部要國產(chǎn)閉環(huán)?！钡F(xiàn)實(shí)是，項(xiàng)目啟動(dòng)時(shí)，“國內(nèi)很多關(guān)鍵環(huán)節(jié)根本沒有”。
無人區(qū)里建生態(tài)，沒有現(xiàn)成路徑，只能自己去趟、去試、去拼。
于是，一場“挨家找朋友”的奔波行動(dòng)開始了。
“去拜訪潛在的合作伙伴，去評(píng)估他們的能力，去說服他們一起干這件‘從零開始’的事?！眲⑷数埢貞?，那段時(shí)間最忙的時(shí)候，他和同事們一周要跑十幾個(gè)地方，“真的是在地圖上一點(diǎn)點(diǎn)連線，把團(tuán)隊(duì)、資源和生態(tài)拼出來”。
東風(fēng)帶著“聯(lián)合攻堅(jiān)”的愿景出發(fā)，系統(tǒng)評(píng)估芯片設(shè)計(jì)廠商、制造代工方、封測驗(yàn)證機(jī)構(gòu)、軟件平臺(tái)企業(yè)等，將分散的力量集結(jié)起來。
東風(fēng)汽車。通訊員孫曉飛 攝
2022年，東風(fēng)汽車牽頭，聯(lián)合中信科等8家單位發(fā)起成立湖北省車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合體，打通從“需求定義”到“落地量產(chǎn)”的閉環(huán)鏈條。
兩年時(shí)間，這個(gè)聯(lián)合體擴(kuò)展到44家成員，成為國內(nèi)首個(gè)覆蓋芯片設(shè)計(jì)到整車應(yīng)用的車規(guī)級(jí)芯片生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。
“東風(fēng)在體系中發(fā)揮鏈主作用，把整車需求、實(shí)際場景和各家技術(shù)能力串成一張網(wǎng)?！睎|風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司戰(zhàn)略規(guī)劃部總經(jīng)理、東風(fēng)汽車研發(fā)總院院長楊彥鼎說，“我們用整車端的真實(shí)場景去牽引，帶動(dòng)整個(gè)鏈條協(xié)同迭代，縮短了從定義到上車的路徑?！?/p>
中國信科集團(tuán)武漢光迅科技股份有限公司全自動(dòng)高速光模塊生產(chǎn)線在運(yùn)轉(zhuǎn)。 長江日?qǐng)?bào)記者高勇 攝
今年，搭載DF30芯片的猛士917在黑龍江漠河通過了寒區(qū)環(huán)境下的整車測試，包括震動(dòng)、電磁干擾等嚴(yán)苛項(xiàng)目。這標(biāo)志著國產(chǎn)高性能車規(guī)級(jí)芯片已具備規(guī)?；瘧?yīng)用的能力。
三年攻堅(jiān)，不只是造出一個(gè)芯片，更是打通了一條路徑。DF30背后，是我國車規(guī)芯片生態(tài)的第一次“自我構(gòu)建”，也是從分散到協(xié)同的轉(zhuǎn)身。
“我們不等產(chǎn)業(yè)鏈成熟才上車，是因?yàn)檫@條路，必須有人先趟出來?！辈堂粽f。
如今，這條路，就在腳下。
（長江日?qǐng)?bào)記者汪甦 通訊員程偉 顧盛煒 張逸如 制圖：張莉）
