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汽车芯片中，算力更高的SoC芯片市场潜力巨大。SoC，又称系统级芯片，主要在单一芯片上集成多个功能模块，比如CPU、GPU、内存、音频处理器等。相比MCU，其集成度更高，一般应用于智能座舱、自动驾驶两大领域。汽车主控芯片既有MCU、也有SoC，智能座舱和自动驾驶中更多使用SoC。

但这两者的界限现在正变得越来越模糊。广义而言，汽车领域算力稍强（2K DMIPS以上）的MCU都可算是SoC。平均每辆车不少于20个SoC。

随着汽车电子架构的演进，新出现了网关SoC，典型代表NXP的S32G274A。通常网关SoC不需要太强算力，不过S32G274A有4个Cortex-A53内核，达到低端座舱的水准。还有英伟达的Orin，是一个典型的智能驾驶SoC，包含存储管理、外围、CPU、GPU和加速器。CPU、GPU、AI加速器以及连接子系统的总线或片上网络(NoC)是SoC的核心。

（图：英伟达的Orin架构图）

据EEWORLD数据，2018年全球汽车SoC总市值达129.3亿美元，预计2019-2028年复合增长率达8%。汽车的智能化、电子架构不断集成，对芯片算力需求呈现指数级增长，来自东吴证券数据，智能网联汽车的中央计算平台，将需要500+百万条指令/秒的控制指令运算能力、300+TOPS的AI算力。

一个典型的SoC结构包括以下部分：

1. 至少一个微处理器(MPU)或数字信号处理器(DSP)，但也可以有多个处理器内核;

2. 存储器可以是RAM、ROM、EEPROM和闪存中的一种或多种;

3. 用于提供时间脉冲信号的振荡器和锁相环电路;

4. 由计数器和计时器、电源电路组成的外设;

5. 不同标准的连线接口，如USB、火线、以太网、通用异步收发和序列周边接口等;

一个完整的系统级芯片由硬件和软件两部分组成：其中软件用于控制硬件部分的微控制器、微处理器或数字信号处理器内核，以及外部设备和接口。系统级芯片的设计流程主要是其硬件和软件的协同设计。

1. 车规级认证难度高。车规级的国际认证标准，主要有4个：对设计公司的ISO 26262、ISO 9001，对晶圆封测厂的IATF16949认证，产品可靠性标准 AEC-Q100等。相比消费级、工业级，车规级芯片对质量要求严格，如高可靠性、追求零失效、长达15年供货周期保障等。

2. 与目前车厂开发架构的兼容性。国内车企在开发层面，多沿用国际龙头芯片厂多年的开发架构，国内芯片厂需与整车开发逻辑、步骤、参数接口等达成兼容。

3. 汽车芯片的客户认证周期长、对可靠性要求高，比消费级、工业级芯片，在资金、人才等方面需更长期的投入。

由于高算力的要求，汽车SoC技术门槛很高。而高算力依赖于处理器芯片。包括CPU、GPU、DSP等通用处理器芯片和ASIC专用处理器芯片和半专用芯片FPGA。汽车主控芯片领域， GPU作为通用加速器，在较长一段时间内仍将保持其主流地位；FPGA是硬件加速器，将成为GPU的有效补充；等未来全部或部分智能驾驶算法固化后，ASIC将成为最具性价比的选择。

SoC芯片，一般采用“CPU+若干XPU”的架构，具体方案依据车企对性能、不同模块功能、性价比等因素的要求而不同。各品牌间会有差异，如英伟达、特斯拉采用“CPU+GPU+ASIC”的方案，国内地平线则为“CPU+ASIC”架构。在自动驾驶算法成熟后，CPU+ASIC这种低功耗、低成本的方案可能会成为主流。

（MCU、Soc芯片架构比较，来源：中金公司）

1. 认证标准更高。除了常见的AEC-Q100车规级认证，还需获得ASIL安全等级认证，ASIL分为A、B、C、D四个等级，等级越高，对系统的安全性要求也越高，D级意味着整个系统范围内单点故障率不超过1%。目前出货的自动驾驶SoC，安全等级多在B、C级。

2. 对不同底层系统的兼容性。目前常见的底层车载操作系统主要有4种：QNX、Linux、Android。SoC芯片需要与这些系统兼容，和车厂、零部件供应商共同在底层系统上定制化开发，形成独有的车载系统。

3. 在设计阶段考虑低功耗问题，使电子产品待机时间更长。SoC设计中，门控功耗、门控时钟技术，是目前使用最广、效率最高的功耗节省方式。

4. 软硬件协同验证。SoC芯片需要高集成度地处理音频、视频、蓝牙等不同媒介信息，系统高度复杂对芯片验证是很大的挑战。

目前SoC领域，在中低端市场，被传统巨头牢牢占据，主要有英飞凌、瑞萨、德州仪器等；而智能座舱、自动驾驶的高级别芯片市场，国内创业公司有可能分得一杯羹。

1. 消费电子巨头基于如英伟达、英特尔收购的Mobileye、高通、华为等，其雄厚实力，具有先发优势。2021年1月，高通发布第4代骁龙汽车数字座舱平台，并搭载了业内最先进的5nm工艺。

2. 创业公司，典型的有日本Socionext、我国的地平线等。2019年2月，地平线推出中国首款车规级AI芯片“征程二代”，可提供超过4TOPS的等效算力，典型功耗仅2瓦。

幸运的是，相比MCU领域国外巨头的“压倒性”优势，高级别SoC赛道，国内创业公司仍有机会挑战国际巨头。国内入局汽车SoC的创业公司共有5家有产品推出，但仅地平线1家进入前装量产，长安UNI-T搭载其征程2芯片；芯驰科技已在在2021年下半年实现量产，并与国内Tier1德赛西威达成合作。

（图：国内汽车Soc创业公司）

虽然汽车产业链根深蒂固，整车厂的固有供应体系难以打破。但产业链不断向上整合的趋势，为国内创业公司带来机会。

国内创业企业相比国外有两大优势：开放性的软硬件平台。国内芯片厂商不仅提供芯片，还能与国内车企共同定制开发独有的生态系统。本土化服务，一般国外厂商难以进行二次调试，但本土厂商可以提供。

而以SOC为核心的自动驾驶芯片一方面需要满足更高的安全等级，同时随着自动驾驶几倍的提示，需要更高的算力支持，未来自动驾驶芯片会往集成“CPU+XPU”的异构式SoC（XPU包括GPU/FPGA/ASIC等）方向发展。当前多家头部企业实现L2-L5级全覆盖，英伟达在算力方面更加领先，超过1000tops。国内能耗比更好，如地平线、黑芝麻等，SoC厂商方面，晶晨股份、瑞芯微、富瀚微加速布局汽车芯片。