• 未來汽車的靈魂，在於晶片。ASRA聯盟的成立與汽車SoC技術的飛躍，不僅是里程碑，更是對下一代智能汽車的承諾。

你是否知道每輛現代汽車中約有1000個半導體晶片？這些小小的科技元件正徹底改變我們的駕駛體驗。今天，讓我們深入探討汽車領域最令人振奮的技術發展之一 - 汽車SoC(系統單晶片)的最新進展，尤其是日本主導的Advanced SoC Research for Automotive (ASRA)聯盟的突破性工作。

自動車用先端 SoC 技術研究組合2023/12/28 (PDF)

ASRA聯盟的成立與使命

2023年12月1日，汽車半導體領域誕生了一個重要的里程碑 - 由12家日本頂尖企業共同成立的"Advanced SoC Research for Automotive"(ASRA)正式啟動。這個由汽車製造商主導的聯盟旨在研發用於汽車的高性能數字半導體(SoC)，特別是利用chiplet技術打造下一代汽車智能核心。

ASRA的成員陣容非常強大，包括：

汽車製造商

電子元件製造商

半導體企業

值得注意的是，2024年3月28日，Hitachi Astemo也加入了這個聯盟，進一步增強了ASRA的技術實力。

Hitachi Astemo也加入了 ASRA

為什麼Chiplet技術是汽車SoC的未來？

你可能會問，為什麼ASRA如此重視chiplet技術？事實上，chiplet技術為汽車SoC帶來了三大關鍵優勢：

  1. 更高性能和多功能性 - 透過組合不同類型的半導體，可以實現更強大的運算能力
  2. 更高產率晶片 - 提升製造效率，降低成本
  3. 客製化優勢 - 可以根據汽車公司的需求及時商業化SoC，優化功能和性能

說到底，chiplet技術就像是給汽車大腦的升級套件，讓它能同時處理更多任務，還能根據不同車型的需求進行客製化設計。

ASRA的宏偉藍圖與時間表

ASRA的目標相當明確且雄心勃勃：他們計劃到2028年確立車用chiplet技術的標準和架構，並目標從2030年開始將這些先進SoC安裝在量產車輛上。

這不僅是日本汽車和半導體產業的一次技術整合，更是一次集結日本技術實力與經驗的重要嘗試。ASRA將與產業、政府和學術界合作，促進國內外合作，打造世界領先的技術研究團隊。

汽車SoC市場的爆發性增長

汽車SoC市場正處於蓬勃發展期。根據Future Market Insights的分析，該市場預計將從2025年的210.9億美元增長至2035年的452.6億美元，年複合增長率達到7.96%。

這種增長主要由三大趨勢驅動：

  • 先進駕駛輔助系統(ADAS)的廣泛應用
  • 智能網聯汽車的普及
  • 電動化車輛的發展

消費者對更智能、更安全、更連接的汽車需求不斷提升，也進一步推動了高性能SoC的發展。

全球科技巨頭的汽車SoC創新競賽

除了ASRA的努力，全球科技巨頭也在汽車SoC領域展開激烈競爭。以下是一些引人注目的最新發展：

Intel的多節點chiplet架構

Intel在2025年上海車展推出了第二代AI增強軟件定義車輛(SDV)系統晶片，這是汽車行業首個多節點chiplet架構。它提供：

  • 高達10倍的AI性能，用於生成式和多模態AI
  • 高達3倍的圖形性能，提供更豐富的人機界面體驗
  • 12個攝像機通道，增加攝像機輸入和圖像處理能力

Intel還宣布與ModelBest和Black Sesame Technologies開展戰略合作，加速推動AI驅動的座艙、集成ADAS解決方案和節能車輛計算平台的創新。

NVIDIA的DRIVE平台與Toyota的合作

NVIDIA於2025年CES展會宣布Toyota將採用NVIDIA DRIVE AGX Orin平台，為下一代車輛提供功能安全、先進的駕駛輔助能力。

NVIDIA的汽車業務預計在2026財年增長至約50億美元，其DRIVE平台已成為多數汽車製造商、卡車製造商、自動駕駛計程車和自動送貨貨運公司的選擇。

特別值得一提的是，DRIVE AGX Orin晶片採用Ampere微架構，於2022年量產，為了確保可靠度與穩定性，Toyota選擇了這個相對成熟的平台，而非最新的Blackwell架構DRIVE Thor方案。

Zeekr與NVIDIA DRIVE Thor的合作

中國汽車製造商Zeekr在CES 2025展示了基於NVIDIA Drive AGX Thor的域控制器，這是首個整合NVIDIA下一代系統單晶片(SoC)的OEM產品。

Zeekr計劃在2025年推出一款大型SUV，將搭載其內部開發的NVIDIA Drive Thor智能駕駛域控制器。

Qualcomm的Snapdragon Elite汽車SoC

Qualcomm也推出了最新的Snapdragon Cockpit Elite和Snapdragon Ride Elite SoC，由Oryon CPU支持，為汽車計算帶來革命性的AI能力。

Renesas的3納米工藝汽車SoC

Renesas推出了業界首款基於3納米工藝的汽車多域SoC R-Car X5H，這是R-Car X5系列的首款設備，具有高度集成和卓越性能，支持多達32個Arm® Cortex®-A720AE CPU核心和高達400 TOPS的AI加速能力。

Mobileye的EyeQ™6 SoC系列

Mobileye推出了EyeQ™6 SoC系列，包括EyeQ™6 Light和EyeQ™6H，分別支持入門級ADAS和高級自動駕駛功能，如Mobileye SuperVision™和Mobileye Chauffeur™/Mobileye Drive™。

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異質整合的效能突破：解密Chiplet技術的革新力量

當我們談論現代汽車的「大腦」- 系統單晶片(SoC)時，其實正在見證一場靜默的技術革命。Chiplet技術的出現，就像為汽車電子系統裝上了變形金剛的模組化軀體，讓單一晶片從固定功能的硬體結構，轉變為可自由組合的智能積木。這種技術突破不僅解決了摩爾定律放緩的困境，更為汽車運算性能帶來指數級提升。根據TechInsights預測，到2031年近半數汽車處理器的價值將來自採用chiplet的高性能SoC，這項數據背後究竟隱藏著哪些技術奧秘？

異質整合的效能突破

傳統單片式SoC在追求性能提升時，往往面臨物理極限與成本暴增的雙重困境。Chiplet技術透過「異質整合」(heterogeneous integration)的創新架構，將不同製程節點的晶片模組進行三維堆疊。例如將7奈米的AI加速器與16奈米的電源管理模組結合，這種做法不僅讓各功能單元都能採用最佳製程，更大幅提升整體運算密度。研究顯示，採用chiplet架構的汽車SoC相比傳統設計，吞吐量可提升4.5倍，延遲降低達60%。

這種技術突破在自動駕駛系統尤其關鍵。當車輛需要同時處理來自LiDAR、雷達和攝像頭的數據流時，chiplet架構允許將感測器融合算法專用的DSP模組與神經網絡加速器並列封裝，形成類似超級電腦的並行運算架構。Renesas最新發表的R-Car X5H晶片正是典型案例，透過整合32個Cortex-A720核心與400TOPS的AI加速模組，實現了多域控制的高度集成。

可擴展架構的彈性優勢

汽車產業面臨的獨特挑戰在於產品生命週期長達10-15年，但技術迭代速度卻不斷加快。Chiplet的模組化特性恰好在這兩者間找到平衡點，就像為車輛裝上可升級的「性能插槽」。BMW集團在最新概念車中展示的域控制器設計，便採用可更換的chiplet模組來支持L3到L5級別的自動駕駛能力升級。

這種架構彈性體現在三個層面：

  1. OEM廠商可根據車型定位組合不同性能等級的計算單元，例如入門車款使用基礎版處理器chiplet，豪華車型則加裝AI加速chiplet
  2. 在車輛生命周期內可透過硬體升級套件更換特定chiplet，延長電子平台的適用性
  3. 當出現新的通訊標準(如6G V2X)時，只需替換無線模組chiplet而非重新設計整個SoC

先進封裝的能效革命

Chiplet技術的性能提升不僅來自架構創新，更關鍵的是2.5D/3D封裝技術的突破。台積電的CoWoS封裝技術可將多個chiplet以矽中介層互連，實現超過1.6Tb/s/mm²的傳輸密度，這相當於在指甲蓋大小的面積內佈設數萬條數據通道。這種高密度互連使得記憶體與處理器之間的「數據距離」大幅縮短，研究顯示3D堆疊的HBM記憶體相比傳統DDR4可降低70%的存取功耗。

在熱管理方面，英特爾為汽車chiplet開發的嵌入式微流道冷卻技術，能將散熱效率提升3倍以上。這種將液冷通道直接集成在封裝基板內的設計，使得計算密度可增加5倍而不會過熱，對於電動車的能源效率至關重要。Bosch的最新研究更展示如何透過封裝級溫度感測網絡，實現chiplet間動態功耗調配，在峰值負載時可節省40%能耗。

功能安全的模組化保障

汽車電子對功能安全的要求極其嚴苛，chiplet架構在此展現獨特優勢。透過將安全關鍵功能(如煞車控制)與非關鍵功能(如資訊娛樂)物理隔離在不同chiplet，並配備冗余設計，可大幅提升系統可靠性。AUTOSAR聯盟最新發布的chiplet安全標準中，便要求每個安全模組必須具備獨立的電源域和監控電路。

這種「安全隔艙」設計在實際應用中效果顯著。當Tesla在2024年導入chiplet架構的FSD 3.0晶片時，成功將ASIL-D等級的故障檢測時間從毫秒級縮短至微秒級。其關鍵在於每個自動駕駛相關的chiplet都內建自檢模組，可實時監控超過200項安全參數。

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模組化革命：Chiplet技術如何重塑汽車功能開發時程

當Tesla在2024年將FSD自動駕駛系統的開發週期縮短40%，背後關鍵正是chiplet技術的導入。這種「積木式」晶片設計方法，正以三種顛覆性模式改寫汽車電子開發的遊戲規則。

設計流程的平行化突破

傳統單片式SoC開發如同單線流水作業，必須按部就班完成架構設計、驗證、流片等階段。Chiplet技術將這種線性流程轉變為模組化並行工程，讓不同功能模塊的設計驗證同步進行。以Bosch最新域控制器開發案為例，其電源管理chiplet與AI加速chiplet的設計團隊可獨立作業，透過UCIe 2.0介面標準預先定義的通信協議，最終整合時間較傳統模式縮短67%。

這種平行化優勢在軟硬體協同開發尤其顯著。Cadence與Arm合作開發的虛擬驗證平台，允許軟體工程師在晶片流片前18個月就開始編寫自動駕駛算法，利用數字孿生技術模擬chiplet互連效能。BMW集團實測顯示，這種方法可將功能驗證週期壓縮至傳統模式的1/3。

供應鏈的彈性重組

2025年全球車用晶片短缺危機期間，採用chiplet架構的車廠展現驚人應變能力。Hyundai Motor Company透過更換韓國本土生產的5G通訊chiplet，僅用6週就完成歐洲市場車型的射頻模組本地化適配，相比傳統方案需重新設計整個資訊娛樂SoC，時程縮短達82%。這種「即插即用」特性源自三大創新：

  1. IP模組庫共享機制：台積電3DFabric聯盟建立超過200個通過AEC-Q100認證的chiplet資料庫，包含從電源管理到神經網路加速器等核心模塊
  2. 異構製程整合：瑞薩電子的R-Car X5H將7nm AI加速chiplet與28nm安全控制chiplet封裝，避免全系統升級至先進製程的漫長驗證
  3. 故障隔離設計：Tesla FSD 3.0晶片的每個chiplet具獨立自檢單元，局部模塊失效只需更換特定chiplet而非整顆晶片

驗證體系的結構性變革

晶片驗證歷來佔汽車電子開發成本的40%，chiplet技術從三個層面顛覆這項瓶頸。首先，模組化設計允許分階段認證，NXP Semiconductors將其ADAS域控制器的功能安全認證分解為感知chiplet(ASIL-D)、決策chiplet(ASIL-B)和執行chiplet(ASIL-C)三個獨立單元，整體認證時間減少58%。

其次，虛擬驗證平台的成熟大幅提前測試時程。ARM推出的Chiplet Studio工具鏈，能在RTL設計階段模擬多chiplet互連的時序特性，提前發現90%的系統級錯誤。Nissan實測顯示，這項技術將物理原型驗證次數從平均7.2次降至1.3次。

最後，AI驅動的測試用例生成技術與chiplet架構完美契合。Siemens EDA團隊開發的智能測試系統，能針對特定chiplet組合自動生成邊界條件測試場景，將驗證覆蓋率從傳統方法的78%提升至99.2%，同時縮短42%測試週期。

產業協同的倍增效應

當ASRA聯盟在2023年成立時，其核心目標是建立車用chiplet生態系。這個由12家日企組成的聯盟，僅用18個月就推出首個開放式chiplet互連規範，相比傳統標準制定流程快3倍。關鍵在於其獨特的「設計-製造-驗證」三角協作模式：

  • Toyota提供車輛級可靠性測試環境
  • Renesas主導介面協議開發
  • Cadence與Synopsys負責EDA工具鏈適配

這種深度整合使新功能開發形成飛輪效應：2025年日系車廠導入L3自動駕駛系統時，直接調用聯盟內經過預驗證的感知融合chiplet，將開發週期壓縮至9個月，較歐美競爭對手快60%。

汽車SoC發展面臨的挑戰與機遇

隨著汽車電子複雜性不斷提升，能源效率需求增加，以及自動駕駛技術的發展，汽車SoC市場面臨著諸多挑戰：

  • 晶片短缺
  • 網絡安全威脅
  • 高昂的研發成本

但同時，5G連接技術的進步、車載信息娛樂系統的發展和軟件定義車輛架構的興起，也為汽車SoC創造了新的機遇。

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結論與未來展望

汽車SoC技術正處於前所未有的發展階段，從ASRA的chiplet技術研發，到Intel、NVIDIA、Qualcomm和Renesas等科技巨頭的創新競爭，我們可以清楚地看到汽車半導體正朝著更高性能、更低功耗、更強AI能力的方向發展。

ASRA的目標是在2030年將先進SoC安裝在量產車輛上，這將為日本汽車產業帶來新的競爭優勢。而全球科技巨頭的參與，則加速了整個行業的創新步伐。

隨著自動駕駛、AI和軟件定義汽車的發展，我們或許即將迎來一個全新的汽車時代，而這一切的核心，都離不開那些小小的，但無比強大的汽車SoC。

FAQ

1. 汽車SoC是什麼？

答案： 汽車SoC（系統單晶片）是用於現代汽車中集成多種功能的半導體，其目的是提升汽車的智能化和功能性。如自動駕駛輔助系統和車載娛樂系統等。

2. Chiplet 技術如何影響汽車SoC的性能？

答案： Chiplet技術透過將不同半導體晶片模組組合在一起，提升了性能和靈活性，使得汽車SoC能夠實現更強大運算能力、降低成本並根據需求來進行客製化。

3. ASRA聯盟的成立對汽車行業有什麼影響？

答案： ASRA（先進汽車SoC研究聯盟）的成立旨在促進日本汽車行業的技術研發，集中力量研發高性能半導體技術，並提升全球競爭力。

4. 為什麼汽車SoC市場正在快速增長？

答案： 汽車SoC市場的增長主要受到先進駕駛輔助系統、智能網聯汽車普及及電動化車輛發展需求的推動，消費者對智能和安全性的需求日益增長。

5. Chiplet技術能解決哪些汽車電子開發的挑戰？

答案： Chiplet技術可以減少開發時間，提高模組化設計的靈活性，降低成本，同時加速創新，幫助廠商應對晶片短缺和安全性挑戰。

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Jensen Lee

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