近日，东风汽车集团有限公司（下称东风汽车）主导成立的湖北省车规级芯片产业技术创新联合体发布了其自主研发的高性能车规级微控制单元（MCU）芯片——DF30，此举成功填补了国内在该领域的一项空白。

DF30芯片是业界首款采用开源RISC-V指令集架构的自主内核，并基于40纳米车规级工艺制造的芯片。该芯片的研发实现了从设计到生产的全链条国内自主可控，并且达到了业界领先最高功能安全等级。此外，DF30芯片还支持国产自主汽车软件操作系统，并配备了完善的开发环境，使其能够广泛应用于动力控制、车身底盘、电子信息、驾驶辅助等多个领域。

自主研发“芯”动能

随着新能源智能网联汽车技术的不断进步，市场对车规级芯片的需求显著上升。“通常来讲，目前一辆汽车大约需要25至50个控制器，这些控制器内含有大约500至1000颗芯片。”东风汽车研发总院智能化技术总工程师张凡武在接受中国知识产权报记者采访时介绍，随着智能驾驶、智慧座舱等技术在汽车领域的日益普及，预计未来单车芯片的使用量将持续增长。

“在2019年，我国部分高科技企业遭遇了制裁，导致我国芯片技术与产品面临供货中断的风险。这一事件为我国敲响了警钟。”张凡武介绍，经过深入的调研与咨询，团队认识到，国产化的主要方向应集中在高性能车规级微控制器芯片以及与汽车核心功能紧密相关的专用芯片上。

随后，东风汽车研发总院的汽车芯片团队基于对汽车芯片细分品类的深入分析、国内在各品类芯片研发应用的现状、与汽车芯片核心功能的耦合程度以及芯片功能等效替换时的软硬件开发难度等因素，综合评估后确定，高性能微控制单元芯片、智能驱动芯片（包括高边驱动芯片、桥驱芯片、阀类驱动芯片等）以及系统基础芯片是实现国产化突破的关键领域。

微控制单元芯片是把中央处理器、存储器、定时器、串行口、A/D转换器、中断系统等多种功能模块和接口集成在单个芯片上，以实现终端控制的功能，具有性能高、功耗低、可编程、灵活度高等优点。“越是难以替代的芯片，越是应该采用国产替代。”张凡武说，东风汽车在自主芯片项目启动之初，便已确立了从设计、制造、封装测试到应用的全链条自主可控的实施策略。然而，在此过程中，无疑将遭遇诸如设计难度大、生产工艺尚未成熟、封装资源不完善等众多挑战。

2022年5月，东风汽车牵头联合武汉理工大学、武汉二进制半导体有限公司、芯来科技（武汉）有限公司等创新主体共同组建创新联合体，聚集了超两千名科研人员，力求共同攻克高性能车规级芯片和紧密耦合汽车核心功能的多款驱动芯片的技术难关。 经过超两年半时间的技术攻坚，湖北省车规级芯片产业技术创新联合体终于完成了这款基于 RISC-V指令集架构的车规级微控制单元芯片。目前，湖北省车规级芯片产业技术创新联合体已提交发明专利申请50余件，牵头起草车规级芯片国家、行业标准6项，掌握了拥有自主知识产权的车规级芯片研制关键核心技术。

协同创新促发展

在国产汽车级芯片产业的发展历程中，产业间的协同进步犹如一座坚固的桥梁，将各个关键环节紧密相连，共同构筑了一个繁荣的产业生态系统。“在此过程中，东风汽车在国产汽车级芯片的开发模式上进行了创新性的尝试。公司直接提出了明确的芯片功能性能要求，并阐明了终端市场的需求，这一做法不仅激发了芯片设计企业的研发热情，而且显著降低了这些企业在芯片设计上的投资风险，从而实现了对整车厂芯片需求的个性化定制。”张凡武介绍。

芯片设计作为产业链的起始环节，要求芯片设计企业与汽车制造商保持紧密的沟通协作，深入掌握汽车的复杂功能需求。从动力控制到驾驶辅助系统，从车身底盘到电子信息系统，只有全面了解这些需求，才能设计出性能卓越、可靠性高的芯片架构。值得一提的是，DF30项目选择了RISC-V架构来开发其微控制器芯片。依托RISC-V架构开源和自由的特性，东风汽车研发总院汽车芯片团队与合作伙伴成功基于RISC-V架构完成了DF30的内核设计。

安全性是汽车的基本要求，是保障整车质量乃至乘客生命安全的底线，即便是看似不起眼的芯片，其质量验证环节同样马虎不得。“目前，DF30已通过基础测试、压力测试、应用测试等多达295项的严格测试，展现了其‘高性能、强可控、超安全、极可靠’的四大核心优势。”张凡武表示，它的内置功能可支持各种安全算法，并且能够提供实时处理能力和故障容错机制，就像为汽车披上了一层坚固的“铠甲”，全方位保障车辆安全。这让汽车无论是行驶在泥泞湿滑的道路，还是冰雪覆盖的公路，都能够安全可靠地运行。

在国产车规级微控制单元芯片研发过程中，高校和科研院所同样扮演着不可或缺的角色，为产业发展输送了大量专业人才，为技术革新提供了源源不断的智慧源泉，通过联合研发的形式，共同攻克了一系列技术难关。创新联合体成立以来，成员单位已由最初的8家扩展至44家，涉及领域覆盖车规芯片标准、设计、制造、封装、应用等全产业链，共研共创“生态圈”持续扩大。

张凡武介绍，未来，东风汽车作为创新联合体的牵头单位，将持续聚焦于车规级芯片产业链，进一步吸收优势单位，着力于打造汇聚综合性汽车芯片产业技术联合体，打通车规级芯片产业链，深化产学研合作，加速创新成果突破，保障汽车制造供应链安全。