芯片片（Chiplets）是独立的半导体芯片，每个芯片负责系统中的一项特定功能。这些芯片通过先进的封装技术集成在一起，从而形成一个完整的高性能系统。这种异构集成融合了多种工艺技术，包括用于逻辑电路的FinFET、用于射频（RF）的FD-SOI、用于power BCD，以及用于模拟混合信号的FD-SOI或CMOS，最终形成一个系统级封装（SiP）。
与消费电子或数据中心市场不同，汽车产品的生命周期可长达15年以上。此外，汽车系统依赖于大量的模拟传感器、开关、负载和执行器，因此需要一系列模拟和混合信号IP来支持精确且关乎安全的传感与控制。
产品生命周期较长，加之需要在不断发展的模拟和混合信号功能与日益增长的数字计算需求之间取得平衡，这些因素是推动汽车行业采用基于芯片片（chiplet）系统的关键驱动力。汽车芯片片能够确保在成熟的工艺节点上集成I/O芯片片和power 芯片片，以适应行业生命周期和独特的产品特性。与此同时，其他以数字功能为主的芯片片则可以进行更新、重新认证，或从多家供应商处采购。
软件定义汽车为跨领域的汽车芯片提供了重要机遇，包括跨领域分区控制器、中央计算机集群、信息娱乐系统以及雷达、激光雷达和传感器融合系统等智能传感器模块。这可以通过使用各种工艺技术来实现，以满足特定的应用需求，其中包括
计算与处理
- 10 纳米以下节点上的尖端 CPU、GPU 和人工智能加速器芯片组
- 基于GF 12LP+和22FDX平台的power 小芯片，支持TSN以太网、10BaseT1S和CAN-XL
内存与数据处理
- 集中式非易失性存储器和 HBM 芯片
连接性与I/O
- 适用于各种应用的可互换 I/O 芯片，在 GF 的 22FDX 上进行了优化
- GF 22FDX 上的无线芯片（Wi-Fi、蓝牙、UWB
感知与知觉
- GF 22FDX 上的雷达射频前端芯片
- 基于 GF 硅光子平台的激光雷达前端芯片
- 传感器融合模块
Power
- GF 55BCD 平台上的Power 分配微芯片
在技术优化的支持下，汽车芯片组系统通过调整尖端和成熟工艺节点的晶圆成本，以及与大型单片系统芯片相比提高整体系统产量，从而提高了系统级成本效益。芯片组架构还提供了可扩展性和模块性，通过混合和匹配不同的芯片组来支持各种性能需求。此外，它们还通过多供应商采购尖端芯片提供供应链灵活性，有助于满足不同客户和地区的需求。
然而，汽车级小芯片的开发面临着多重挑战。其中包括：由于结构复杂且可靠性标准严格，封装环节需要巨额投入；与数据中心相比，其散热能力有限，这影响了power 的热管理；此外，长期热应力可能加速封装材料的劣化。小芯片系统还需建立稳健的生态系统框架，以确保集成与互操作性。尽管行业标准的EDA工具已开始支持小芯片的仿真、设计和验证流程，但这些工具的成熟度尚不及面向单片解决方案的工具。 当前的芯片间标准化工作主要由UCIe联盟推动，该联盟正持续致力于制定制造和可测试性标准。
2025 年早些时候，GlobalFoundries（GF）宣布在纽约建立同类首个先进封装和测试能力中心，专注于人工智能、汽车和其他应用领域的基本芯片。该工厂将采用 GF 的 12LP+、22FDX 和其他领先平台，为 3D 和异构集成芯片的高级封装、晶圆到晶圆键合、组装和测试提供新的生产能力。
除了这些计划中的投资和进步，GF 还在扩大其 IP 组合，以支持基于芯片的系统，并积极与行业领导者在标准化、可靠性和鉴定方面开展合作，以满足汽车应用的严格要求。
Wael Fakhreldin 是 GlobalFoundries 的汽车处理总监。他专注于汽车微控制器、微处理器、人工智能加速器和芯片，为下一代汽车电子架构提供支持。
