我喜欢的许多在线影片类型之一，就是看那些在空地上或谷仓中停放超过20年之久的老车，只要加满油并启动引擎就能恢复正常运转的汽车修复影片。虽然许多人对于那样单纯的时代和技术感到怀念，但自化油器时代以来，汽车技术已经有了巨大的演进。消费者要求更好的安全性、更好的性能、更好的燃油效率、更高的可靠性、更多的便利性、以及更多的奢华感。
在几个世代之前，计算机芯片和软件对汽车工程师而言可能是过于深奥的概念，但如今它们与现代的汽车却是密不可分。今天，即使驾驶的人可能并不知悉，但是半导体和软件在汽车当中可说是无所不在，一辆车中可能有超过一千个半导体组件，控制从引擎管理系统、倒车摄影镜头、电池充电系统、胎压监测器到信息娱乐系统等所有功能。半导体在今日、明日和未来设计的车辆中又将扮演什么样的关键角色呢？
汽车持续以惊人的速度演进发展。从台积公司的观点来看，推动汽车半导体创新的一些关键技术趋势包括传动系统电气化、主动安全和自动驾驶、身历其境的信息娱乐系统、以及无线连网功能。将这些趋势分解至半导体的层级，便可得知汽车半导体有两种主要的类型：第一种是具有专属组件级功能的芯片，第二种是处理新运算导向工作负载的芯片。
专属组件级功能的芯片包括声波传感器、功率控制器、微控制器（MCUs）、高分辨率图像传感器等产品，这些产品通常以较为成熟和特殊的半导体技术制造。一辆汽车可能搭载了数百个这类的专用芯片。
第二种类型的车用芯片需要更强的运算能力，也是这篇文章的重点所在。新的工作负载，例如自动驾驶、主动安全、身历其境的信息娱乐和无线连网功能，都把地球上最先进的半导体逻辑技术带进汽车。这些功能需要最高效能和最高能源效率的处理器。相较于其化油器时代的前身，今日的汽车与超级计算机之间反而有更多的相似之处。
让我们来看看拥有自动驾驶能力车辆的例子，这项功能将硬件和软件技术推向了当今技术的极限。车辆将需要配备许多的传感器，以便收集高分辨率、低延迟的数据，并使用车载AI模型来处理这些数据，能够在每秒内进行数千次决策。每一个决策都会影响乘客和行人的安全。这需要大量的运算能力。由于汽车的发电和冷却系统的限制，这个系统还必须要能够达到高能源效率的水平，同时这些先进的运算系统也需要满足严格的汽车安全和质量标准。这对于任何处理器和半导体技术而言，都是一个很高的要求。
台积公司很高兴宣布推出N5A技术，成为世界上最先进的半导体技术，并能为汽车提高效能。台积公司的N5半导体技术是当今最强大的超级计算机和先进消费装置的基础。 N5在效能、功率效率和晶体管密度方面无可匹敌。相较于N5，N5A更进一步强化以因应现代车辆的严格要求，N5A按照进度预计于2022年第三季前通过验证。
相较于台积公司具备汽车服务套件的N7技术，N5A的效能提高约20%，功耗效率提高约40%，逻辑密度提高约80%。
与消费类产品相比，汽车对质量和可靠性的标准都严格许多。一辆车上可能有数千个零件：从半导体到开关到门把，任何零件的故障都可能影响人身安全，影响对制造商可靠性和质量的观感，此外，还将增加其保固成本。汽车厂商已经将其零缺陷的概念推广至供货商：从概念上来看，如果所有组件皆为零缺陷，所有组件的总和也应是零缺陷。实际上，这一目标虽然难以百分百达成，但这种心态对于提高车辆及其所有零件的可靠性和质量至关重要。
台积公司每年生产数十亿个半导体产品，同样维持着零缺陷思维。台积公司的汽车半导体技术提高了内在与外在的质量。
内在质量或初始质量在很大程度上依赖于基础半导体技术和设计法则。汽车的外在质量则是零件通过初始测试和检验并在车辆中使用后的表现。换言之，其意味着这个零件有多耐用？车辆的零组件必须通过极其恶劣的环境考验，包括颠簸的路面、热循环、或甚至是打翻的牛奶等情况。
台积公司自2020年上半年以来，就从N5晶圆的制造过程获得了许多学习经验，并将其应用于N5A技术当中，进而达成汽车出厂时的世界级D0（缺陷密度） 和DPPM（每百万单位缺陷零件数）— 同步改善了内在和外在质量。台积公司的技术领导地位和规模，使我们在N5问世之后短短几个月内，就能够推出全球最先进汽车半导体技术的升级版本。
台积公司的N5A技术正在取得汽车产业最严格的质量、可靠性和功能安全标准的验证，包括AEC-Q100、ISO 26262和IATF16949标准，预计在第三季推出。
台积公司N5A的汽车产业标准
台积公司对蓬勃发展和范围广泛的半导体设计生态系统做出承诺，将台积公司对N5A的IP9000A 评估要求扩展至我们的设计合作伙伴。符合我们的标准将可确保合作伙伴能使用台积公司的合格汽车基础硅智财及组件，以及车用集成电路仿真程序模型（SPICE model）。
虽然我热爱传统汽车的简单本质，但我也同时期待着一个拥有安全和自动驾驶汽车的未来。科学和科幻小说之间的区别在于工程学。透过台积公司的N5A技术，我们正在实现小说中的汽车科幻情境。
如欲了解更多信息，请参见automotive.tsmc.com
