拥抱RISC-V+AI,国芯科技高性能汽车智能域控 AI MCU芯片完成设计,进入流片试制阶段

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作者：微信文章

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近日，从国芯科技研发中心传来好消息，国芯科技基于RISC-V 架构自主研发设计的面向下一代汽车电子电器架构的高性能汽车智能域控 AI MCU 芯片CCFC3009PT已顺利完成设计工作，正式进入流片试制阶段。

作为国芯科技深耕汽车电子领域多年的标志性成果，CCFC3009PT采用RISC-V架构6+6核设计，算力超过10000DMIPS（6个运算主核+6个锁步核，也可以根据用户需要解耦配置主核与锁步核数量），集成专用NPU单元，完全依照汽车智能域控场景的需求量身打造。在工艺层面，该芯片创新性地采用 22nm RRAM 存储技术，相较于传统存储方案，该工艺技术实现了存储密度、读写速度与功耗控制的三重优化；同时针对动力域控制场景系统架构完成算法执行效率升级，能够充分适配集成化多模动力域控、智能底盘、域控中枢等核心场景的高性能与智能化运行需求。



图1：CCFC3009PT架构示意图

AI植入与存算一体初步探索

AI 能力的深度植入，是这款芯片的核心亮点所在。该芯片内部搭载独立 NPU 子系统，可以将虚拟传感器、模型预测通过 “硬件加速 + 工具链适配” 的深度整合方案，让开发者可直接沿用成熟的端侧 AI 开发逻辑开展应用设计，大幅降低了车载 AI 功能的开发门槛。更值得关注的是，在CCFC 3009PT 的设计中，国芯科技将NPU 单元与 RRAM 工艺创新结合，在此基础上将进一步探索存算一体等前沿技术，可为未来更高阶的车载 AI任务落地储备关键技术。

车载AI MCU 芯片CCFC3009PT的核心应用场景主要包括：

1. 雷达信号处理（Radar）

传统方式下雷达数据处理流程复杂，包括FFT、CFAR检测、聚类等，最终才能输出目标列表（如：前方50米有车辆）。AI增强方式则可以对雷达的原始数据或中间数据进行AI处理，实现 ——

· 目标分类：区分检测到的目标是汽车、行人、自行车还是杂物。

· 自由空间分割：精确识别雷达视野内哪些区域是可行驶的，哪些是障碍物。

· 微多普勒分析：检测行人的步态或车辆的微小运动，进行行为预测。

CCFC3009PT的车载AI功能能极大地提升雷达的感知精度和环境理解能力，使其不仅能“看到”物体，还能“理解”物体。

2. 电池管理系统（BMS）

在电动汽车中，高安全等级和AI能力使CCFC3009PT成为BMS的理想选择。AI增强可以实现 ——

· 电池健康状态估算：利用AI算法分析电池的充放电历史、内阻、温度等数据，更准确地预测电池的剩余寿命和健康状态。

· 电池均衡优化：智能管理电芯间的能量均衡，延长电池包整体寿命。

· 热失控预测：通过分析多种传感器数据，提前预警潜在的热失控风险。

3. 电机控制（Motor Control）

对于电动助力转向、电动刹车等安全关键系统，CCFC3009PT可以提供更智能的控制。AI增强可以实现 ——

· 参数自整定：AI可以实时学习电机特性，自动优化控制参数，提高能效和响应速度。

· 故障预测：通过分析电流和振动信号，预测电机或轴承的潜在故障。

4. 域/区域控制器中的传感器融合与决策

在区域控制器中，CCFC3009PT可以作为“智能网关”，预处理本区域内的传感器数据。该芯片可融合来自多个雷达、摄像头的数据，生成一个更可靠的本地环境模型，再上传给中央计算机；并可执行简单的决策，如基于摄像头的乘员监控系统，判断驾驶员是否分心或疲劳。
5. 存算一体技术初步探索AI性能的提升
NPU作为一种专为加速AI应用而设计的处理器 ，其高能效的计算特性使其成为AI硬件的核心，但其运行依然依赖于外部存储器的数据供给，无法彻底摆脱数据搬运的能耗困境。而RRAM存内计算阵列虽然可以高效地进行矩阵乘法等核心运算，但它缺乏完整的系统控制和通用性。 因此，未来真正的突破在于实现了一种高度协同的异构芯片架构：将大容量的RRAM阵列作为核心的高并行、高能效计算引擎，并与一个功能强大的NPU模块深度集成，由NPU负责高级控制、数据预处理、后处理以及其他不适合在模拟域进行的逻辑运算。这种RRAM-NPU协同设计不仅能够最大化地利用两种技术的优势，更能构建一个功能完整、性能卓越、能效空前的下一代AI计算平台，为人工智能在边缘端的广泛部署奠定坚实基础。CCFC3009PT已经融合RRAM大容量存储、高性能NPU、高性能MCU内核技术于单芯片，后续将进一步探索将RRAM作为主算的阵列，通过其模拟计算能力，以极高的并行度和能效实现神经网络中核心计算引擎矩阵-向量乘法，并辅以必要的CMOS外围电路搭建存内计算NPU单元，从而解决AI引擎依赖于外部存储器的数据供给，无法彻底摆脱数据搬运的能耗困境。

多项前瞻性技术适应智能汽车未来发展

面对汽车EE架构向高集成度、高算力发展的行业趋势，在功能适配与安全防护两大核心维度，CCFC3009PT芯片实现了多重技术突破，主要包括：

· 芯片CPU及系统架构原生支持虚拟化技术，可高效支撑多任务并发处理与资源动态分配；

· 集成的网络节点硬件路由模块，能够直接实现 CAN 与以太网节点间的数据包转换及路由转发，彻底释放 CPU 算力；

· 安全防护方面，芯片搭载的 HSM 子系统不仅显著提升基础加解密性能，更集成了符合 FIPS 203、FIPS 204 标准的抗量子密码算法，构建起面向未来的全方位车载安全防护体系。

结语

CCFC3009PT芯片的设计理念和创新代表了一种智能化汽车 “边缘侧AI” 或 “智能传感” 的技术趋势，它与中央AI计算芯片形成互补，将AI智能下沉到各个传感器和子系统中。通过在数据产生的源头进行初步的、实时的智能处理，它减轻了中央计算单元的负担，提高了整个系统的可靠性、实时性和效率，是构建下一代“软件定义汽车”不可或缺的关键组件。

此次国芯科技在RISC-V 高端 AI MCU 芯片设计上的创新，有望进一步完善国芯科技汽车电子 “MCU + 混合信号”一体化解决方案，助力了汽车智能化，是国产汽车电子MCU芯片往高端化、智能化方向发展的跨越。未来，国芯科技将持续深化芯片生态建设，通过软硬件协同创新，为智能汽车“软件定义汽车”提供更具竞争力的国产化芯片方案。

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来源：国芯科技