汽車圈里的芯片推手

軟件設計出身的瑞薩電子大中國區汽車電子產品中心總監趙明宇早在1999年時就在承接來自NEC總部（瑞薩電子的前身包含了日立、三菱和NEC半導體部門）的項目開發中接觸到了汽車電子業務，曾參與汽車音響編解碼等應用系統的設計，但“直到5年后與汽車電子客戶面對面打交道時，才真正開始理解汽車電子設計理念”。

試探和摸索的過程持續到四五年前，瑞薩開始在中國本地開發汽車電子整體解決方案，并從德國調配來車身電子方面的設計專家，協助趙明宇他們的研發活動，“第一個比較大的系統”是步進電機式儀表盤。

當時，初涉汽車系統研發的客戶對產品“提不出明確的設計需求”，雙方不得不在開發過程中反復就各種細節進行探討，不斷明確各種參數指標。例如，如何保障儀表盤上那些由電機驅動的指針能根據信號輸入平滑轉動？汽車熄火后，指針怎么能自動歸零，而不像一些微面那樣在零位處用個小塑料塊擋著？里程又如何計數，發生各種意外時數據如何不丟失？

雖然儀表盤看上去不是個特別復雜的系統，但對當時摸著石頭過河的中國工程師來說，工作量和復雜度不亞于今天汽車中那些更高級的系統。在經歷了近兩年的艱苦攻堅后，他們終于拿出了交鑰匙方案，目前該方案“國內幾家車廠都在用了”。

無獨有偶，飛思卡爾和英飛凌在中國的汽車電子研發活動基本也始于同期。飛思卡爾中國汽車電子實驗室（Auto Labs）組建于2006年初。成立之初，公司調配了德國和英國的的專家到上海協助工作。高磊是實驗室最初的4名中方員工之一。從2008年起，他開始負責這個實驗室。他們研發的第一個項目也是儀表盤。飛思卡爾的前身是摩托羅拉半導體部門，摩托羅拉在上世紀20年代創立之初生產的第一個產品就是汽車收音機，現在汽車芯片業務占飛思卡爾營業額的1/3以上。

而英飛凌在中國的技術團隊是從車身電子起步的。英飛凌的前身是西門子半導體部門，從 50年前“第一顆晶體管進入汽車”開始就伴隨歐系車廠開展汽車業務，目前已是全球第一大汽車半導體供應商。

特殊的生態圈

值得注意的是，半導體公司在中國的主要研發活動并不是芯片設計，而是基于芯片的系統解決方案。這與中國汽車生態圈的特殊性有關。

在汽車生態圈中，處于中心的是車廠，外邊一圈是為車廠提供系統的博世、德爾福、大陸等一級供應商（Tier1），再外邊一圈是半導體供應商（一般是Tier2）。在國外，車廠和Tier1的技術實力足夠強大，他們并不需要半導體公司提供系統，三者之間是專業化分工。但在中國，無論車廠還是本地/跨國Tier1都還在成長中，有時半導體公司要想賣器件就必須提供系統方案。

而且，一些本土車廠近幾年來愈發重視與半導體企業的研發合作，這其中深層次的原因是迫于技術和成本方面的博弈考慮。對于國內車廠來說，Tier1提供的系統就像一個“黑匣子”，他們不知道里面到底是怎么回事。曾經有一家車廠需要解決發動機的一個問題，他們在Tier1面前甚至說不清這個究竟是自己的責任還是Tier1的問題。

同時，車廠對“黑匣子”的成本構成也一無所知，Tier1要多少，他們就得給多少。這對于每年需要把成本降低8%左右才能抵消車輛價格下降的車廠來說非常不利。現在，與半導體公司的研發合作，讓車廠找到了博弈的籌碼。一旦完成某個系統的研發，他們就了解了其中技術和成本的構成，在Tier1面前就有更多的話語權，可以避免技術上扯皮的事，也能壓低成本。因此，目前大多數國內車廠一方面有自己的配套廠與半導體公司合作開發系統，另一方面也外購第三方系統，在成本控制上更為靈活。

而像電動汽車這樣的特殊類別，還要考慮政策推手的因素。中國政府對電動汽車的補貼政策提出，車廠要想拿到國家補貼，要對電動汽車的3個核心模塊——電機和電機驅動系統、電池和電池管理系統以及整車控制系統中的至少一個擁有自主知識產權。為此，車廠需要充當自己的Tier1開發至少一個核心系統。例如福田在做電池和電池管理系統，北汽新能源在做整車控制器——為此，他們不得不尋求半導體公司的合作。

此外，近幾年來，半導體器件在汽車中的總價值已從先前幾百美元/車的平均水平快速提升。特別是在電動汽車中，一個IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）的價值就達到三四百歐元，IGBT與電機組成的模塊，地位相當于發動機——這是車廠必須掌控的核心部件，因此車廠與半導體企業互動增強，使得傳統商業模式發生變化。

當然，一些咨詢公司如博斯公司預測，未來10年，中外合資車廠可能會分道揚鑣以求更好的發展，如果現在只做生產本地化，再照搬國外產品技術，將使其自身岌岌可危。

種種因素綜合在一起，推動了原本在第二層級的半導體公司在中國的系統研發業務，而這些也在推動中國本地汽車行業的快速演進。

殊途同歸

最近幾年，無論本土/合資車廠，還是本土和跨國Tier1，都試圖摸索在中國研發業務的定位和訴求。一些本土車廠，例如奇瑞和比亞迪，希望掌控更多話語權，因此，他們的研發活動滲透到系統和半導體層面；一些外資車廠，例如通用，他們的全球戰略是在每個市場，技術研發要本地化以更貼近當地的需求，因此，他們尋求與中國本土Tier1合作，這些本土Tier1就會找到相應的半導體公司開展研發合作；還有一些合資車廠，他們認為全球研發要基于一個平臺，在這樣的框架下，他們與老搭檔——國際Tier1合作更為高效，這些國際Tier1也伴隨這些車廠進入中國，他們在中國的研發也需要與半導體公司溝通與合作。

無論是哪種研發定位，半導體公司在中國的研發比重都在增加，他們的中國團隊也更有機會快速地接觸到重大研發項目。

2008年，一家國際Tier1決定在上海研發發動機控制技術，需要一種“標定工具”，就是一個可以對發動機幾千個參數進行微調的工具，可以將發動機調試到最高效狀態。為了配合這家供應商在上海的研發，高磊接下了飛思卡爾總部分配來的“標定工具”研發任務。雖然這對介入汽車電子僅兩年的高磊像“一下子跳到深水區”，但在全球資源的大力協助下，這個項目最終取得成功。“標定工具”如今通過國際那家Tier1賣給了多家車廠，也成功輸出海外。

2009年，高磊的團隊協助奇瑞研發動力總成技術。通俗地說，動力總成就是發動機和變速箱等綜合技術，是汽車的“心臟”。此前，歐Ⅳ標準剛剛在國內部分城市推出，這在車企中掀起了新一輪綠色熱潮——開發更省油、排放更清潔、價格更低的發動機控制系統。

高磊團隊在這個合作項目中負責硬件和底層的驅動：在發動機控制系統中有多達二三十種傳感器——凸輪軸、溫度、大氣壓力、油壓、爆震傳感器等，這些傳感器實時采集數據送到微控制器（32位MCU）中，經過處理分析再對發動機發出控制指令，讓發動機達到最高效。這個系統甚至可以分析駕駛員的駕駛習慣，了解駕駛員“踩油門”的意圖是“需要加速還是保持平順”，以此來對算法微調，做到更省油。設計中的一個難點是“爆震算法”——使汽油燃燒時減少對氣缸和活塞的損壞。高磊他們為此做了大量模型研究，在奇瑞和德國汽車工程學院碩大的發動機臺架上，雙方對上千個參數進行反復調試，尋找最高效的算法。并最終將爆震算法集成到了MCU中，節省了原來一般系統中都有的一顆專用芯片。這個項目持續了18個月，終于在2010年完成。目前，奇瑞正在對這個系統進行苛刻的季節測試，今年年底可能會上路。

英飛凌的故事則從另一個側面折射了在中國做研發的定位問題。媒體前兩年曾報道過“重慶力帆集團董事長尹明善年過7旬開始賣技術”的消息，這其實源自力帆與英飛凌合作研發的摩托車電噴解決方案。幾年前，市場上的摩托車大多還是化油器的，但因應國Ⅲ標準的排放要求，摩托車也要使用電噴系統。這對于占全球產量一半以上的中國摩托車行業來說是個關鍵性轉變。

“在此之前，力帆的工程師已經開發了將近10年。”英飛凌中國區汽車電子事業部總監劉魯偉說。英飛凌與力帆合作開發了近兩年，在此期間，他們根據力帆的需求設計了一款摩托車電噴專用芯片，并將以前需要三四顆芯片的電噴方案簡化到兩顆。之后，英飛凌向力帆購買了這個電噴技術方案，以向其他國家推廣。力帆過去在購買技術上花了上億元，而這個技術輸出帶來的轉折曾令尹明善徹夜難眠。

現階段，英飛凌正與北汽福田聯合研發電動汽車電池管理系統。電動汽車的電池電壓高達336V，里面有很多“電池包”，這次雙方合作設計的方案是智能化的——根據不同電池單元的電池狀況來分別充放電，這可延長電池壽命，也可改善電池效率。由于電動汽車尚屬一個全新領域，大量設計工作都是全新的，雙方在此期間要做大量嚴謹的實驗。

劉魯偉觀察到，國內汽車電子起步于車身電子和娛樂系統，但現在，汽車上任何電子系統都有中國人在開發，雖然這些方案在市場上的占有率還參差不齊——發動機仍由國外幾大公司控制，國內企業份額不到10%，但在車身方面，本土企業市占率已經很高了。

這得到瑞薩趙明宇的印證，令他印象最深的是“國內在車身電子上的發展速度”。幾年前，他們剛介入這個領域時，國內車企對于BCM（車身控制模塊）和網關的應用理念剛剛成型, 國產車搭載的也只是只有兩路CAN（汽車中的一種通信線路）的、在功能邏輯上較為簡單的BCM系統, 但如今,帶有診斷功能的多路獨立式網關已經在國內很多本土設計的車型上廣泛使用，結合網關應用的BCM以及所有國際先進車身設計理念都在中國車廠和一級供應商中出現。五路CAN系統已進入量產階段，六路CAN系統的設計已經開始。這意味著汽車電子化、網絡化程度比以前高出很多。

待解難題

不過，雖然研發速度推進很快，國內汽車電子行業仍面臨很多困惑，例如如何理解汽車電子技術研發的獨特性、如何去更好地鼓勵新興技術、車企如何科學地制定技術發展規劃帶動整個產業鏈的正向循環等等。

在上海的辦公室中，劉魯偉回顧這些年曾經親身管理過的研發項目時說，“每個項目都挺不容易的，都會遇到各種各樣的問題”。不過，最令客戶和他感到困惑的是，有時侯他們歷盡千辛萬苦一起開發出的技術，在市場上卻得不到預期的回報。就拿與力帆合作開發的摩托車電噴技術來說，2009年國內針對摩托車的排放法規就已出臺，可是因為全國各地執行力度并不均衡，市場上仍有很多陳舊方案在用。市場上電噴方案的成本比化油器方案高出20%到30%——大約貴出兩三百元，很多廠家并不愿為電噴方案埋單。“技術解決了，但因為要向短期利益妥協，導致市場解決不了，排放解決不了，新興技術也得不到鼓勵。”

趙明宇同樣也感受到一個突出問題——產業鏈的正向循環。來自德國的同事曾對他評論說，中國的車廠還很難清楚地說出自己今后5年的技術規劃。但以德國車廠為例，他們可以把今后10~15年內的產品平臺定義得非常清晰——“當寶馬在生產這一代盈利產品時，其下一代平臺已經規劃好了”。這樣以來，寶馬周邊的一二級供應商就不需要“盲目地猜”，而只需依照車廠的技術規劃配合研發和生產即可。

以車身電子為例，如果車廠定義了下一代平臺要集成鳥瞰系統，整個車身控制模塊的設計就要發生變化，芯片性能要全面升級，還要考慮網絡接口。但國內車廠的規劃很多還停留在“龐大的銷售數量上”，技術規劃不清晰也不細致，導致一、二級供應商無法有效配合。

還有一個涉及面很廣的問題就是國內企業對汽車電子研發的認識和心態——汽車電子做出來不難，但難在把它做得成熟可靠。一個廣為流傳的故事是：國內一家企業的技術負責人曾說，做電動汽車并不難，現在市場上有兩個輪子的電動自行車，再加一個輪子就是電動三輪車，再加個輪子不就是電動汽車了嗎?

雖然這樣“在戰略上藐視敵人的做法無可厚非”，但汽車行業人命關天，與消費電子領域差別巨大。電動自行車的電池電壓在60V以下，但電動汽車電池電壓高達336V，從電壓、電流、行駛速度等方面說，兩個系統都不可同日而語。但不幸的是，抱持類似技術心態的企業非常多。

恰恰“耐心”是介入汽車電子商業運作的企業必須具備的關鍵素質。汽車電子不同于消費電子“今年開發、今年量產”的快節奏，它在投入的前四五年中基本都是“零產出”。

新熱潮

去年是電動汽車發展的一個低谷，幾輛電動汽車發生了燃燒事故，所有車企都沒有什么出貨量，一些瓶頸問題還未得到解決。劉魯偉認為，電動汽車正處在一個“黎明前的黑暗期”，這正是一個需要耐心做研發的時期。“國外也是這樣，無論是北美還是歐洲，大家都沒有放棄”。

今年初，劉魯偉升任英飛凌(北京)有限公司執行董事，將把工作重心移至北京。去年初，英飛凌汽車研發團隊已從上海擴展到北京，同期，英飛凌也在北京設立了大功率器件封裝工廠和相關實驗設施，這讓北京研發團隊有更多資源專注于電動汽車的電機驅動技術。繼電池管理等解決方案之后，今年他們將會繼續開發車載充電器，實現插入式電動汽車的充電；還有車內直流轉換器，可以把336V的汽車電池電壓轉換成汽車內各部分需要的工作電壓。

除了電動汽車，劉魯偉他們看到，伴隨節能減排、汽車安全完整性等級（ASIL）概念推廣以及2011年開始執行的GB/T26149（汽車輪胎氣壓監測標準）等法規的推進，汽車電子的一輪新熱潮正滾滾而來。

高磊指著一張去年他們團隊在美國一個技術研討會上的合影向記者逐一介紹著團隊成員。在這個平均年齡30出頭的團隊中，一些人在行業中已有相當知名度。今年，這個團隊將圍繞汽車安全技術展開更多的研發。去年11月， ISO26262國際標準推出，這是一個提高汽車電子功能安全的國際標準，“這使得國內在安全方面熱情更高”。為此，高磊他們會投入研發EPS（電子助力轉向）、安全氣囊、ABS（防抱死剎車系統）等解決方案。下半年，他們還可能嘗試一些有預測性的安全系統——ADAS(高級駕駛輔助系統)，這種系統包含自適應巡航控制、前景停車輔助系統、駕車者監控等技術。

而趙明宇團隊今年的重點是節能和安全技術，其中也包括了ADAS。同時，由于日本車企已經開始量產電動汽車，為這些電動汽車提供方案的瑞薩電子還將逐步與中國企業展開相關的研發合作。

由于汽車是一個非常復雜的工程系統，在完成系統研發后，需要先進的經驗和技術來測試和驗證這些系統能否在安全、省油、性能和質量上實現所設定的基準目標，這是中國公司目前非常欠缺的，演進也將比較緩慢。

在技術層面變化的同時，中國汽車生態圈未來幾年可能會發生一些組織形態上的重大變化。目前，中國有整車廠150家，配套廠3000~4000家，而歐洲的數字分別是十幾家和一二百家。過于分散的產業鏈在成本競爭日益加劇的生態環境下可能會被迫整合。

不過，對汽車制造熱情高漲的各地政府來說，整合似乎并不容易實現，而且每家車廠都希望在自己周邊建立完整的配套產業鏈。在這種典型的中國環境中，如何建立一個高效的汽車產業鏈體系，仍然是中國汽車生態圈要面臨和思考的難題。