亟須構建汽車芯片新生態

陳秀娟

實現車規級芯片國產化，對于保障我國汽車產業供應鏈自主安全可控、推動汽車高質量安全發展具有十分重要的戰略意義、現實意義和經濟效益。

從去年下半年起，全球汽車行業遭遇了始料未及的打擊——芯片短缺，截至目前，“缺芯”依然在發酵。值得注意的是，中國作為全球最大的汽車市場，產業規模占全球市場30%以上，但自主汽車芯片產業規模僅占全球的4.5%，供需差距較大。另外，國內90%的芯片依賴國外進口，可見，中國汽車芯片突圍之路并不簡單。

芯片對汽車產業的影響究竟有多大？中國車規級芯片技術究竟發展到了什么階段？面對困境，我國應如何強化本土芯片制造能力？帶著上述問題，《汽車觀察》記者對中國汽車工程學會副秘書長、國際汽車工程科技創新戰略研究院副院長張旭明進行了獨家專訪。

1000億美元“大蛋糕”

數據顯示：傳統燃油車單車用芯片數量約700多顆，純電動汽車單車用芯片數量約1100多顆;預計到2030年，整個車載AI芯片市場的規模將達到1000億美元，并成為半導體行業最大的單一市場;另外，隨著智能駕駛技術的應用，L4級以上的智能網聯汽車單車芯片成本將超過1000美元。

談及芯片對汽車產業的影響，在張旭明看來，芯片對汽車制造的價值不可小視，“作為核心關鍵基礎器件，隨著電動化、智能化、共享化的發展，車用芯片數量越來越多，對汽車也越來越重要。而實現車規級芯片國產化，對于保障我國汽車產業供應鏈自主安全可控、推動汽車高質量安全發展具有十分重要的戰略意義、現實意義、經濟效益。”

據了解，車用芯片器件主要包含MCU（車用微控制器）、功率半導體（IGBT、MOSFET等）及傳感器等;智能網聯汽車用半導體器件還包含ADAS、COMS圖像傳感器、AI主控、激光雷達、MEMS等。

另據張旭明介紹，按照技術難度，一輛汽車上的芯片可分為控制芯片、專用芯片、通用芯片三大類，每類芯片難度各不相同：控制芯片主要用于零部件及整車MCU，技術門檻相對較高;專用芯片更多體現在功能性的需求上，如圖像傳感器、激光雷達等，有一定的技術門檻;通用芯片如存儲芯片、電源芯片等，技術相對簡單。

周期性問題可得到緩解

張旭明強調，在汽車領域，缺芯是全球性的問題，不止中國，大眾、戴姆勒、福特、日產、豐田、本田等跨國車企，均面臨因芯片短缺帶來的減產及延長交付周期的問題。

與此同時，缺芯危機也沖擊著上游供應鏈，恩智浦、瑞薩電子、意法半導體等芯片制造商近期也紛紛發布產品價格調漲通知，這也導致汽車制造商處境艱難，利潤空間不斷受到擠壓。

張旭明進一步指出，目前全球范圍內汽車芯片在半導體產業中的占比不足10%，且投入周期長、導入難度大，收益率較低，從半導體產業來看，對于加大汽車芯片生產的積極性并不太高。

例如，隨著7nm、5nm等先進制程不斷突破，汽車芯片所需的28nm～45nm等成熟產線在被不斷縮減，這就導致汽車芯片高速增長的需求與緩慢增長的供給不匹配，從而出現緊缺現象。

另外，汽車芯片區別其他用途芯片，與消費類芯片相比，車用芯片擁有較高的溫度適應、振動、沖擊、可靠性等要求。目前產能受到影響最為顯著的有12英寸廠的車用微控制器（MCU）與CMOS圖像傳感器（CIS），其中，28nm、45nm、65nm節點產能最為緊缺;8英寸廠集中在車用MEMS、分立器件、電源管理IC與顯示器驅動IC，0.18um以上的節點產能也受到排擠。

談及芯片供應是否影響到車企產銷節奏時，張旭明坦言，芯片短缺對我國汽車市場確實帶來了一定影響，但并不像外界報道的那么夸張。

“受芯片產能供應不足影響，今年前兩個月國內車企產能減產了5%～8%;另由于芯片擴產周期較長以及對未來芯片預期不明晰等原因，導致汽車行業恐慌性囤貨現象。”但總體來看，張旭明認為大部分企業仍可通過統一協調供應商的資源、調整不同車型的排產計劃、協調生產計劃和市場訂單等手段，來緩解芯片短缺這一周期性問題。

仍存在較大技術差距

近年來，我國在汽車IGBT、AI芯片、計算芯片、高精度傳感器等產業鏈核心環節已涌現出一批自主企業，部分產品已取得突破，并得到了一定應用。但與進口芯片相比，自主芯片在功能、性能、可靠性等方面仍存在較大差距。

目前，在功率芯片方面，我國主流IGBT產品來自英飛凌，MOSFET產品則主要來自英飛凌和安森美。“國內企業如嘉興斯達、比亞迪、中車時代等都已經量產車規級IGBT了，比亞迪IGBT芯片晶圓的產能更是達到5萬片/月，預計2021年可達到10萬片/月，一年可供應120萬輛新能源車。”張旭明補充道。

在AI及計算芯片方面，地平線推出Matrix計算平臺，搭載自研征程2.0芯片，已與長安、廣汽等車企展開了量產合作;華為推出MDC系列解決方案，集成了自研的芯片與實時操作系統;芯馳科技則開發了多款應用于座艙、自動駕駛、車載高速網絡等車規級芯片。

在雷達系統芯片方面，速騰聚創、禾賽科技、鐳神智能、大疆等企業相繼推出多款機械/半固態激光雷達產品，產品性能已接近國外產品;森思泰克、承泰科技等毫米波雷達企業產品也已搭載在紅旗、東風等量產車型中;岸達科技、加特蘭等企業則發布了車規級毫米波雷達芯片并取得了突破性進展。

但毫米波雷達收發、激光雷達收發等芯片仍需對性能、穩定性進行進一步驗證，才可開展國產替代。可喜的是，我國目前對于系統級芯片、感知芯片、控制芯片、計算芯片、通訊芯片、存儲芯片、安全芯片、功率半導體等車規級芯片領域已經涌現出一批企業，部分產品已進入小規模示范驗證階段。

例如，華為在信息與通信技術方面，打造了軟硬一體的車控基礎平臺MDC，集成了自研的鯤鵬 CPU芯片、昇騰AI芯片、圖像處理芯片等，并搭載自研系統軟件模塊，打造平臺化系列產品，目前正處于產品量產驗證階段。

加強產業鏈協同合作

在商業化運作上，張旭明認為，本土汽車芯片制造商應當借助電動化與智能化的發展機遇，加強與汽車產業鏈各環節優勢企業合作，通過聯合選定標準、設定檢測和技術路線，盡快開展器件/模塊測試、系統搭載及整車平臺驗證的工作，以滿足車規芯片的要求。

與此同時，政府還應該加強引導與支持，鼓勵芯片上下游產業鏈打造產學研聯合體，在芯片設計、制造、封裝測試和應用等各環節打造協同創新的新生態。“應將我國的體制優勢和市場優勢協同起來，形成更有針對性的科技創新和產業鏈系統布局，以構建汽車芯片產業新生態。”對于中國汽車芯片市場的發展，張旭明給出了以下三條建議：

第一，要注重近期重點突破與遠期研發布局相結合。對于芯片短缺的問題，不能一哄而上，需要科學布局。既要對近期可能斷供的芯片圍繞重點產品、重點環節開展重點突破;又要著眼于遠期，系統謀劃布局芯片全產業鏈。

第二，要注重國際合作與自主研發相結合。既需要開展芯片領域的自主創新，但由于芯片又是一個產業鏈（芯片設計、晶圓生產、芯片制造、檢測認證、生產設備等）高度國際化的產業，又要加強國際合作，尤其是標準方面的國際化。

第三，要注重芯片產業生態鏈建設。芯片突破要進一步加強上下游產業鏈的協同合作與創新，汽車產業與芯片產業要緊密聯合，有序攻克車規芯片設計、工藝封裝、評測認證、集成應用、標準制定等關鍵核心共性技術。

2020年2月，《智能汽車創新發展戰略》正式發布，提出要推進車載高精度傳感器、車規級芯片、智能操作系統、車載智能終端、智能計算平臺等產品研發與產業化，建設智能汽車關鍵零部件產業集群。同年11月，《新能源汽車產業發展規劃（2021～2035年）》正式發布，提出要實施新能源汽車基礎技術提升工程，并將車規級芯片列為重點。

在張旭明眼中，芯片作為“卡脖子”技術，已經提到了國家戰略層面，國家相關政府部門不僅高度重視，還召開了多次會議進行討論：一方面尋求解決方案;另一方面也在加快布局中長期芯片研發規劃。畢竟，芯片不僅涉及汽車領域，還涉及國民經濟各個領域。