國產車規級芯片發展現狀、問題及建議

武亞恒　張弘　胡凱　吳志玲　許江華

摘 要：據Auto Forecast Solutions（AFS）的最新數據顯示，因全球“缺芯”加劇，截止8月29日，全球汽車累計減產達688.7W輛，日產、本田、福特、通用等車企相繼發布停產或減產計劃。面對緊缺的車規級芯片，國內廠商紛紛搶抓機遇，全面布局車規級芯片，以解決關鍵核心芯片“卡脖子”問題，打破國外壟斷局面，全力保障我國汽車產業健康穩定發展。

關鍵詞：車規級芯片 “缺芯” “卡脖子”

1 國內車規級芯片發展現狀

全球車規芯片長期被美、歐、日/韓所壟斷，受中美貿易沖突、新冠肺炎疫情、自然災害等影響，已造成瑞薩、意法半導體、德州儀器等車規級芯片廠家出現不同程度停產或減產導致交期延長，當前車規芯片供需失衡，MCU缺貨最為嚴重，交期甚至被拉長至24～30周，Tier1及整車廠均受影響。Tier1廠商如大陸、博世受到不同程度缺芯影響，下游整車廠，日產、本田、福特、通用等車企相繼發布停產、減產計劃;AFS預測，2021年全球汽車將減產810.7萬輛。漲價幾乎成了全球芯片行業的主旋律，臺積電、三星、聯電等半導體巨頭再一次集體掀起漲價潮，對國內車廠的供應鏈管理體系將造成巨大影響。可見，大力發展自主可控的國產車規級芯片具有重大戰略意義。

1.1 國產車規芯片發展的重要性

隨著傳統汽車向新能源汽車和智能網聯汽車的發展，電動化、智能化、網聯化、共享化的汽車需求更多車規級芯片且算力要求較高。當前，歐、美、日/韓為代表的發達國家分別占據37%、30%和25%的市場，長期壟斷車規芯片行業。行業內TOP8企業占據60%以上市場份額，恩智浦、英飛凌和瑞薩名列三強，分別占據14%、11%和10%的市場份額。前瞻產業研究院統計，2020年汽車半導體市場規模約460億美元，我國自主車規級芯片產業規模僅占4.5%，進口率超90%，核心器件包括MCU、電源、傳感器、功率器件等多種芯片。自從汽車進入電控時代，一輛普通汽車至少安裝40種芯片（MCU超70顆），高端車型需安裝超150種芯片（MCU超300顆），且電控汽車具有節能、環保、效率高、噪聲低等優點。據蓋世汽車的數據，自2015年來，IEC（傳統內燃機汽車）半導體單車價值增長23%，從338美元提升至417美元，而新能源汽車、自動駕駛汽車也帶來全新增量機會。據蓋世汽車統計，2019年MHEV（輕型混動車）單車半導體價值531美元，PHEV（插電混動車）為785美元，BEV（純電動汽車）為775美元。

發展國產替代自主可控的車規級芯片，是保證汽車電子系統高安全、高可靠的重要關鍵核心。我國車規級芯片嚴重依賴歐美等海外市場，車規級芯片的供應鏈產業鏈的安全性、可靠性將直接影響我國汽車電子產業的發展;MCU是車規級芯片緊缺最嚴重的芯片，目前國產MCU廠商在汽車領域應用尚不多，且需通過嚴格的認證，如可靠性標準AEC-Q100、質量管理標準ISO/TS 16949、功能安全標準ISO 26262等。消費類芯片可容忍的產品壽命設計約2～3年，車規級芯片需10～15年;一款芯片通常需要2～3年完成車規認證后才能進入車廠供應鏈，一旦進入，一般要擁有長達5～10年的供貨周期。一旦車規級芯片出現“缺芯”、斷供等風險，將直接損害我國汽車電子產業健康發展。

1.2 國產車規芯片發展的可行性

三足鼎立，群雄逐鹿，汽車電子已成一條繞不開的賽道。過去幾十年里，傳統車企始終牢牢掌握汽車行業的話語權，但在一年前，國內新能源汽車賽道出現三類大玩家，一類是以理想、蔚來和小鵬為主的造車新勢力;一類是以吉利、比亞迪、長城為主的傳統民企;一類是以一汽、東風、長安等為主的國企。近期以華為、阿里、百度等為首的“造車新勢力”加入新能源汽車行業，動作頻頻，或發布新車或公布汽車智能化解決方案，隨著互聯網、手機等行業巨頭的參與，新能源汽車行業勢必將掀起一場巨浪。

國家部委強烈支持車規級芯片產業發展。針對汽車芯片供應緊張問題，2月26日，工信部電子信息司和裝備工業一司主辦了汽車半導體供需對接專題研討會，并發布《汽車半導體供需對接手冊》，旨在解決汽車半導體的供應短缺問題。同日，科技部部長王志剛表示，將主要聚焦集成電路、軟件等領域的一些關鍵核心技術和前沿基礎研究，利用國家重點研發計劃等給予支持。3月1日，工業和信息化部總工程師、新聞發言人田玉龍表示，芯片產業需要在全球范圍內加強合作，共同打造芯片產業鏈。3月24日，工信部黨組成員、副部長辛國斌指出，“汽車芯片是關乎產業核心競爭力的重要器件，需要統籌發展和安全，堅持遠近結合、系統推進，提升全產業鏈水平，有力支撐汽車和半導體產業高質量發展”。3月29日，針對近期汽車顯示屏供應短缺的最新情況，裝備工業一司、電子信息司提出，汽車協會和液晶協會要搭建供需對接平臺，汽車企業和顯示屏企業要建立戰略合作關系，雙方加強協同，努力緩解汽車顯示屏供應緊張問題。

以車企車規芯片國產化需求為牽引，依托國產半導體產業基礎，大力發展國產車規級芯片。我國巨大的汽車市場為車規級芯片發展提供重大機遇，據統計，2020年全球汽車銷量為7680萬輛，國產汽車銷量為2531萬輛，占比接近33%，龐大的汽車市場將催生海量的汽車芯片需求。比亞迪、吉利、上汽、長安等整車及設備廠商已有車規級芯片國產化需求，將牽引國內汽車電子產業發展。國內車規級芯片廠商已具有一定產業基礎， MCU領域的兆易創新、北京君正、全志科技、中穎電子等，IGBT領域的比亞迪半導體、中車時代電氣、斯達半導、士蘭微等，MEMS領域的韋爾股份等，封測領域的長電科技、華天科技、通富微電等。國內車規級芯片廠商基本具備車規級芯片的材料、設計、制造、封測、設備等全產業鏈服務平臺，形成了一定的產業基礎，但在部分高端材料、EDA工具及IP、高端工藝、制造設備等方面仍存在短板。同時國家大基金（一期募資1387億元、二期募資2000億元）大力支持中國發展集成電路產業的發展，支持集成電路龍頭企業做大做強，私募資本也聞風而來。因此在國家政策的支持下，通過加大國有資本和社會資本的投入，依托國內半導體產業基礎，大力發展國產車規級芯片具有十分的可行性。

2 國內車規芯片發展存在問題

中國是全球最大的單一汽車消費市場，電動化、智能化、網聯化、共享化的發展趨勢將推動國內車規級芯片的數量猛增，國產化車規級芯片已有一定的產業基礎但仍存在一些問題：

2.1 國內車規芯片產業鏈分散、產品種類分散，使得國內車規級芯片企業難以發展壯大

國外車規級芯片龍頭企業多采用IDM模式，集芯片設計、制造、封裝、測試等全產業鏈一體化，芯片產品線豐富，功能覆蓋面廣，能夠為客戶提供多樣化、系統化的解決方案，如英飛凌車規級芯片多達2000多種，廣泛應用于車身控制、自動駕駛控制、視覺傳感等領域。國內大部分車規級芯片公司多采用Fabless（無工廠芯片供應商）或Foundry（代工廠）模式，規模較小、產業分散，技術和資金難以形成合力。目前國內通過車規級認證的芯片企業及芯片產品均較少，其稀疏的芯片產品線也難以為客戶提供完整的解決方案。

2.2 車規級芯片的特殊技術、工藝要求擋住廠商進入車企的步伐

一是車規級芯片比消費級芯片的技術門檻要求更高，需滿足溫度、振動、電磁干擾、長使用壽命等要求，還要通過可靠性標準AEC-Q100、質量管理標準ISO/TS 16949、功能安全標準ISO26262等嚴苛的長周期認證，大部分芯片企業尚不具備轉型進入能力;二是微控制器芯片、功率半導體芯片、模擬芯片等車規級芯片一般采用40nm、55nm等制造工藝，工藝先進性不足，芯片企業難以產生轉型進入的動力;三是車規級芯片具有種類多、用量小、單價低的特點，短期內難以形成規模效應和高額利潤。

2.3 下游企業拉動不足、車規級芯片國產化率低，國內汽車供應鏈自主可控能力不足

一方面，傳統汽車領域一級系統供應商與二級芯片供應商開發協同效應顯著，供應鏈格局較為穩定，新興企業難以躋身。國內車規級芯片廠商應用規模小，無法實現自我造血，也無法在整車應用中檢驗芯片性能，制約芯片的迭代升級。另一方面，汽車行業為快速推出高性能換代產品，普遍傾向采購國外先進芯片產品，導致國內同類芯片失去機會。

3 國內車規級芯片發展建議

為了助推國內車規級芯片大力發展，解決國內車規級芯片產業發展中產業鏈供應鏈的穩定性和安全性問題，提出以下幾點建議：

打破傳統供應鏈層級，構建產業發展“芯”生態。通過需求端和供給端深度融合，依托市場需求，針對急需且技術門檻較低的芯片，優先開展國產替代，解決短期內芯片供應不足問題，同時不斷提升國內車規級芯片能力建設;針對高門檻芯片，設立整車、系統、零部件、芯片等重大聯合攻關專項;鼓勵整車企業聯合投入或建立產業聯盟，分梯次梳理汽車行業中長期車規級芯片需求，引導芯片企業有針對性的開展研發制造;出臺產業引導相關政策，針對使用國產化芯片的整車企業開展“首臺套”補貼等制度，帶動產業鏈上游發展，加強產業鏈上下游間耦合度，構建產業發展“芯”生態。

依托國內功率器件和SOC芯片產業基礎，圍繞重點優先發力。國內功率器件領域具備一定技術積累和市場規模，應加大推廣力度、擴大市場占有率;智能汽車快速發展，國內在高算力計算芯片、車規級通訊芯片等領域起步早、技術成熟度高，具有先發優勢，應加大產業扶持力度，培育龍頭企業;加快智能汽車產品轉型升級，整車企業與國內芯片企業強強聯合，積極謀劃布局下一代國產車規級芯片。

搶抓新興市場機遇，持續做強做大龍頭企業。通過收購兼并、互補融合等舉措快速提升行業核心競爭力，推動符合車規級芯片制造企業的產線改造和能力提升，探索建立IDM生產模式，打造行業龍頭企業。加強產學研用協同創新，把技術創新突破與市場規模效應有機結合;加大研發投入，挖掘和轉化高校及科研院所的先進科研成果;加強知識產權布局，加大高校、科研院所對集成電路人才的培養和車規關鍵核心技術攻關，鼓勵具備先進技術的企業優先發展;打造國家級車規測試驗證平臺，建立健全車規級芯片的標準法規技術體系和認證體系。

4 總結

面對全球車規級芯片“缺芯”的局面，大力發展自主可控的國產車規級芯片既是機遇也是挑戰。雖然國產車規級芯片的產業發展存在不少短板，在供應鏈的穩定性和安全性方面存在較多風險等問題，但是在國家部委的強烈政策支持下，依托國內半導體產業基礎，通過建立健全車規級芯片的標準法規技術體系和認證體系、建立健全國內車規級芯片的供應鏈產業鏈的保護機制、加強核心技術聯合攻關等手段，發展國產車規級芯片，定要沉下心志、耐住寂寞、保持定力，才能為中國汽車產業平穩健康發展提供有力支撐。

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