我國車用集成電路標準化路徑研究

摘 要：目前汽車用集成電路試驗檢測較為通用的是采用美國汽車電子技術委員會（AEC）制定的標準，由于標準制定和更新過程我國企業無法參與，技術細節無法參與討論，導致我國汽車用集成電路無法參與國際競爭、無法打入整車市場，車用集成電路的優化升級和自主創新發展能力被嚴重制約。目前國內集成電路行業已具備一定的生產制造能力，但缺乏符合產業發展的國家統一的質量保證要求，急需研究適應產業發展的標準化路徑，有效保障集成電路在汽車應用時的質量和可靠性水平。本文從車用集成電路行業現狀、供應鏈到配套標準情況進行了研究分析，提出了集成電路標準化的路徑建議，對推動車用集成電路標準化自主創新工作具有重要意義。

關鍵詞：集成電路，車用，標準化，產業鏈

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.14.009

0 引 言

根據美國半導體產業協會（SIA）的數據顯示，2023年全球半導體銷售額達到了5268億美元。總體來看，2023年全球共售出了1.15萬億片芯片，其中增長最快的是“汽車級”芯片。英飛凌、恩智浦、瑞薩、德州儀器和意法半導體五大廠商占據了近一半的市場份額。我國產車用集成電路國產化率不足5%，供應高度依賴國外[1]。一方面，是由于汽車工況較為復雜，對集成電路可靠性與功能安全性有極為嚴格的要求，加之車用集成電路產業長期被歐美日韓廠商，國內車企（獨資、合資、國產）幾乎都是采購國外公司符合汽車級標準要求的集成電路，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；另一方面，是我們對車規級集成電路的質量要求不夠熟悉也少有研究，更沒有與國際接軌的汽車級元器件標準、檢測與認證等相關技術支撐能力與手段，作為全球汽車消費大國，汽車級元器件標準遠落后于歐美、日、韓，且國內車規級芯片廠商應用規模小，自主設計生產的產品難以獲得信任，少有機會在整車應用中檢驗芯片性能，制約迭代升級。國產車用集成電路標準化過程注定是漫長且困難重重的，但是為了降低產業鏈風險，完成符合國內需求的車用集成電路標準化工作勢在必行。尤其在全球集成電路產業越發集中、本土化運行的基礎上，為了贏得未來，必須加快車用集成電路標準化進程。現階段急需適用國內行業發展的車用集成電路標準體系。

1 國產車用集成電路產業現狀

1.1 車用集成電路要求特殊、轉型困難

汽車集成電路相對普通消費類集成電路來說，不需要非常先進的制程工藝，但由于汽車使用工況更為復雜，對溫度、振動、電磁干擾等要求更高，因此考慮到汽車安全性與功能性，車規級芯片產品在可靠性、一致性、安全性、穩定性和長效性方面有著更為嚴苛的要求，因此投入資本大，產品研發與認證周期長，且車用集成電路品類繁雜、整體出貨量小，單價較低，短時間內難以形成規模并獲得利潤，因此很多企業望而卻步[2]；其次，國內大部分車用半導體集成電路通常由消費類產品轉型而來，但其由于車用集成電路工藝先進性不足，芯片企業轉型的推動力不足。目前國內集成電路設計企業數以千計，所設計的產品更是品類繁，但可以滿足車規級要求的產品，特別是諸如傳感器、控制器等關鍵核心車用集成電路的產品卻較為稀少，因此整體上來看，國內車用集成電路產業較為分散，應用規模較小、技術和資金難以形成合力。除此之外，由于車用集成電路在安全性、可靠性方面要求嚴格，所以需要較長的測試驗證流程才能得到應用，而傳統汽車行業供應鏈相對穩定，整車廠與一、二級芯片供應商合作緊密，彼此之間有相對牢固的信任度，通常情況下國產芯片企業想要導入產品，在整車應用中驗證并迭代并非易事，整個行業對國產車用芯片的牽引力不足。

1.2 產業鏈凝聚力不足、發展模式決定了核心競爭力低

通常半導體集成電路行業依據生產設計及制造能力不同劃分為三種運營模式：IDM（集芯片設計、制造、封裝、測試、銷售等多產業聯環節與一體的全產業鏈運作模式）、Fabless（無工廠芯片供應商）、Foundry（代工廠）。由于國外半導體集成電路起步早，技術積累深厚，產品成熟度高，市場占有率大，目前諸如三星、英特爾、意法半導體、德州儀器等國外車規級芯片龍頭企業多采用IDM模式，這種產業模式可以很好地協同設計、制造等環節以實心技術閉環，且有助于快速發掘技術潛力，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，但是運作費用昂貴。而國內大部分車規級芯片公司多采用Fabless加Foundry模式。Fabless主要負責設計、銷售，無需考慮產線投入，投資規模較小，可靈活轉型，但是通常無法與代工廠做到技術協同設計，很難完成嚴苛的指標；而代工廠只負責芯片制造、封裝或測試的其中一個環節，不用考慮市場或產品設計缺陷的決策風險，但是投資規模大，維持產線穩定運行的成本較高，且需要不斷投入以提高工藝水平。隨著去年疫情后供應鏈逐步恢復，國內車廠選擇國內車用集成電路的意愿有所增強，為國內相關集成電路企業導入產品的機會有所增加。

2 國產車用集成電路標準化過程存在的挑戰

2.1 現有車用集成電路標準現狀

目前全球范圍內車規集成電路在設計、生產、可靠性認證等階段有相對應的參考標準，包括設計階段的ISO 26262、生產制造階段的ISO/TS 16949、可靠性認證等階段的AEC-Q系列標準。其中特別是AEC系列標準，如：AECQ 100、AECQ 101、AECQ200等[3]，此系列標準是由美國汽車電子技術委員會牽頭制訂，該委員會擁有上百家成員單位，包括世界各大汽車公司、主要汽車電子零部件供應商、主流半導體公司，能夠牽引上下游產業鏈，使得AEC系列標準一定程度上成為了芯片進入前裝的基本要求，并得到業內的廣泛認可。而國內還沒有完整的車用集成電路的檢驗標準體系，大部分車用集成電路企業依據AEC-Q相關試驗要求進行檢驗測試，但AEC-Q標準所涉及的內容較為寬泛，如可靠性試驗、測試、工藝等，每個人對此標準的理解也不甚相同，且AEC-Q系列標準主要針對與傳統燃油車用集成電路，而目前備受推崇的新能源汽車與傳統燃油車有較大的的區別，很多車用集成電路的應用模式與環境發生了較大的變化，而目前國內外在這一方向上的標準也處在空缺狀態。

2.2 國內車用集成電路標準化過程中存在的問題

標準化是推動科技進步，促進產業發展的重要抓手。車用集成電路作為現代汽車工業中的明珠，尤其是在科技的帶動下使得汽車智能化、網聯化、電氣化的大背景下，備受各方關注，但是我國車用集成電路長久以來自主化程度極低，長期受制于外部力量，適合國內發展的車用集成電路標準化進程緩慢，主要體現在以下幾個方面：

一是車用集成電路標準體系不完善。目前國內尚未形成較為統一的汽車集成電路標準化體系，車用集成電路相關標準僅限于翻譯應用，且各方對現有的諸如AEC-Q系列等國際相關標準認知理解不一，且現有標準版本老舊，無法完全適用于國內的應用場景，車用集成電路企業無法依據明確的標準進行產品研發、驗證、測試。

二是標準支持不足，上中下游產業鏈協同能力欠缺。車用集成電路貫通于整個汽車產業鏈，上中下游協同發展對整個產業鏈來說至關重要，但是由于國內缺乏有力的標準支持，產業鏈相關部分無法很好協同發展。上游半導體材料、設備技術儲備較弱，中游集成電路設計、制造、封測等相關企業配合度低，產品很難得到市場認可，導入下游整車廠應用困難，而下游整車廠的需求，中上游企業又無法完全滿足。下游企業沒有提供足夠的牽引力，上游企業向下拓展的原動力又不足，整個產業鏈的目標不明晰，嚴重影響了產業鏈健康發展。

3 國產車用集成電路標準化路徑建議

3.1 聚焦全產業鏈，摸清產業脈絡

車用集成電路產業鏈涉及半導體材料、設備、芯片設計、封測、整車應用等，牽扯的企業眾多。國內產業鏈相對來說較為全面，但是整體競爭力偏弱，每個部分的發展方式及目標各異，側重點也不盡相同，在標準化過程中首先要摸清楚產業鏈中各部分的發展方向，梳理交叉融合點，連點成線，連線成面，逐步串聯其整個產業鏈，以此增加產業鏈的聯動性。

3.2 堅持市場引導，全面協同發展

標準化的最終目的是服務產業，服務市場，而市場健康有序發展必然也會有力促進標準化發展。中國作為全球最大的汽車市場，車用集成電路規模也逐年增長，且在國內新能源汽車大力發展的情況下，車用集成電路市場需求旺盛，因此應該堅持市場引導，最大程度發揮市場主觀能動性。市場需求是其穩定運行的動力之一，而下游整車廠作為最終產品輸出終端，是整個產業鏈的最終價值體現，因此下游企業的牽引作用極為重要，在標準化過程中需要發揮其引領作用，以此切實推動全產業鏈協同發展。

3.3 加強政策扶持，發揮優勢力量

我國車用集成電路整體尚處于起步階段，在發展的過程中需要一定的政策扶持，近年來國家相關部門也加大了重視程度，但需更加精準出臺一系列政策，同時應借助國內有一定產業基礎的重點方向，優先發力，如我國在功率半導體、車用通訊集成電路以及高算力的智能輔助駕駛芯片等領域起步較早，技術積累深厚，占有一定的市場規模，可以加大扶持力度，持續增加市場影響力。同時著重加大產業鏈應用端的政策引導，推動制造企業搭建符合車規芯片生產的產線及能力，為國產車用集成電路上車應用提供支撐。

3.4 搭建標準體系，完善認證流程

搭建符合國內實情的車用集成電路標準體系。標準是用來服務市場，促進產業發展的，標準化需要聯合整個產業鏈，在產業鏈的各個方向上達成共識。下游整車應用在整個產業鏈中有相對較大的影響力及話語權，因此在標準化過程中需要下游企業深度參與，切實發揮其牽引力的作用，以此來規范、促進中上游企業協同發展。在標準體系構建的過程中需要同步建設認證平臺，以此來保證標準可以得到嚴格落實，為產業鏈注入強心針，提高相互之間的信任感。

參考文獻

[1]盧萬成.車用集成電路供應體系現狀與趨勢[J].上海汽車，2022（8）：1-3.

[2]袁爾千.集成電路制造過程中的質量與可靠性管理分析[J].集成電路應用. 2023，40（6）：25-27.

[3]湯朔， 李錕. 集成電路國際標準分析[ J ] .中國標準化，2021（S1）：170-177.

作者簡介

尹航，碩士研究生，工程師，研究方向為集成電路標準化及產業政策。

（責任編輯：張瑞洋）