亟須構(gòu)建汽車芯片新生態(tài)

陳秀娟

實現(xiàn)車規(guī)級芯片國產(chǎn)化，對于保障我國汽車產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈自主安全可控、推動汽車高質(zhì)量安全發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義、現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)效益。

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

芯片對汽車產(chǎn)業(yè)的影響究竟有多大？中國車規(guī)級芯片技術(shù)究竟發(fā)展到了什么階段？面對困境，我國應(yīng)如何強(qiáng)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(xué)會副秘書長、國際汽車工程科技創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院副院長張旭明進(jìn)行了獨家專訪。

1000億美元“大蛋糕”

數(shù)據(jù)顯示：傳統(tǒng)燃油車單車用芯片數(shù)量約700多顆，純電動汽車單車用芯片數(shù)量約1100多顆;預(yù)計到2030年，整個車載AI芯片市場的規(guī)模將達(dá)到1000億美元，并成為半導(dǎo)體行業(yè)最大的單一市場;另外，隨著智能駕駛技術(shù)的應(yīng)用，L4級以上的智能網(wǎng)聯(lián)汽車單車芯片成本將超過1000美元。

談及芯片對汽車產(chǎn)業(yè)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(guān)鍵基礎(chǔ)器件，隨著電動化、智能化、共享化的發(fā)展，車用芯片數(shù)量越來越多，對汽車也越來越重要。而實現(xiàn)車規(guī)級芯片國產(chǎn)化，對于保障我國汽車產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈自主安全可控、推動汽車高質(zhì)量安全發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義、現(xiàn)實意義、經(jīng)濟(jì)效益?！?/p>

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

另據(jù)張旭明介紹，按照技術(shù)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(shù)門檻相對較高;專用芯片更多體現(xiàn)在功能性的需求上，如圖像傳感器、激光雷達(dá)等，有一定的技術(shù)門檻;通用芯片如存儲芯片、電源芯片等，技術(shù)相對簡單。

周期性問題可得到緩解

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

與此同時，缺芯危機(jī)也沖擊著上游供應(yīng)鏈，恩智浦、瑞薩電子、意法半導(dǎo)體等芯片制造商近期也紛紛發(fā)布產(chǎn)品價格調(diào)漲通知，這也導(dǎo)致汽車制造商處境艱難，利潤空間不斷受到擠壓。

張旭明進(jìn)一步指出，目前全球范圍內(nèi)汽車芯片在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的占比不足10%，且投入周期長、導(dǎo)入難度大，收益率較低，從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來看，對于加大汽車芯片生產(chǎn)的積極性并不太高。

例如，隨著7nm、5nm等先進(jìn)制程不斷突破，汽車芯片所需的28nm～45nm等成熟產(chǎn)線在被不斷縮減，這就導(dǎo)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(xiàn)緊缺現(xiàn)象。

另外，汽車芯片區(qū)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(yīng)、振動、沖擊、可靠性等要求。目前產(chǎn)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(jié)點產(chǎn)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(qū)動IC，0.18um以上的節(jié)點產(chǎn)能也受到排擠。

談及芯片供應(yīng)是否影響到車企產(chǎn)銷節(jié)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(chǎn)能供應(yīng)不足影響，今年前兩個月國內(nèi)車企產(chǎn)能減產(chǎn)了5%～8%;另由于芯片擴(kuò)產(chǎn)周期較長以及對未來芯片預(yù)期不明晰等原因，導(dǎo)致汽車行業(yè)恐慌性囤貨現(xiàn)象。”但總體來看，張旭明認(rèn)為大部分企業(yè)仍可通過統(tǒng)一協(xié)調(diào)供應(yīng)商的資源、調(diào)整不同車型的排產(chǎn)計劃、協(xié)調(diào)生產(chǎn)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(shù)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(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)已涌現(xiàn)出一批自主企業(yè)，部分產(chǎn)品已取得突破，并得到了一定應(yīng)用。但與進(jìn)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(chǎn)品來自英飛凌，MOSFET產(chǎn)品則主要來自英飛凌和安森美。“國內(nèi)企業(yè)如嘉興斯達(dá)、比亞迪、中車時代等都已經(jīng)量產(chǎn)車規(guī)級IGBT了，比亞迪IGBT芯片晶圓的產(chǎn)能更是達(dá)到5萬片/月，預(yù)計2021年可達(dá)到10萬片/月，一年可供應(yīng)120萬輛新能源車?！睆埿衩餮a(bǔ)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(chǎn)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(tǒng);芯馳科技則開發(fā)了多款應(yīng)用于座艙、自動駕駛、車載高速網(wǎng)絡(luò)等車規(guī)級芯片。

在雷達(dá)系統(tǒng)芯片方面，速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、鐳神智能、大疆等企業(yè)相繼推出多款機(jī)械/半固態(tài)激光雷達(dá)產(chǎn)品，產(chǎn)品性能已接近國外產(chǎn)品;森思泰克、承泰科技等毫米波雷達(dá)企業(yè)產(chǎn)品也已搭載在紅旗、東風(fēng)等量產(chǎn)車型中;岸達(dá)科技、加特蘭等企業(yè)則發(fā)布了車規(guī)級毫米波雷達(dá)芯片并取得了突破性進(jìn)展。

但毫米波雷達(dá)收發(fā)、激光雷達(dá)收發(fā)等芯片仍需對性能、穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步驗證，才可開展國產(chǎn)替代。可喜的是，我國目前對于系統(tǒng)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(dǎo)體等車規(guī)級芯片領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)出一批企業(yè)，部分產(chǎn)品已進(jìn)入小規(guī)模示范驗證階段。

例如，華為在信息與通信技術(shù)方面，打造了軟硬一體的車控基礎(chǔ)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(tǒng)軟件模塊，打造平臺化系列產(chǎn)品，目前正處于產(chǎn)品量產(chǎn)驗證階段。

加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同合作

在商業(yè)化運作上，張旭明認(rèn)為，本土汽車芯片制造商應(yīng)當(dāng)借助電動化與智能化的發(fā)展機(jī)遇，加強(qiáng)與汽車產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)優(yōu)勢企業(yè)合作，通過聯(lián)合選定標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)定檢測和技術(shù)路線，盡快開展器件/模塊測試、系統(tǒng)搭載及整車平臺驗證的工作，以滿足車規(guī)芯片的要求。

與此同時，政府還應(yīng)該加強(qiáng)引導(dǎo)與支持，鼓勵芯片上下游產(chǎn)業(yè)鏈打造產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體，在芯片設(shè)計、制造、封裝測試和應(yīng)用等各環(huán)節(jié)打造協(xié)同創(chuàng)新的新生態(tài)?！皯?yīng)將我國的體制優(yōu)勢和市場優(yōu)勢協(xié)同起來，形成更有針對性的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)布局，以構(gòu)建汽車芯片產(chǎn)業(yè)新生態(tài)?！睂τ谥袊囆酒袌龅陌l(fā)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(yuǎn)期研發(fā)布局相結(jié)合。對于芯片短缺的問題，不能一哄而上，需要科學(xué)布局。既要對近期可能斷供的芯片圍繞重點產(chǎn)品、重點環(huán)節(jié)開展重點突破;又要著眼于遠(yuǎn)期，系統(tǒng)謀劃布局芯片全產(chǎn)業(yè)鏈。

第二，要注重國際合作與自主研發(fā)相結(jié)合。既需要開展芯片領(lǐng)域的自主創(chuàng)新，但由于芯片又是一個產(chǎn)業(yè)鏈（芯片設(shè)計、晶圓生產(chǎn)、芯片制造、檢測認(rèn)證、生產(chǎn)設(shè)備等）高度國際化的產(chǎn)業(yè)，又要加強(qiáng)國際合作，尤其是標(biāo)準(zhǔn)方面的國際化。

第三，要注重芯片產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈建設(shè)。芯片突破要進(jìn)一步加強(qiáng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同合作與創(chuàng)新，汽車產(chǎn)業(yè)與芯片產(chǎn)業(yè)要緊密聯(lián)合，有序攻克車規(guī)芯片設(shè)計、工藝封裝、評測認(rèn)證、集成應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)制定等關(guān)鍵核心共性技術(shù)。

2020年2月，《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》正式發(fā)布，提出要推進(jìn)車載高精度傳感器、車規(guī)級芯片、智能操作系統(tǒng)、車載智能終端、智能計算平臺等產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，建設(shè)智能汽車關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)集群。同年11月，《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021～2035年）》正式發(fā)布，提出要實施新能源汽車基礎(chǔ)技術(shù)提升工程，并將車規(guī)級芯片列為重點。

在張旭明眼中，芯片作為“卡脖子”技術(shù)，已經(jīng)提到了國家戰(zhàn)略層面，國家相關(guān)政府部門不僅高度重視，還召開了多次會議進(jìn)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(fā)規(guī)劃。畢竟，芯片不僅涉及汽車領(lǐng)域，還涉及國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。