國產(chǎn)車規(guī)級芯片發(fā)展現(xiàn)狀、問題及建議

武亞恒　張弘　胡凱　吳志玲　許江華

摘 要：據(jù)Auto Forecast Solutions（AFS）的最新數(shù)據(jù)顯示，因全球“缺芯”加劇，截止8月29日，全球汽車?yán)塾?jì)減產(chǎn)達(dá)688.7W輛，日產(chǎn)、本田、福特、通用等車企相繼發(fā)布停產(chǎn)或減產(chǎn)計(jì)劃。面對緊缺的車規(guī)級芯片，國內(nèi)廠商紛紛搶抓機(jī)遇，全面布局車規(guī)級芯片，以解決關(guān)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(chǎn)業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：車規(guī)級芯片 “缺芯” “卡脖子”

1 國內(nèi)車規(guī)級芯片發(fā)展現(xiàn)狀

全球車規(guī)芯片長期被美、歐、日/韓所壟斷，受中美貿(mào)易沖突、新冠肺炎疫情、自然災(zāi)害等影響，已造成瑞薩、意法半導(dǎo)體、德州儀器等車規(guī)級芯片廠家出現(xiàn)不同程度停產(chǎn)或減產(chǎn)導(dǎo)致交期延長，當(dāng)前車規(guī)芯片供需失衡，MCU缺貨最為嚴(yán)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(chǎn)、本田、福特、通用等車企相繼發(fā)布停產(chǎn)、減產(chǎn)計(jì)劃;AFS預(yù)測，2021年全球汽車將減產(chǎn)810.7萬輛。漲價(jià)幾乎成了全球芯片行業(yè)的主旋律，臺(tái)積電、三星、聯(lián)電等半導(dǎo)體巨頭再一次集體掀起漲價(jià)潮，對國內(nèi)車廠的供應(yīng)鏈管理體系將造成巨大影響?？梢姡罅Πl(fā)展自主可控的國產(chǎn)車規(guī)級芯片具有重大戰(zhàn)略意義。

1.1 國產(chǎn)車規(guī)芯片發(fā)展的重要性

隨著傳統(tǒng)汽車向新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的汽車需求更多車規(guī)級芯片且算力要求較高。當(dāng)前，歐、美、日/韓為代表的發(fā)達(dá)國家分別占據(jù)37%、30%和25%的市場，長期壟斷車規(guī)芯片行業(yè)。行業(yè)內(nèi)TOP8企業(yè)占據(jù)60%以上市場份額，恩智浦、英飛凌和瑞薩名列三強(qiáng)，分別占據(jù)14%、11%和10%的市場份額。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)，2020年汽車半導(dǎo)體市場規(guī)模約460億美元，我國自主車規(guī)級芯片產(chǎn)業(yè)規(guī)模僅占4.5%，進(jìn)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(jìn)入電控時(shí)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(jié)能、環(huán)保、效率高、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)蓋世汽車的數(shù)據(jù)，自2015年來，IEC（傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車）半導(dǎo)體單車價(jià)值增長23%，從338美元提升至417美元，而新能源汽車、自動(dòng)駕駛汽車也帶來全新增量機(jī)會(huì)。據(jù)蓋世汽車統(tǒng)計(jì)，2019年MHEV（輕型混動(dòng)車）單車半導(dǎo)體價(jià)值531美元，PHEV（插電混動(dòng)車）為785美元，BEV（純電動(dòng)汽車）為775美元。

發(fā)展國產(chǎn)替代自主可控的車規(guī)級芯片，是保證汽車電子系統(tǒng)高安全、高可靠的重要關(guān)鍵核心。我國車規(guī)級芯片嚴(yán)重依賴歐美等海外市場，車規(guī)級芯片的供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)鏈的安全性、可靠性將直接影響我國汽車電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;MCU是車規(guī)級芯片緊缺最嚴(yán)重的芯片，目前國產(chǎn)MCU廠商在汽車領(lǐng)域應(yīng)用尚不多，且需通過嚴(yán)格的認(rèn)證，如可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100、質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS 16949、功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262等。消費(fèi)類芯片可容忍的產(chǎn)品壽命設(shè)計(jì)約2～3年，車規(guī)級芯片需10～15年;一款芯片通常需要2～3年完成車規(guī)認(rèn)證后才能進(jìn)入車廠供應(yīng)鏈，一旦進(jìn)入，一般要擁有長達(dá)5～10年的供貨周期。一旦車規(guī)級芯片出現(xiàn)“缺芯”、斷供等風(fēng)險(xiǎn)，將直接損害我國汽車電子產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

1.2 國產(chǎn)車規(guī)芯片發(fā)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(tǒng)車企始終牢牢掌握汽車行業(yè)的話語權(quán)，但在一年前，國內(nèi)新能源汽車賽道出現(xiàn)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(tǒng)民企;一類是以一汽、東風(fēng)、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(yè)，動(dòng)作頻頻，或發(fā)布新車或公布汽車智能化解決方案，隨著互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等行業(yè)巨頭的參與，新能源汽車行業(yè)勢必將掀起一場巨浪。

國家部委強(qiáng)烈支持車規(guī)級芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。針對汽車芯片供應(yīng)緊張問題，2月26日，工信部電子信息司和裝備工業(yè)一司主辦了汽車半導(dǎo)體供需對接專題研討會(huì)，并發(fā)布《汽車半導(dǎo)體供需對接手冊》，旨在解決汽車半導(dǎo)體的供應(yīng)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(lǐng)域的一些關(guān)鍵核心技術(shù)和前沿基礎(chǔ)研究，利用國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等給予支持。3月1日，工業(yè)和信息化部總工程師、新聞發(fā)言人田玉龍表示，芯片產(chǎn)業(yè)需要在全球范圍內(nèi)加強(qiáng)合作，共同打造芯片產(chǎn)業(yè)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(guān)乎產(chǎn)業(yè)核心競爭力的重要器件，需要統(tǒng)籌發(fā)展和安全，堅(jiān)持遠(yuǎn)近結(jié)合、系統(tǒng)推進(jìn)，提升全產(chǎn)業(yè)鏈水平，有力支撐汽車和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”。3月29日，針對近期汽車顯示屏供應(yīng)短缺的最新情況，裝備工業(yè)一司、電子信息司提出，汽車協(xié)會(huì)和液晶協(xié)會(huì)要搭建供需對接平臺(tái)，汽車企業(yè)和顯示屏企業(yè)要建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，雙方加強(qiáng)協(xié)同，努力緩解汽車顯示屏供應(yīng)緊張問題。

以車企車規(guī)芯片國產(chǎn)化需求為牽引，依托國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，大力發(fā)展國產(chǎn)車規(guī)級芯片。我國巨大的汽車市場為車規(guī)級芯片發(fā)展提供重大機(jī)遇，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全球汽車銷量為7680萬輛，國產(chǎn)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(shè)備廠商已有車規(guī)級芯片國產(chǎn)化需求，將牽引國內(nèi)汽車電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國內(nèi)車規(guī)級芯片廠商已具有一定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)， MCU領(lǐng)域的兆易創(chuàng)新、北京君正、全志科技、中穎電子等，IGBT領(lǐng)域的比亞迪半導(dǎo)體、中車時(shí)代電氣、斯達(dá)半導(dǎo)、士蘭微等，MEMS領(lǐng)域的韋爾股份等，封測領(lǐng)域的長電科技、華天科技、通富微電等。國內(nèi)車規(guī)級芯片廠商基本具備車規(guī)級芯片的材料、設(shè)計(jì)、制造、封測、設(shè)備等全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)平臺(tái)，形成了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但在部分高端材料、EDA工具及IP、高端工藝、制造設(shè)備等方面仍存在短板。同時(shí)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(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，支持集成電路龍頭企業(yè)做大做強(qiáng)，私募資本也聞風(fēng)而來。因此在國家政策的支持下，通過加大國有資本和社會(huì)資本的投入，依托國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，大力發(fā)展國產(chǎn)車規(guī)級芯片具有十分的可行性。

2 國內(nèi)車規(guī)芯片發(fā)展存在問題

中國是全球最大的單一汽車消費(fèi)市場，電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的發(fā)展趨勢將推動(dòng)國內(nèi)車規(guī)級芯片的數(shù)量猛增，國產(chǎn)化車規(guī)級芯片已有一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)但仍存在一些問題：

2.1 國內(nèi)車規(guī)芯片產(chǎn)業(yè)鏈分散、產(chǎn)品種類分散，使得國內(nèi)車規(guī)級芯片企業(yè)難以發(fā)展壯大

國外車規(guī)級芯片龍頭企業(yè)多采用IDM模式，集芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝、測試等全產(chǎn)業(yè)鏈一體化，芯片產(chǎn)品線豐富，功能覆蓋面廣，能夠?yàn)榭蛻籼峁┒鄻踊?、系統(tǒng)化的解決方案，如英飛凌車規(guī)級芯片多達(dá)2000多種，廣泛應(yīng)用于車身控制、自動(dòng)駕駛控制、視覺傳感等領(lǐng)域。國內(nèi)大部分車規(guī)級芯片公司多采用Fabless（無工廠芯片供應(yīng)商）或Foundry（代工廠）模式，規(guī)模較小、產(chǎn)業(yè)分散，技術(shù)和資金難以形成合力。目前國內(nèi)通過車規(guī)級認(rèn)證的芯片企業(yè)及芯片產(chǎn)品均較少，其稀疏的芯片產(chǎn)品線也難以為客戶提供完整的解決方案。

2.2 車規(guī)級芯片的特殊技術(shù)、工藝要求擋住廠商進(jìn)入車企的步伐

一是車規(guī)級芯片比消費(fèi)級芯片的技術(shù)門檻要求更高，需滿足溫度、振動(dòng)、電磁干擾、長使用壽命等要求，還要通過可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100、質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS 16949、功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO26262等嚴(yán)苛的長周期認(rèn)證，大部分芯片企業(yè)尚不具備轉(zhuǎn)型進(jìn)入能力;二是微控制器芯片、功率半導(dǎo)體芯片、模擬芯片等車規(guī)級芯片一般采用40nm、55nm等制造工藝，工藝先進(jìn)性不足，芯片企業(yè)難以產(chǎn)生轉(zhuǎn)型進(jìn)入的動(dòng)力;三是車規(guī)級芯片具有種類多、用量小、單價(jià)低的特點(diǎn)，短期內(nèi)難以形成規(guī)模效應(yīng)和高額利潤。

2.3 下游企業(yè)拉動(dòng)不足、車規(guī)級芯片國產(chǎn)化率低，國內(nèi)汽車供應(yīng)鏈自主可控能力不足

一方面，傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域一級系統(tǒng)供應(yīng)商與二級芯片供應(yīng)商開發(fā)協(xié)同效應(yīng)顯著，供應(yīng)鏈格局較為穩(wěn)定，新興企業(yè)難以躋身。國內(nèi)車規(guī)級芯片廠商應(yīng)用規(guī)模小，無法實(shí)現(xiàn)自我造血，也無法在整車應(yīng)用中檢驗(yàn)芯片性能，制約芯片的迭代升級。另一方面，汽車行業(yè)為快速推出高性能換代產(chǎn)品，普遍傾向采購國外先進(jìn)芯片產(chǎn)品，導(dǎo)致國內(nèi)同類芯片失去機(jī)會(huì)。

3 國內(nèi)車規(guī)級芯片發(fā)展建議

為了助推國內(nèi)車規(guī)級芯片大力發(fā)展，解決國內(nèi)車規(guī)級芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展中產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性和安全性問題，提出以下幾點(diǎn)建議：

打破傳統(tǒng)供應(yīng)鏈層級，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展“芯”生態(tài)。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(shù)門檻較低的芯片，優(yōu)先開展國產(chǎn)替代，解決短期內(nèi)芯片供應(yīng)不足問題，同時(shí)不斷提升國內(nèi)車規(guī)級芯片能力建設(shè);針對高門檻芯片，設(shè)立整車、系統(tǒng)、零部件、芯片等重大聯(lián)合攻關(guān)專項(xiàng);鼓勵(lì)整車企業(yè)聯(lián)合投入或建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，分梯次梳理汽車行業(yè)中長期車規(guī)級芯片需求，引導(dǎo)芯片企業(yè)有針對性的開展研發(fā)制造;出臺(tái)產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)相關(guān)政策，針對使用國產(chǎn)化芯片的整車企業(yè)開展“首臺(tái)套”補(bǔ)貼等制度，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上游發(fā)展，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游間耦合度，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展“芯”生態(tài)。

依托國內(nèi)功率器件和SOC芯片產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，圍繞重點(diǎn)優(yōu)先發(fā)力。國內(nèi)功率器件領(lǐng)域具備一定技術(shù)積累和市場規(guī)模，應(yīng)加大推廣力度、擴(kuò)大市場占有率;智能汽車快速發(fā)展，國內(nèi)在高算力計(jì)算芯片、車規(guī)級通訊芯片等領(lǐng)域起步早、技術(shù)成熟度高，具有先發(fā)優(yōu)勢，應(yīng)加大產(chǎn)業(yè)扶持力度，培育龍頭企業(yè);加快智能汽車產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級，整車企業(yè)與國內(nèi)芯片企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，積極謀劃布局下一代國產(chǎn)車規(guī)級芯片。

搶抓新興市場機(jī)遇，持續(xù)做強(qiáng)做大龍頭企業(yè)。通過收購兼并、互補(bǔ)融合等舉措快速提升行業(yè)核心競爭力，推動(dòng)符合車規(guī)級芯片制造企業(yè)的產(chǎn)線改造和能力提升，探索建立IDM生產(chǎn)模式，打造行業(yè)龍頭企業(yè)。加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，把技術(shù)創(chuàng)新突破與市場規(guī)模效應(yīng)有機(jī)結(jié)合;加大研發(fā)投入，挖掘和轉(zhuǎn)化高校及科研院所的先進(jìn)科研成果;加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)布局，加大高校、科研院所對集成電路人才的培養(yǎng)和車規(guī)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，鼓勵(lì)具備先進(jìn)技術(shù)的企業(yè)優(yōu)先發(fā)展;打造國家級車規(guī)測試驗(yàn)證平臺(tái)，建立健全車規(guī)級芯片的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)技術(shù)體系和認(rèn)證體系。

4 總結(jié)

面對全球車規(guī)級芯片“缺芯”的局面，大力發(fā)展自主可控的國產(chǎn)車規(guī)級芯片既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。雖然國產(chǎn)車規(guī)級芯片的產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在不少短板，在供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性和安全性方面存在較多風(fēng)險(xiǎn)等問題，但是在國家部委的強(qiáng)烈政策支持下，依托國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，通過建立健全車規(guī)級芯片的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)技術(shù)體系和認(rèn)證體系、建立健全國內(nèi)車規(guī)級芯片的供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)鏈的保護(hù)機(jī)制、加強(qiáng)核心技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)等手段，發(fā)展國產(chǎn)車規(guī)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(chǎn)業(yè)平穩(wěn)健康發(fā)展提供有力支撐。

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