中國汽車芯片4大挑戰(zhàn)和6條建議

|編者按

芯片已成為全球主要經(jīng)濟體的必爭之技。

“最近，美國拉動臺積電先進(jìn)制程到本國設(shè)廠，將投產(chǎn)4納米、3納米，甚至包括2納米晶圓廠。日本、歐盟和韓國都把芯片作為國家戰(zhàn)略來推動實施……”

“芯片之間的競爭不僅僅決定汽車產(chǎn)業(yè)的競爭力，也決定未來各個主要經(jīng)濟體的國家競爭力。這個領(lǐng)域的競爭格局已經(jīng)基本形成，因此，改變現(xiàn)有芯片格局存在巨大難度。”

“現(xiàn)在，汽車芯片國內(nèi)供給度不到10%，也就是每一輛汽車90%以上芯片都是進(jìn)口或者在外資本土公司手中。這就決定了不論是小芯片，還是一些關(guān)鍵芯片，特別是智能芯片，未來需求越來越大，其瓶頸越來越高。”

2022年12月16日，安徽合肥，在全球智能汽車產(chǎn)業(yè)峰會（GIV2022）上，中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張永偉，就全球汽車芯片發(fā)展趨勢以及中國汽車芯片面臨挑戰(zhàn)發(fā)表主題演講時如是說。

張永偉認(rèn)為，中國汽車芯片面臨四方面挑戰(zhàn)。一是，擺脫進(jìn)口依賴是當(dāng)務(wù)之急。二是，汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈存在技術(shù)短板。三是，汽車芯片面臨嚴(yán)格檢測認(rèn)證。四是，人才短缺。

基于這些挑戰(zhàn)，他提出六大建議。其一，全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行技術(shù)提升。其二，建立汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)、檢測認(rèn)證體系。其三，推動本土汽車芯片上車。其四，把產(chǎn)線抓起來，支持多元化商業(yè)模式。其五，加大政策支持。其六，解決好人才缺口問題。

GIV2022以“全球視角下的智能汽車發(fā)展之路“為主題，百余位來自政府有關(guān)部門和汽車、信息、交通、能源、城市、投融資等領(lǐng)域的行業(yè)機構(gòu)、高校院所和企業(yè)代表，通過5場開放論壇和2場閉門會，探討我國智能汽車發(fā)展新路徑。

以下為張永偉的發(fā)言摘要，幫寧工作室略作編輯。

汽車芯片的組成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出任何一個智能終端，包括手機。

從目前來看，按照功能，汽車芯片大概分為九大類，包括很小的芯片，比如在傳感和驅(qū)動方面的；也包括很大的芯片，特別是智能芯片和計算芯片。九大類芯片下面又分了若干個子類。

每輛智能化程度偏高的單車，芯片數(shù)量都在1000個以上。

由于汽車還是相對分布式的電子電氣架構(gòu)，所以，每個不同的控制域或者控制單元都由一些相對獨立的芯片組成，在分布式架構(gòu)下汽車芯片顯得非常多。

隨著汽車電子電氣架構(gòu)越來越向集中式方向發(fā)展，芯片數(shù)量可能會減少，但對性能的要求會越來越高，尤其是對算力要求非常高。

目前，這些芯片主要應(yīng)用在五個方面：動力系統(tǒng)、智駕系統(tǒng)、智能駕艙系統(tǒng)、汽車底盤和車身控制方面。

不同芯片在不同應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中都有施展功能的空間。特別是控制芯片，這五個領(lǐng)域都在使用。MCU（Micro Controller Unit，微控制單元）、SOC（System on Chip，系統(tǒng)級芯片）芯片在每個系統(tǒng)都有使用。此外，計算芯片、傳感芯片使用范圍也越來越大。

從全球汽車芯片發(fā)展趨勢看，今年汽車芯片短缺有所緩解，但供應(yīng)相對偏緊的狀態(tài)還會持續(xù)較長一段時間，主要是產(chǎn)能過慢。近3年的芯片短缺使全球汽車產(chǎn)量減產(chǎn)約1500萬輛，中國減產(chǎn)超過200萬輛。

數(shù)據(jù)顯示，2022年全球晶圓廠開工數(shù)量33個，2023年按規(guī)劃預(yù)計開工28個，其中1/3可以為汽車提供產(chǎn)能。但多數(shù)新增產(chǎn)能仍處在建設(shè)爬坡期，汽車芯片專門的晶圓廠少之甚少，所以產(chǎn)能緩解仍然面臨瓶頸。

這也決定了汽車芯片雖然對最先進(jìn)制程要求不高，但成熟制程產(chǎn)能不足仍是常態(tài)。

從需求看，汽車芯片的需求量確實越來越大，但缺口也越來越大。

2022年我國汽車智能化滲透率超過30%，2030年這個比例會達(dá)到70%。從智能化速度判斷，對芯片需求出現(xiàn)一個爆發(fā)式增長態(tài)勢，單車芯片300~500個，到電動智能時代就超過1000個，而高等級自動駕駛會超過3000個。

所以，到2030年，我國汽車芯片市場規(guī)模將達(dá)300億美元，數(shù)量應(yīng)該在1000億~1200億顆/年。

未來，包括現(xiàn)在，全球各主要經(jīng)濟體圍繞芯片的競爭，已經(jīng)成為國際技術(shù)競爭的核心。最近美國拉動臺積電先進(jìn)制程到本國設(shè)廠，將投產(chǎn)4納米芯片、3納米芯片，甚至包括2納米晶圓廠。日本、歐盟和韓國都把芯片作為國家戰(zhàn)略來推動實施……

芯片之間的競爭不僅僅決定汽車產(chǎn)業(yè)的競爭力，也決定未來各個主要經(jīng)濟體的國家競爭力，但這個領(lǐng)域的競爭格局已經(jīng)基本形成，因此，改變現(xiàn)有芯片格局存在巨大難度。

汽車芯片整個價值鏈最高端的是，占比較小但價值量最高的核心軟件。96%的EDA（Electronic design automation，電子設(shè)計自動化）IP掌握在美國公司手里，核心汽車芯片IP歐洲+美國占據(jù)95%。

晶圓占整個價值的2.5%，主要分布在日本、歐盟和中國臺灣。制造設(shè)備和封測設(shè)備大約占16%，主要分布在歐美日。

設(shè)計環(huán)節(jié)占比最高，約30%，美國、韓國、日本和歐盟占據(jù)汽車芯片設(shè)計高端市場。制造工廠在整個價值鏈中占比最高，先進(jìn)制程主要分布在美國、韓國和中國臺灣地區(qū)。封測場中國占據(jù)部分份額。

總體看，改變現(xiàn)有芯片競爭格局確實面臨巨大難度。邁過芯片這道坎是我國必須要解決的問題，我們面臨以下系列挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)一，擺脫進(jìn)口依賴是當(dāng)務(wù)之急。

現(xiàn)在，汽車芯片國內(nèi)供給度不到10%，也就是每一輛汽車90%以上芯片都是進(jìn)口或者在外資本土公司手中。

這就決定了不論是小芯片，還是一些關(guān)鍵芯片，特別是智能芯片，未來需求越來越大，其瓶頸越來越高。

挑戰(zhàn)二，汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈存在技術(shù)短板。

EDA工具市場、核心半導(dǎo)體設(shè)備市場、制造代工等仍然是短板?，F(xiàn)在我國有了14納米以上制程，最缺的是更先進(jìn)的制程。

挑戰(zhàn)三，汽車芯片面臨嚴(yán)格檢測認(rèn)證。

與消費芯片不一樣，汽車芯片安全性越來越高。比如溫度，消費芯片在0℃~125℃之間，而汽車芯片要卻達(dá)到負(fù)40℃~175℃溫控空間，而且振動要求是50G。

這種特殊性決定汽車芯片需要三級驗證——部件驗證、系統(tǒng)驗證、整車級測試，這三級測試缺一不可。恰恰在汽車車規(guī)級芯片測試和認(rèn)證方面，我國幾乎是空白，全球也剛剛起步，但中國明顯處于短板。

挑戰(zhàn)四，人才短缺。

我國集成電路人員，包括汽車集成電路和消費集成電路總共有54萬專業(yè)人員，到2023年缺口有20萬人。這54萬人基本分布在設(shè)計、制造和封測環(huán)節(jié)，20萬人短缺將嚴(yán)重影響行業(yè)技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)。

人才短缺已經(jīng)成為技術(shù)背后巨大的瓶頸。

基于以上種種挑戰(zhàn)，對推動我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，從汽車芯片角度有以下建議。

建議一，全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行技術(shù)提升。

必須加強我國汽車芯片在設(shè)計、制造、封測、工具鏈、關(guān)鍵材料、核心設(shè)備等全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)提升，只有補齊木桶短板，才無懼被卡，要集中攻關(guān)關(guān)鍵核心技術(shù)?？蓛?yōu)先保障28納米和40納米成熟制程的產(chǎn)能，技術(shù)提升的同時增加芯片產(chǎn)能供給。

建議二，建立汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)、檢測認(rèn)證體系。

比如建設(shè)具備完整車規(guī)檢測能力的公共檢測認(rèn)證平臺，與研究適用的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和檢測驗證體系相結(jié)合、互促進(jìn)，用標(biāo)準(zhǔn)和測評支撐完成產(chǎn)品測試認(rèn)證。

建議三，推動芯片上車。

國產(chǎn)芯片能不能在新環(huán)境下讓國產(chǎn)汽車應(yīng)用起來，這是我國在新時期推動汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的一個戰(zhàn)略性選擇。這樣既可以幫助芯片在應(yīng)用中迭代、在迭代中完善，也可以幫助整車企業(yè)建立自己產(chǎn)能的備胎。

國產(chǎn)汽車用國產(chǎn)芯片已經(jīng)成為必然選擇，而且是緊迫行為。同時，還要推動芯片行業(yè)的整合，當(dāng)前多而散的問題不利于我國芯片競爭力提升。

建議四，把產(chǎn)線抓起來，支持多元化商業(yè)模式。

成熟制程產(chǎn)線是近期和中遠(yuǎn)期的主要任務(wù)。先進(jìn)制程產(chǎn)線14納米、7納米、5納米當(dāng)前依靠海外工藝，遠(yuǎn)期需要在本國建設(shè)擴大產(chǎn)能。

支持多元化商業(yè)模式。集設(shè)計與制造垂直一體化是目前及未來最有競爭力的模式，但是風(fēng)險和投資都巨大。

長期我國需要擁有集設(shè)計與制造一體的芯片公司，短期可以支持一些芯片企業(yè)和制造企業(yè)建立共享IDM（Integrated Design and Manufacture，垂直整合制造）模式，或者支持一些企業(yè)建立虛擬IDM模式，通過聯(lián)盟和協(xié)議方式走垂直一體化。

建議五，加大政策支持。

特別是財政、資金方面的支持，讓那些產(chǎn)能不足的企業(yè)有一個穩(wěn)定的支持空間，讓那些做長時間研發(fā)的企業(yè)有一個穩(wěn)定的投入機制。這種情況下，我國財政和金融手段必不可少。

建議六，解決好人才缺口問題，讓人才成為支持我國芯片企業(yè)的重要保障。

汽車芯片和軟件系統(tǒng)歷來是我國的薄弱環(huán)節(jié)，但中國電動汽車百人會理事長陳清泰明確表示，我國汽車芯片設(shè)計已有快速進(jìn)步，摘掉“卡脖子”枷鎖前景可期。

審核編輯 ：李倩