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、自然災害等影響，已造成瑞薩、意法半導體、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)導致交期延長，當前車規(guī)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(chǎn)、本田、福特、通用等車企相繼發(fā)布停產(chǎn)、減產(chǎn)計劃；AFS 預測，2021 年全球汽車將減產(chǎn) 810.7 萬輛。漲價幾乎成了全球芯片行業(yè)的主旋律，臺積電、三星、聯(lián)電等半導體巨頭再一次集體掀起漲價潮，對國內(nèi)車廠的供應鏈管理體系將造成巨大影響。可見，大力發(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。

 

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。當前，歐、美、日 / 韓為代表的發(fā)達國家分別占據(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，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，2020 年汽車半導體市場規(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(jié)能、環(huán)保、效率高、噪聲低等優(yōu)點。據(jù)蓋世汽車的數(shù)據(jù)，自 2015 年來，IEC（傳統(tǒng)內(nèi)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(jù)蓋世汽車統(tǒng)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(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、高可靠的重要關鍵核心。我國車規(guī)級芯片嚴重依賴歐美等海外市場，車規(guī)級芯片的供應鏈產(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)級芯片緊缺最嚴重的芯片，目前國產(chǎn) 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(zhì)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(chǎn)品壽命設計約 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(guī)級芯片出現(xiàn)“缺芯”、斷供等風險，將直接損害我國汽車電子產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
 

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、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。

 

國家部委強烈支持車規(guī)級芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)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(yè)一司主辦了汽車半導體供需對接專題研討會，并發(fā)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(shù)和前沿基礎研究，利用國家重點研發(fā)計劃等給予支持。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，堅持遠近結(jié)合、系統(tǒng)推進，提升全產(chǎn)業(yè)鏈水平，有力支撐汽車和半導體產(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)會和液晶協(xié)會要搭建供需對接平臺，汽車企業(yè)和顯示屏企業(yè)要建立戰(zhàn)略合作關系，雙方加強協(xié)同，努力緩解汽車顯示屏供應緊張問題。

以車企車規(guī)芯片國產(chǎn)化需求為牽引，依托國產(chǎn)半導體產(chǎn)業(yè)基礎，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)展提供重大機遇，據(jù)統(tǒng)計，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，MCU 領域的兆易創(chuàng)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(nèi)車規(guī)級芯片廠商基本具備車規(guī)級芯片的材料、設計、制造、封測、設備等全產(chǎn)業(yè)鏈服務平臺，形成了一定的產(chǎn)業(yè)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(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，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(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)基礎，大力發(fā)展國產(chǎn)車規(guī)級芯片具有十分的可行性。
 

中國是全球最大的單一汽車消費市場，電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化的發(fā)展趨勢將推動國內(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，集芯片設計、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，能夠為客戶提供多樣化、系統(tǒng)化的解決方案，如英飛凌車規(guī)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(nèi)大部分車規(guī)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(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入車企的步伐

一是車規(guī)級芯片比消費級芯片的技術(shù)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(zhì)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(yè)尚不具備轉(zhuǎn)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(guī)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(yè)難以產(chǎn)生轉(zhuǎn)型進入的動力；三是車規(guī)級芯片具有種類多、用量小、單價低的特點，短期內(nèi)難以形成規(guī)模效應和高額利潤。
 

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

一方面，傳統(tǒng)汽車領域一級系統(tǒng)供應商與二級芯片供應商開發(fā)協(xié)同效應顯著，供應鏈格局較為穩(wěn)定，新興企業(yè)難以躋身。國內(nèi)車規(guī)級芯片廠商應用規(guī)模小，無法實現(xiàn)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(yè)為快速推出高性能換代產(chǎn)品，普遍傾向采購國外先進芯片產(chǎn)品，導致國內(nèi)同類芯片失去機會。
 

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)鏈供應鏈的穩(wěn)定性和安全性問題，提出以下幾點建議：打破傳統(tǒng)供應鏈層級，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)芯片供應不足問題，同時不斷提升國內(nèi)車規(guī)級芯片能力建設；針對高門檻芯片，設立整車、系統(tǒng)、零部件、芯片等重大聯(lián)合攻關專項；鼓勵整車企業(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，引導芯片企業(yè)有針對性的開展研發(fā)制造；出臺產(chǎn)業(yè)引導相關政策，針對使用國產(chǎn)化芯片的整車企業(yè)開展“首臺套”補貼等制度，帶動產(chǎn)業(yè)鏈上游發(fā)展 , 加強產(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，圍繞重點優(yōu)先發(fā)力。國內(nèi)功率器件領域具備一定技術(shù)積累和市場規(guī)模，應加大推廣力度、擴大市場占有率；智能汽車快速發(fā)展，國內(nèi)在高算力計算芯片、車規(guī)級通訊芯片等領域起步早、技術(shù)成熟度高，具有先發(fā)優(yōu)勢，應加大產(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)強強聯(lián)合，積極謀劃布局下一代國產(chǎn)車規(guī)級芯片。搶抓新興市場機遇，持續(xù)做強做大龍頭企業(yè)。通過收購兼并、互補融合等舉措快速提升行業(yè)核心競爭力，推動符合車規(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)。加強產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新，把技術(shù)創(chuàng)新突破與市場規(guī)模效應有機結(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科研成果；加強知識產(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)關鍵核心技術(shù)攻關，鼓勵具備先進技術(shù)的企業(yè)優(yōu)先發(fā)展；打造國家級車規(guī)測試驗證平臺，建立健全車規(guī)級芯片的標準法規(guī)技術(shù)體系和認證體系。
 

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，在供應鏈的穩(wěn)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(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)基礎，通過建立健全車規(guī)級芯片的標準法規(guī)技術(shù)體系和認證體系、建立健全國內(nèi)車規(guī)級芯片的供應鏈產(chǎn)業(yè)鏈的保護機制、加強核心技術(shù)聯(lián)合攻關等手段，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。
 

來源：FRonTIER DISCUSSION | 前沿探討

 

作者：中科芯集成電路有限公司：武亞恒　張弘　胡凱　吳志玲　許江華

 

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