折騰3年之久的汽車芯片短缺問題，雖然還沒完全落下帷幕，但給國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈帶來不少啟示。

“中國對車規(guī)級芯片的需求量特別高，因此更加需要芯片在中國本土化生產(chǎn)，才能確保汽車行業(yè)持續(xù)生產(chǎn)和經(jīng)營。”3月11日晚，全國人大代表、廣汽集團總經(jīng)理馮興亞在全國人大廣東省代表團駐地接受媒體采訪時，提出了汽車端的迫切需求。

場外，中國芯片產(chǎn)業(yè)正在崛起。

2月底，全球知名知識產(chǎn)權(quán)機構(gòu)Mathys＆Squire發(fā)布的全球半導(dǎo)體（芯片）專利數(shù)據(jù)顯示，截至2022年9月，全球半導(dǎo)體專利過去一年申請量為69194件，刷新歷史紀錄，同環(huán)比雙增。

此中值得注意的是，中國申請數(shù)量占全球比例達55％，排名第一。美國為18223件，比例為26％，不到中國申請量的一半。

這顯然是個好消息，它意味著中國芯片產(chǎn)業(yè)正步入高速發(fā)展階段。然而，上海芝能初行信息科技有限公司創(chuàng)始人陶冶認為，中國專利數(shù)量世界第一，主要是如今設(shè)計公司層出不窮，但其并不具備制造能力。

技術(shù)卡脖子的局面還在持續(xù)，多國對中國科技打壓程度越來越嚴重。3月8日，荷蘭政府以國家安全為由，宣布對半導(dǎo)體技術(shù)出口實施新的限制，具體新規(guī)定將在“夏天之前”公布。此前，美國曾向荷蘭施壓，要求其停止向中國出售阿斯麥公司(ASML)的***。

好在中國車企和芯片企業(yè)一直在采取不同方式，應(yīng)對未來可能面臨的危機。

3月1日，寒武紀表示，子公司行歌科技與中國一汽達成合作，行歌科技將依托自身優(yōu)勢，滿足中國一汽在智能駕駛領(lǐng)域的芯片需求和應(yīng)用部署。

再往前，2月22日，武漢經(jīng)開區(qū)攜手東風(fēng)公司前往上海招商“引芯”，與當(dāng)?shù)剀囈?guī)級芯片領(lǐng)軍企業(yè)對接、磋商，商討打造自主可控、安全穩(wěn)定的國產(chǎn)化車規(guī)級芯片供應(yīng)鏈。

中國車企與國內(nèi)芯片企業(yè)的融合度正在加深，但還遠遠不夠。目前，中國汽車芯片供應(yīng)仍以外企為主。在國外限令隨時可能出現(xiàn)變卦的風(fēng)險下，國內(nèi)汽車業(yè)和芯片業(yè)岌岌可危。

中國汽車行業(yè)和芯片行業(yè)，是時候站出來做出更深遠的謀劃了。

01.

需求旺盛

一般而言，芯片分為消費級、工業(yè)級、車規(guī)級、軍工（航天）級等4個等級。與消費級、工業(yè)級相比，車規(guī)級對芯片的穩(wěn)定性、安全性、可靠性要求更高。

按使用功能劃分，車規(guī)級芯片包括計算與控制芯片、傳感器芯片、功率半導(dǎo)體、模擬和通信芯片、存儲芯片等種類。

其中，計算與控制類芯片主要用于計算分析和決策，如單片機MCU和系統(tǒng)級芯片SoC；功率類芯片主要負責(zé)功率轉(zhuǎn)換，多用于電源和接口，如IGBT和MOSFET；傳感器類芯片主要負責(zé)車身狀態(tài)和外界環(huán)境的感知和采集，包括車輛感知和環(huán)境感知。

▲地平線Matrix5智能芯片

模擬芯片主要處理自然模擬信號的集成電路。通訊芯片主要用于總線控制、藍牙或Wi-Fi等方面。存儲器芯片則用于數(shù)據(jù)儲存。

行業(yè)專家表示，要達到車規(guī)級，原廠和芯片要經(jīng)過質(zhì)量管理體系、功能安全等認證，常見的國際認證有ISO/TS16949（判斷一家芯片原廠是否具有車規(guī)級芯片設(shè)計、生產(chǎn)流程管控能力）、AEC-Q100（判斷芯片產(chǎn)品是否具備車用資格的標(biāo)志之一）、ISO 26262（判斷芯片產(chǎn)品是否具備車用資格的標(biāo)志之一）等。

目前，中國還沒有一套屬于自己的芯片標(biāo)準(zhǔn)體系。

一顆小小的芯片，誕生之路并不容易。芯馳科技副總裁徐超曾表示，一顆車規(guī)芯片從設(shè)計到上市，需要2~3年，而一輛車的整個生命周期需要10年之久。如何把芯片供應(yīng)5~10年，再支撐車輛5~10年的售后保障，是考驗芯片供應(yīng)商的一個重要課題。

車規(guī)級芯片雖然制作費時費精力，但市場需求卻出奇地高。作為智能汽車的“大腦”，車規(guī)級芯片廣泛應(yīng)用于動力、車身、座艙、底盤和安全等領(lǐng)域，車輛智能化程度與芯片數(shù)量成正比。

一方面，隨著汽車電動智能化發(fā)展，單車的芯片用量繼續(xù)上升，新能源汽車平均每輛車要1500顆芯片，未來到自動駕駛階段將超過3000顆芯片，遠遠多于消費類電子產(chǎn)品的芯片量。

江蘇省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會秘書長秦舒曾表示，汽車電子占整車成本的比重，已從2012年的25%上升到2021年的55%。根據(jù)賽迪數(shù)據(jù)，預(yù)計2025年，乘用車電子成本在整車成本中占比有望達到60%。

另一方面，市場對新能源汽車的需求持續(xù)高漲，車規(guī)級芯片需求量隨之正向增長。今年1-2月，新能源汽車銷量同比增長超過20%，2022年同比增長達93.4%。

▲圖表來源：汽車工業(yè)協(xié)會

在芯片行業(yè)，大部分企業(yè)雖然全年業(yè)績不亮眼，但汽車業(yè)務(wù)均成業(yè)績增長主力。英飛凌甚至在2月宣布，汽車部門的產(chǎn)能在2023財年已全部售罄。

對于汽車行業(yè)而言，車規(guī)級芯片越來越重要，促使車企與芯片制造商關(guān)系邁入新階段。用黑芝麻智能CMO楊宇欣的話來說是：汽車公司與芯片企業(yè)從供需關(guān)系正走向共創(chuàng)，兩者的關(guān)系正發(fā)生改變。

02.

外憂：阻礙先進制成發(fā)展

汽車公司與芯片企業(yè)越來越緊密的關(guān)系，并不能解決天災(zāi)人禍帶來的威脅。

從去年10月份起，美國對中國的芯片產(chǎn)業(yè)進行了新一輪的全面打壓。按照當(dāng)時禁令，其對18納米以下DRAM內(nèi)存的生產(chǎn)設(shè)備、128層以上NAND閃存生產(chǎn)設(shè)備，以及14納米以下邏輯芯片的生產(chǎn)設(shè)備全部禁售。

顯然，美國欲借此阻礙中國科技發(fā)展，延續(xù)卡脖子。在此背景下，國內(nèi)芯片企業(yè)生存情況不容樂觀。根據(jù)統(tǒng)計信息，2022年國內(nèi)注銷、吊銷的芯片相關(guān)企業(yè)數(shù)量高達5746家，比2021年數(shù)量增長了68%。

到了今年，情況進一步惡化。2月28日，美國商務(wù)部發(fā)布一系列文件，啟動《芯片與科學(xué)法案》有關(guān)390億美元芯片補貼的申請程序，意味著主要為了限制中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“芯片禁令”開始實施。

在美國，獲得資助的芯片企業(yè)被要求簽訂協(xié)議，10年內(nèi)限制在“受關(guān)注國家”擴大半導(dǎo)體制造能力。他們不能與涉及敏感技術(shù)的海外實體進行任何聯(lián)合研究或技術(shù)許可工作。

美國一方面利用相關(guān)法案來提升自己實力，遏制中國科技發(fā)展；另一方面攜手他國聯(lián)合封鎖中國發(fā)展路線。

1月末，據(jù)外媒報道，美國、荷蘭、日本三國政府達成協(xié)議。三國將組建反華技術(shù)封鎖網(wǎng)絡(luò)：荷蘭或全面禁止向中國出口DUV***和配件、技術(shù)服務(wù)；日本將全面禁止出口半導(dǎo)體生產(chǎn)制造配套材料和原料。

最近，這一消息有了新進展。3月8日，荷蘭政府以國家安全為由，宣布對半導(dǎo)體技術(shù)出口實施新的限制，具體新規(guī)定將在“夏天之前”公布。

“一旦各項限令正式實施，中國先進制程芯片發(fā)展道路將被堵死，目前沒有解決之道。”有專家認為。

此前的部分條令已經(jīng)對中國芯片產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生負面影響。今年以來，中芯國際因瓶頸機臺交付延遲，量產(chǎn)時間一再延遲。

2月初，中芯國際表示，2022年底，中芯京城進入試產(chǎn)階段，因瓶頸機臺交付延遲，量產(chǎn)時間預(yù)計推遲一到兩個季度。3月6日，中芯國際再次表示量產(chǎn)時間相應(yīng)延遲。

雖然中芯國際未披露瓶頸機臺是何半導(dǎo)體設(shè)備，但其表態(tài)證實了我國芯片企業(yè)現(xiàn)狀不佳，未來發(fā)展堪憂。早前，中芯國際給出的“2023全年指引”稱，銷售收入預(yù)計同比降幅為低十位數(shù)。

▲圖表來源：中芯國際投資者關(guān)系活動記錄表

作為國內(nèi)芯片制造技術(shù)最先進的廠商之一，中芯國際的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要圍繞著智能領(lǐng)域展開，包括新能源汽車、5G等。

由于無法獲得更高制程的***，中芯國際的芯片制程只能停留在14nm，而且，由于在工藝上不夠成熟，目前中芯的主要發(fā)力點在28nm。

當(dāng)前現(xiàn)狀是，中國車企與國外芯片巨頭深度捆綁。2022年，中國汽車***供給率不足10%，車規(guī)級成熟制成芯片以國外為主，快速抽身談何容易。

中國電動汽車百人會供應(yīng)鏈研究與合作中心主任高翔表示，28nm是成熟制程與先進制程的分界線，28nm及以上的制程工藝被稱為成熟制程，28nm以下的制程工藝被稱為先進制程。應(yīng)用在汽車領(lǐng)域的芯片，對于制程工藝的要求其實并不高，大部分汽車芯片只需要成熟制程工藝。

“不過車用芯片相較于消費級和工業(yè)級芯片而言使用工況更惡劣，壽命要求更長，安全和可靠性要求更高。國際一線車企和Tier 1企業(yè)（一級供應(yīng)商）對芯片產(chǎn)品和供應(yīng)商有非常嚴格的評價標(biāo)準(zhǔn)，而且車規(guī)級芯片的前期開發(fā)及驗證期很長。我國車企之前主要采用國際知名大廠的芯片，而且都已經(jīng)經(jīng)過國際一線車企驗證過。”高翔告訴幫寧工作室。

▲購物網(wǎng)站上的英飛凌MCU芯片

目前，汽車身上搭載的芯片仍以中低端為主。麥肯錫在2022年年底的一項分析中表明，汽車芯片主要采用40nm以上成熟制成，90nm占據(jù)主導(dǎo)地位，采用40nm工藝構(gòu)建的新芯片至少需要5年時間才能通過驗證。因此，新一波工藝升級熱潮要到5~7年后才會掀起。

“美國限令的目的體現(xiàn)在兩方面：一方面想把自己的產(chǎn)業(yè)鏈補齊，另一方面是阻礙中國發(fā)展高端芯片。”中國電動車百人會副理事長董揚認為，美國還是希望中國繼續(xù)購買他們的芯片，而非自我發(fā)展、自我供應(yīng)。

03.

內(nèi)患：難形成規(guī)模效應(yīng)

我國汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展到了哪個階段？

自芯片短缺、美國發(fā)布限令后，中國芯片產(chǎn)業(yè)被倒逼著高速發(fā)展。“中國制造正在由低端轉(zhuǎn)向高端發(fā)展。”董揚認為，這是芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展不同階段造成的影響。

“目前，大部分企業(yè)高制程的制造端受到技術(shù)限制；28nm以上的成熟制成芯片，國內(nèi)芯片設(shè)計公司都能做，但他們沒有足夠的產(chǎn)能來形成利潤。”陶冶表示。

董揚則認為：“汽車身上搭載的并不都是車規(guī)級芯片。受芯片短缺影響，有些車企拿不到車規(guī)級芯片，就用工業(yè)級芯片代替，這不能用對錯去評判。”

有專家表示，車規(guī)級和消費級、工業(yè)級芯片的區(qū)別主要體現(xiàn)在4個方面：

一是DPPM（每百萬缺陷機會中的不良品數(shù)）。消費級小于500個，車規(guī)級要求0~10個，工業(yè)級則介于兩者之間。

二是壽命。消費級是3~5年，工業(yè)級要求10年，車規(guī)級則要求15年。

三是可靠性。消費級和工業(yè)級芯片認證標(biāo)準(zhǔn)是JESD47，車規(guī)級芯片是AEC_Q系列。

四是溫度范圍。消費級芯片要求-20~70℃，工業(yè)級芯片要求-40~85℃，車規(guī)級芯片要求-40~150℃。

在先進制成領(lǐng)域，我國芯片企業(yè)對進口裝備較為依賴。百人會副理事長兼秘書長張永偉曾表示，在汽車芯片價值鏈中，制造設(shè)備和封測設(shè)備占比約為16%，主要分布在歐美日，核心半導(dǎo)體設(shè)備是我國汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈的短板之一。

蓋世汽車研究院報告顯示，在芯片中下游的芯片設(shè)計、芯片制造、封裝測試、系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)，中國企業(yè)對海外的依賴性相對不強，但是上游的EDA、核心IP、晶圓制造是卡脖子的核心技術(shù)所在。

在馮興亞今年遞交的兩會提案中，有一段話可總結(jié)我國芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和問題：算力和穩(wěn)定性高的車規(guī)級芯片的國產(chǎn)化率仍較低，芯片產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展結(jié)構(gòu)失衡，國產(chǎn)化應(yīng)用體量不足、拉動效應(yīng)不高，***的整體配套保障仍有待提升，標(biāo)準(zhǔn)體系仍需完善。

“不怕美國全面禁止芯片出口，就怕只禁止芯片制造設(shè)備出口。”一接近芯片企業(yè)的人士表示，“不過，我們的發(fā)展速度也很快。目前國產(chǎn)arfi產(chǎn)線已經(jīng)在跑測試，預(yù)計幾年后成熟。euv產(chǎn)線還處于子系統(tǒng)研發(fā)階段，估計2035年才能出現(xiàn)原型機。”

04.

加快發(fā)展

形勢不樂觀，中國車企和芯片制造商以及行業(yè)協(xié)會該如何攜手共渡難關(guān)？

董揚認為需要從3個方向去努力：

首先是加強技術(shù)攻關(guān)。中國要加強和芯片有關(guān)的基礎(chǔ)學(xué)科研究、技術(shù)人才教育、基礎(chǔ)學(xué)科建設(shè)工作。

其次，建設(shè)芯片發(fā)展生態(tài)，包括建立國內(nèi)汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)體系、檢測體系，建立健全相關(guān)服務(wù)機構(gòu)。

最后，軟硬件設(shè)計者、制造者、應(yīng)用者等產(chǎn)業(yè)鏈上下游加強合作，形成虛擬的垂直整合制造（IDM）模式。

資料顯示，目前芯片行業(yè)有3種運作模式，即IDM、Fabless和Foundry。IDM集設(shè)計、制造、封裝、測試于一身。虛擬IDM模式指無需自身組織晶圓制造等生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，企業(yè)可專注于集成電路設(shè)計與銷售環(huán)節(jié)，自身運行更加輕便靈活，降低集成電路設(shè)計企業(yè)的初始進入成本。

高翔建議，國內(nèi)車企首先要給***企業(yè)機會，使其對產(chǎn)品、技術(shù)不斷改進和加強；同時，國內(nèi)車企還需牽頭，在全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同助力下，提升芯片的能力。最后，還需車企間協(xié)同發(fā)展，比如對某款芯片制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，進而提升該款芯片規(guī)模，通過規(guī)模化來解決成本問題。

這與部分專家的建議不謀而合。有專家希望，中國汽車企業(yè)能進一步擔(dān)起主導(dǎo)責(zé)任，結(jié)合實際，對各類車用芯片的品種、數(shù)量、發(fā)展趨勢等“心中有數(shù)”，與供應(yīng)商建立長期戰(zhàn)略合作關(guān)系。

“從行業(yè)特點來看，芯片產(chǎn)業(yè)對規(guī)模化要求很高，而汽車芯片相對消費芯片，需求量至少低一個數(shù)量級，而且車企需要芯片供應(yīng)商長期穩(wěn)定的供應(yīng)，未來國內(nèi)自主芯片產(chǎn)業(yè)也會逐步趨于集中，慢慢出現(xiàn)巨頭芯片企業(yè)。”高翔認為，這和動力電池行業(yè)發(fā)展模式類似，企業(yè)需要強強聯(lián)合，形成頭部效應(yīng)后，才有打進國際主流市場的可能。

目前，國內(nèi)車企正在與國內(nèi)芯片制造企業(yè)加深聯(lián)系。2月24日，地平線與北汽集團達成戰(zhàn)略合作，基于全系列征程芯片，北汽集團將實現(xiàn)旗下多個自主品牌智能化產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用，首款量產(chǎn)合作車型預(yù)計今年落地。

馮興亞此前表示，廣汽集團作為整車企業(yè)，也應(yīng)該關(guān)注零部件產(chǎn)業(yè)，為其健康可持續(xù)發(fā)展作出努力。一方面購買更多***，鼓勵芯片企業(yè)加強研發(fā)生產(chǎn)。另一方面，廣汽集團內(nèi)部增加對芯片企業(yè)的投資，幫助他們發(fā)展。

在汽車芯片方面，百人會成立了一個半導(dǎo)體合作平臺，已發(fā)展近兩年。其發(fā)力點是拉通主流車企、Tier 1企業(yè)、芯片設(shè)計公司、晶圓廠、封測廠等，各鏈條龍頭企業(yè)提出需求和痛點，大家一起探討解決。若探討形成共同建議，由百人會向政府傳達。

發(fā)展至今，中國車規(guī)級芯片已完成從無到有的蛻變，下一步目標(biāo)是從有到好。

自主之路道阻且長，行則將至，同志仍需努力。

審核編輯 ：李倩