中國汽車芯片到底差在哪里？

作者 |?章漣漪，編輯 | 邱鍇俊

在汽車不斷朝著智能化方向發(fā)展的今天，芯片價(jià)值越發(fā)顯現(xiàn)。根據(jù)麥肯錫數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)，2030年國內(nèi)僅L3及以上的高階自動(dòng)駕駛汽車的半導(dǎo)體規(guī)模即可達(dá)到130億美元。但根據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心數(shù)據(jù)，我國自主汽車芯片規(guī)模僅占全球的4.5%，汽車芯片對(duì)外依賴度高達(dá)90%。

從整車角度，汽車芯片大致可分為十個(gè)類別，包括控制芯片、計(jì)算芯片、傳感芯片、存儲(chǔ)芯片、通信芯片、安全芯片、功率芯片、驅(qū)動(dòng)芯片、電源芯片和模擬芯片等?！?strong>我們對(duì)汽車芯片進(jìn)行梳理，如果不算二極管、三極管，純電動(dòng)車芯片平均是437顆，混合動(dòng)力車是511顆。”

8月底，中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書長鄒廣才在第二十屆中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展（泰達(dá)）國際論壇上表示，我們國家在電源模擬類芯片方面基礎(chǔ)最好。這些芯片在汽車上應(yīng)用量很大，但因?yàn)榉浅１阋?，有些甚至低至幾毛錢，所以價(jià)值占比不是很高。

中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副秘書長鄒廣才從全球角度看，汽車芯片市場份額主要由頭部幾家廠商占據(jù)，排名前十家占比超過全球的70%，主要為發(fā)達(dá)國家企業(yè)。他們除了占比高，每家企業(yè)都也會(huì)涉足多個(gè)類別的汽車芯片產(chǎn)品開發(fā)。“這給我們一個(gè)啟示，我們國家要出現(xiàn)汽車芯片龍頭，只專注于某一類芯片是很難在國際上生存下去，肯定要進(jìn)行相應(yīng)的品類拓展”。

01、安全芯片占比最高，我國芯片面臨“卡脖子”

此前，鄒廣才剛剛對(duì)我國芯片情況進(jìn)行了一輪調(diào)研。市場份額上，控制芯片高安全性能的MCU國產(chǎn)化比例比較少，但是其他領(lǐng)域MCU已有很多國產(chǎn)替代，整體上車比例達(dá)到10%。計(jì)算芯片方面，我國有一些中低算力產(chǎn)品上車，但高算力產(chǎn)品還比較空白，應(yīng)用比例整體達(dá)到20%以上。

英偉達(dá)智駕芯片算力不斷提升存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域由于此前基礎(chǔ)不錯(cuò)，整體比例達(dá)到25%。通信芯片包括4G和5G通信、導(dǎo)航芯片、CAN /LIN/TSN等，比例在5%-10%之間；功率器件國內(nèi)布局得比較早，整體量產(chǎn)比例15%。他表示，我國IGBT產(chǎn)品比較成熟，建議大家下一步更多關(guān)注碳化硅。電源芯片有很多產(chǎn)品在供給，占比10%；驅(qū)動(dòng)芯片比電源芯片差一點(diǎn)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)芯片目前能夠替代國外產(chǎn)品的相對(duì)少一點(diǎn)。

傳感器芯片占比比較多，15%到20%；信息安全芯片則是量最大的，可以達(dá)到50%?！拔覀儑矣幸粋€(gè)特點(diǎn)，頭部車企都在廣泛地布局汽車芯片的產(chǎn)業(yè)，方式各種各樣。有的是自研，有的是投資，有的是合資”。鄒廣才稱，總體來講，大家都對(duì)控制、計(jì)算、功率這三個(gè)賽道非常關(guān)注。針對(duì)廣泛關(guān)注的賽道，鄒廣才進(jìn)一步進(jìn)行分析。

他指出，MCU方面，目前還是國際巨頭壟斷的局面，特別是英飛凌。國內(nèi)中低端芯片在車身、座艙領(lǐng)域MCU已經(jīng)大量上車了，但是在動(dòng)力底盤、智駕這些領(lǐng)域，國內(nèi)量產(chǎn)過程中車企比較猶豫，盡管做了大量測試和驗(yàn)證，不過距離國外還有差距。

SOC分成兩類，一類是智駕用的，特斯拉和英偉達(dá)比較領(lǐng)先，后者被廣泛應(yīng)用；另一類是智艙用的，高通比較領(lǐng)先。我國雖然有很多中低算力產(chǎn)品，但高算力產(chǎn)品比較缺失，這是下一步發(fā)展方向。通信芯片方面，TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)）芯片已經(jīng)逐步上車在使用了，我國很多車企投資TSN芯片企業(yè)；SerDes比TSN相對(duì)進(jìn)展更快，國內(nèi)SerDes企業(yè)技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)與國外直接對(duì)標(biāo)。“這兩類產(chǎn)品在國內(nèi)發(fā)展非?？欤蠹铱梢躁P(guān)注”。

碳化硅也是備受關(guān)注的領(lǐng)域。“大家總是說碳化硅成本太高，良率上不去”。鄒廣才稱，我國已經(jīng)進(jìn)入到碳化硅成本降低周期，只是這個(gè)周期相對(duì)摩爾定律來講慢了一點(diǎn)，主要問題集中在外延片上，外延片決定了大部分成本，同時(shí)對(duì)它的良率有影響。

在鄒廣才看來，IDM企業(yè)，既能夠自行設(shè)計(jì)、也能夠自行生產(chǎn)的芯片廠商，在產(chǎn)業(yè)中肯定是有非常大的優(yōu)勢。整體來看，國內(nèi)汽車芯片方面，大部分通用IC和元器件供應(yīng)商廣泛，資源相對(duì)充足，且易于替代，周期較短，代價(jià)相對(duì)較?。蝗欢鳰CU、智能功率器件、電源管理芯片等高端芯片國外廠商占據(jù)主導(dǎo)地位，仍具有“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)。

02探索新技術(shù)，芯片產(chǎn)業(yè)也想“換道超車”

面對(duì)汽車芯片整體占比不佳的現(xiàn)狀，我國也在探索如何追趕。“汽車芯片擺脫不了集成電路產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的影響，我國集成電路產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)是在先進(jìn)制程芯片的流片方面比較薄弱?！币虼耍u廣才指出，大家都在探討如何用Chiplet（芯粒）這種方式滿足未來智駕高算力芯片的要求。

Chiplet俗稱芯粒，也叫小芯片，它是將一類滿足特定功能的die（裸片），通過die-to-die內(nèi)部互聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊芯片與底層基礎(chǔ)芯片封裝在一起，形成一個(gè)系統(tǒng)芯片，以實(shí)現(xiàn)一種新形式的IP復(fù)用。可以理解為將每個(gè)小的芯片用“膠水”粘在一起，形成一個(gè)性能更強(qiáng)的大芯片。

D2D分層架構(gòu)Chiplet的特點(diǎn)是能把一些功能獨(dú)立包裝成單獨(dú)模塊，減少單顆SOC的面積，再選擇相對(duì)成熟的工藝進(jìn)行組合封裝。這種方式可以代替產(chǎn)品創(chuàng)新、性能提升，同時(shí)可以在一定程度上控制周期和成本。不過，鄒廣才也指出，Chiplet是一個(gè)方向，但是它有本身的問題，即接口協(xié)議和可靠性方面，目前還沒有得到車規(guī)驗(yàn)證。開源架構(gòu)芯片，也是結(jié)合我國產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)在主推的技術(shù)方向和領(lǐng)域。

CPU是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，其架構(gòu)是芯片產(chǎn)業(yè)鏈和芯片生態(tài)的融合，長期以來，占據(jù)世界芯片主要市場份額的CPU，只有X86和ARM兩種架構(gòu)。開源架構(gòu)被認(rèn)為是有望打破“雙寡頭壟斷格局”的指令集，它具有開放特點(diǎn)，它特別適合物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，我們國家將其結(jié)合到智能網(wǎng)聯(lián)汽車的開發(fā)上。

去年泰達(dá)論壇上，中國工程院院士倪光南曾表示，新型的開源精簡指令的架構(gòu)“RISC-V”架構(gòu)，為我國掌握芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動(dòng)權(quán)提供了機(jī)遇。RISC-V，中文名稱是第五代精簡指令集(Reduced Instruction Set Computing)，是一種基于精簡指令集原則的開源指令集架構(gòu)。

所謂指令，顧名思義，就是給芯片下任務(wù)。處理器是一塊芯片，而芯片并不會(huì)自己工作，需要有人告訴它該做什么操作。例如“告訴芯片下個(gè)操作做乘法”，即一條指令，而一個(gè)芯片指令的合集就叫指令集。

作為較新的指令集，RISC-V的架構(gòu)具備一定的優(yōu)勢。比如，有更先進(jìn)的架構(gòu)、有更廣闊的應(yīng)用、有更經(jīng)濟(jì)的成本、有更強(qiáng)的生命力。在倪光南看來，我國發(fā)展RISC-V具有三大獨(dú)特優(yōu)勢。

首先是符合國家科技自立自強(qiáng)發(fā)展戰(zhàn)略，又推動(dòng)全球科技創(chuàng)新。歷史上一直是X86和ARM兩種架構(gòu)壟斷CPU市場的紅利，整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)一直處于高壟斷態(tài)勢，開源RISC-V的出現(xiàn)打破了壟斷，為全球芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)大的推動(dòng)力，相關(guān)生態(tài)環(huán)境也正在迅速發(fā)展完善。

第二，中國超大規(guī)模市場是培育未來新一代信息技術(shù)的沃土。此外，中國是世界最大工程師培育搖籃，人才優(yōu)勢為技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新提供了必要條件。但鄒廣才也表示，“RSIC-V在開發(fā)過程中有碎片化特點(diǎn)，最近RSIC-V汽車芯片產(chǎn)品已經(jīng)出來了，但上車驗(yàn)證還需要一個(gè)過程”。

03芯片企業(yè)要做好長期戰(zhàn)斗的準(zhǔn)備

盡管面臨諸多不確定性，但鄒廣才認(rèn)為，我國汽車芯片產(chǎn)業(yè)長期向好，不過正如新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展一樣，中間難免會(huì)有制約的短板和形勢的起伏。比如，在產(chǎn)品開發(fā)水平、IP/EDA、車規(guī)流片工藝（良率+先進(jìn)制程），以及高安全場景應(yīng)用方面還有短板。同時(shí)，我國汽車芯片企業(yè)非常多，市場容量很難保證這些企業(yè)都能良性發(fā)展，未來3年會(huì)有一個(gè)優(yōu)勝劣汰的過程，堅(jiān)持10年以上應(yīng)該是每個(gè)企業(yè)做汽車芯片必須要有的決心。

同時(shí)，鄒廣才指出，汽車和芯片融合趨勢是越來越明顯了，特別是在打破了傳統(tǒng)的分工。汽車行業(yè)傳統(tǒng)的分工是車管整車、Tier1管控制器、芯片管好自己。但是現(xiàn)在有很多車廠自研芯片，或者是指定Tier1選擇一些芯片，這會(huì)打破分工，這帶來最直接的影響是壓縮了Tier1的生存空間，主要是開發(fā)權(quán)，特別是成本控制。

未來新機(jī)制如何捋清，有待于產(chǎn)業(yè)上下游合作回答。鄒廣才強(qiáng)調(diào)，要看到我國汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)還是相對(duì)比較薄弱，它跟集成電路產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)是息息相關(guān)的。可以理解為，我國目前在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)、集成，包括測試方面，發(fā)展比較快。但是IP/EDA、車規(guī)級(jí)工藝這些方面與國外還有比較大的差距。“最近國內(nèi)已經(jīng)有很多流片廠上馬，很多流片廠在它的規(guī)劃中都有汽車芯片的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，但是大部分在二期、三期才會(huì)進(jìn)行建設(shè)。因?yàn)楹芏嗥髽I(yè)先考慮經(jīng)營，先用消費(fèi)電子把經(jīng)營盤活再考慮汽車芯片的問題”。

在鄒廣才看來，企業(yè)從建設(shè)到真正能夠拿出來產(chǎn)品服務(wù)行業(yè)，估計(jì)得有四、五年時(shí)間?！八晕覀兛赡苓€得熬一段時(shí)間。但我相信四、五年之后，我們汽車芯片流片產(chǎn)能會(huì)上來的”。針對(duì)上述情況，他對(duì)行業(yè)提出了一些建議。首先，要明確未來我們國家汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展愿景。我們認(rèn)為在未來5年到15年，我們國產(chǎn)的芯片產(chǎn)品一定會(huì)形成系列化，面向中高端有不同的應(yīng)用和布局。高端產(chǎn)品的水平一定要達(dá)到世界先進(jìn)水平，中低端融入國際大循環(huán)，爭取好的發(fā)展生態(tài)。

在鄒廣才看來，我們汽車芯片產(chǎn)業(yè)不可能完全封閉，一定要跟國際上產(chǎn)業(yè)鏈上融通合作的環(huán)節(jié)，形成部分汽車芯片產(chǎn)品的成本和產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，也要得到國際上的認(rèn)可和應(yīng)用。這意味著從產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)格局、生態(tài)系統(tǒng)和融合發(fā)展方面都有很多工作要做。其次，回到產(chǎn)業(yè)發(fā)展本身以產(chǎn)品為核心。

車廠在應(yīng)用芯片的時(shí)候，首先考慮“價(jià)格、性能、可靠性”，這是產(chǎn)品的核心競爭力，而不是最先進(jìn)的技術(shù)，同時(shí)看重質(zhì)量穩(wěn)定和供給穩(wěn)定，這是芯片企業(yè)的核心競爭力。他希望芯片企業(yè)盡量避免同質(zhì)化競爭，盡管這很難，但希望大家找到自己的路，芯片企業(yè)多聯(lián)合車企開展產(chǎn)品定義研究，多關(guān)注高端、特色、創(chuàng)新產(chǎn)品的開發(fā)，建立長期的競爭力。最后，他建議建立一個(gè)完整的生態(tài)，這是解決良性可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

“國產(chǎn)芯片上車絕對(duì)不是一個(gè)簡單的技術(shù)問題，它是一個(gè)產(chǎn)業(yè)問題，特別是生態(tài)的挑戰(zhàn)。從設(shè)計(jì)、制造、封測、標(biāo)準(zhǔn)、測試認(rèn)證、電子控制器開發(fā)、整車認(rèn)證，這些方面都需要我們上下游共同協(xié)作，共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，共享收益”。