汽车芯片国产化的新机遇

黄芳芳

某国产手机品牌在北京地铁上的广告中，突出其采用高通骁龙芯片的字眼。手机芯片是国产手机行业的痛，汽车芯片又何尝不是汽车行业的痛呢？

国产汽车芯片的尴尬

在2018年中国北京国际科技产业博览会（科博会）上，一位头发花白的老者向某汽车厂商的参展人员发问：“你们如何让汽车芯片不被人卡脖子？”

参展人员略显尴尬，只回了一句：“我们是主机厂（整车生产企业），不生产芯片。”

从产业链上来看，汽车芯片企业算是汽车主机厂的三级供应商。一般汽车主机厂不会涉足芯片研发。然而，有危机意识的厂商，会通过并购相关企业来布局芯片。比如，2016年10月，高通收购恩智浦半导体，助其拓展汽车芯片市场。中科院微电子所新能源汽车电子研发中心主任王云告诉《经济》记者，尽管高通不是汽车主机厂，此举也凸显了布局汽车芯片的重要性。

记者在采访中发现，芯片是一个复杂的词汇，即便是汽车芯片，也包含很多种类。一辆传统汽车要用到数百颗，甚至上千颗芯片。应用于汽车的芯片，主要包括动力系统控制器芯片、汽车操纵系统的芯片、行动系统的芯片，比如用发动机控制的ECU、整车控制的VCU等，以及其他服务功能的芯片，比如应用在导航、联网通信、汽车内部数据通讯、音响、收音机等。

“国产替代的进口芯片主要有雨刷器芯片、胎压芯片、周边辅助芯片等。”南京华威智能汽车系统有限公司董事长孙海东告诉《经济》记者，以汽车的核心部件——发动机的控制器芯片为例，目前主要都依靠进口。这也说明，目前我国集成电路产业在可控的产业供应链中能力不足。议价能力、被服务的能力都受到制约。同时，也造成了我国民族汽车产业获取的利润极为有限。

因安全性导致的壁垒

据报道，2017年全球汽车芯片市场规模约为280亿美元，我国汽车芯片市场规模约占全球的20%，但国产汽车芯片占比不到1%，绝大部分市场被NXP（恩智浦）、英飞凌、瑞萨、意法半导体、TI等国际厂商等占据。

从上述数据可以看出国产汽车芯片举步维艰的境地，为何会如此呢？很大一部分原因是汽车的安全性而造成的壁垒。

“与消费电子行业相比，汽车电子行业非常强调芯片的安全性和可靠性。这也是汽车电子芯片设计的难点所在。”王云表示，汽車对芯片的安全性和可靠性要求极高，电磁干扰、温度、震动等都会对其造成影响，极大地增加了汽车芯片的设计难度。

从芯片设计角度来说，即便是国际一流的芯片公司生产的芯片早期也会有各种Bug（缺陷）。这些芯片在试错过程中不断迭代。但是，汽车电子芯片所遇到的问题是，芯片企业没有多少试错空间，一旦芯片出现问题，就可能对整车性能或者安全性造成损失，需要整车召回。这也导致一种壁垒，即整车厂出于安全的考虑，选择最成熟的一级供应商（如零部件解决方案的供应商）。后者在选择零部件时，也会倾向选择更成熟的产品，国产芯片可能进不了一级供应商的体系，更难进入整车厂的体系。

王云指出，汽车厂商更愿意选择老牌的芯片供应商，如NXP（恩智浦）、英飞凌、瑞萨、TI（德州仪器）等。汽车电子芯片的周期长达5年-10年。整车厂不会轻易更换器件。进不去的企业就被这一门槛挡在外面。“如果第一步迈不出去，就很难形成迭代的过程。”

那么，谁来使用国产芯片，就成了一道难解的题目。

“现在跟车本身安全性和控制性越少的芯片，越容易取得突破。”王云表示，从目前来看，国产芯片要在汽车电子行业取得突破，可能从后装市场向前装市场的途径。前装是指在整车规划时，被列入整车厂的采购计划。后装类似于行车记录仪、流媒体后视镜、导航仪等后装入车内的产品。相对而言，后装比前装的要求低很多，应用的突破也更快。

新能源汽车芯片迎来新机会

新能源汽车产业，对于中国而言是一个难得的发展机会。改革开放40年以来，我国积累了不少技术和人才基础。

王云认为，新能源汽车的发展，会给国产供应商带来两大机会，一是功率器件方面，如IGBT、碳化硅的功率器件。二是给电池管理带来了新机会，电池是关键部件。国产厂也慢慢占据BMS系统（电池管理系统）的主流，约为市场提供90%的系统。但电池管理所用的芯片多采用进口。可喜的是，我们通过系统的自主研发，也带动了芯片的研发。尽管汽车芯片是最难突破的，但也给芯片在新能源汽车领域的应用带来一些突破。

“入行之初，我们主要做功能手机端控制器芯片、智能卡，以及其他外围芯片，没能真正打入手机芯片的内核。”孙海东遗憾地向记者讲述当年在手机芯片领域发展的窘境。尽管小企业在通讯领域突围较难，但汽车行业却有广阔的市场前景。“手机需要把各种功能一步步集成到单个超大规模的集成电路里，但汽车相反，各个模块是相互独立的。”错失手机芯片的市场，孙海东更加看好汽车芯片的前景。十年前，他开始转向布局汽车芯片。“不过说实话挺难的。”

创新工场董事长李开复曾说：“创业就是要细分垄断。”做汽车芯片要想成功也要找到细分市场和新的切入点。只有找到创新点，在一个方向或系列产品上坚持不懈，才能替代国外产品，与之竞争，甚至超越他们。

对于中小企业研发芯片，孙海东认为，最合适的方式是“以战养战”，即企业先找到一个盈利的方向，然后用持续盈利的资金来支持芯片研发。未来在汽车芯片方面，他将专注于两个垂直方向：一是希望用5-7年的时间，完成清洁能源增程器发动机上控制芯片的国产化；二是参与研发将来很可能受制于国外供应商的新能源汽车功率半导体芯片。尽管国内已有功率半导体芯片的布局，但尚未出现能够大规模替代国外的芯片产品。

自动驾驶带来的新机遇

自动驾驶的新赛道也催生了新的机会。

在芯片行业15年的从业经历，让AI初创公司地平线机器人技术战略规划副总裁李星宇对国产和国际半导体行业体会颇深。入行时，他在中国第一家半导体上市公司杭州士兰微电子。当时他所参与的国产加密芯片项目，没能挺过黎明前的黑暗。

芯片属于长周期行业，过去的从业经历，让李星宇得出这样一个结论：每一代芯片从设计开始通常要5年才会产生收入。因此，它的长周期性，对企业的发展战略是一项巨大的挑战。

然而，在新时代，芯片行业发生了巨变。过去，芯片行业看重成本控制、渠道管理，以及对广泛需求的把握等。“芯片公司先做出芯片，算法要削足适履，适应芯片的计算构架。”这样的芯片很通用，但能效不高。

在人工智能时代，基于应用场景驱动、计算构架与算法协同设计的芯片开发理念才能顺应潮流。李星宇认为，让计算构架和芯片协同创新，将改变芯片行业的设计理念，同时也给中国初创企业提供一个新的赛道。

相比传统汽车，ADAS（高级驾驶辅助系统）对于汽车芯片的功能安全要求更高，同时要求芯片具备高计算量、高带宽、高频率、高吞吐率以及异构设计等特性。中国软件评测中心常务副主任刘法旺告诉《经济》记者，随着人工智能技术的发展和应用，汽车芯片要求更好地支持深度学习算法和模型。目前，国内企业可以考虑立足国情，从感知环节入手，抢占汽车AI感知芯片的发展机遇。

然而，在自动驾驶汽车的量产尚未崛起时，这一航道的玩家，仍然要靠ADAS去生存。

自动驾驶芯片的演进有两种套路，一种是英特尔（Mobileye）先从ADAS芯片入手，然后逐渐向高阶走，到自动驾驶。另一种像英伟达高举高打，做性能最强的GPU处理器。但在奥迪和特斯拉的量产车上用的都是像Parker、TK1这样的低端GPU型号。大家从不同的坡，爬同一座山。

在与客户沟通的过程中，李星宇发现，起初对方只需要简单的ADAS解决方案，而今年发现客户要求变成更加全面的ADAS，还增加了对车内驾驶人监控的需求。Uber、滴滴顺风车等致命事件后，业界已经形成共识：不仅需要对车外的感知，对车内驾驶员的感知也成了必选项。

一件东西不可能适配所有的需求。客户定制化的需求也是一种新机会。每家车厂对传感器的要求和针对场景不同，各个地区之间差异明显。北美与中国的驾驶环境有差异，固定的解决方案不能满足差异化的需求。以中国驾驶环境为例，自动驾驶在高速路上并非高频需求。而在低速拥堵的场景和泊车的场景，是国人对自动驾驶的高优先级诉求。对于中国特色的驾驶场景，需要开发新的解决方案，这也给初创企业带来新的机会。

前路在哪里？

未来汽车芯片行业如何做强？刘法旺建议，由于汽车产业的带动效应大，国家可以考虑通过集成电路大基金等加大对汽车芯片研发企业的支持力度，同时引导社会资本加大对汽车芯片研发企业的投入。此外，引导芯片企业加强与主机厂、核心零部件供应商的对接，围绕应用需求找准产品定位，寻求差异化竞争，加快推进商业化应用。

刘法旺进一步表示，首先，采用系统工程方法进行顶层规划，优先做到总体可控，进而逐步实现自主可控。其次，围绕产业需求，加强资源对接和整合，寻求差异化竞争，加快推进商业化应用。最后，加强人才引进和培养，聚焦芯片安全，建立车规级芯片的标准体系及测试规范。

“企业要有国际视野，坚持最高的全球标准要求自己，必须赢在世界，才算真正掌握核心技术。”李星宇认为，宁德时代是中国少有的掌握核心技术的现象级公司，因为它一开始就坚持最高标准，主攻宝马这样的顶尖客户。“你会跟你的竞争对手越来越像，把自己的对手定位于谷歌、Intel，你就会吸引到最顶尖的人才，做出最好的产品。”

目前，国产芯片已经率先在消费领域取得突破，华为海思的麒麟芯片是其中的典型代表。未来国产化芯片的应用将逐渐从消费领域慢慢向等级更高的工业领域或汽车行业迈进。王云建议，要加强产业链协同，发挥产业链帶动作用。国家也逐渐在项目上给予一定的支持和引导。2018年1月，国家发改委公布了《智能汽车创新发展战略》，四次提及芯片。这意味着，国家意识到芯片的重要性。如果总是采用进口芯片，也会容易被人卡脖子。

核心技术的打磨需要时间，正如航空发动机一个型号的定型至少需要15年，这是客观规律。在经济转型、新旧动能转换大背景下，如何突破核心技术，也考验着政策制定者、产业界、金融界的眼光和智慧。

电池智能管理保护芯片的突破

电池智能管理保护芯片作为电池组和电池管理系统（BMS）以及驾驶者之间沟通的桥梁、关键衔接件，是保证电池安全可靠和充分发挥电池能力的核心芯片。目前我国缺失BMS芯片核心设计技术，这一领域完全被国际公司所垄断，导致我国BMS车载芯片全部依赖进口。中科院微电子所实现了电池组智能管理芯片核心技术的突破，成为国内首家也是唯一一家推出该系列化芯片产品的机构。

针对电动工具、电动自行车和新能源电动车市场，中科院微电子所自主研发了系列多节锂电池管理芯片，部分芯片已实现了小批量量产。此外，中科院微电子所与深圳市德赛微电子技术有限公司合作研发的单节锂电池管理芯片已于2015年实现量产出货，截至目前累计出货1亿颗。