离开芯片 汽车寸步难行？ 带你了解我的“芯”

李文慧

近日，大众、东风本田、广汽本田等车企均被传存在芯片短缺，影响生产的情况。

中国汽车工业协会副秘书长兼行业发展部部长李邵华在接受媒体采访时表示，此次媒体集中报道的芯片供应短缺问题是真实存在的。

芯片是什么，它为何如此重要，甚至能决定汽车的产量？

世界上最袖珍的“房子”

芯片，又被称为集成电路、微电路、微芯片。用电子学的术语来讲，它是一種将电路（主要包括半导体设备，也包括被动组件等）集中制造在半导体晶圆表面上的小型化方式。

以人类做类比，芯片不是“心”，更像是“大脑”，是汽车、电脑、手机和其他数字电器不可缺少的一部分。

那芯片又是如何工作的呢？如果用一个粗浅的例子来形容芯片工作原理，那就是“盖房子”，即使这是世界上最精细、最袖珍的“房子”。

要想建造一栋房子，首先需要设计图纸，要知道房子建设的目的、用途，房间数量，每个房间的布局等，芯片也是如此。

以常见的IC（Integrated Circuit集成电路）芯片为例，设计师首先要确定芯片的目的、效能为何，对大方向做设定，随后还要察看有哪些协定要符合。

确定符合协定后，就是确定设计芯片的细节了。简单地说，就是写代码、改代码。

在 IC 芯片中，便是使用硬体描述语言（HDL）将电路描写出来。常使用的 HDL 有 Verilog、VHDL 等，同时还要检查程式功能的正确性并持续修改，直到它满足期望的功能为止。

如何将HDL转化到硬件中去，就相当于是如何将设计草图纸转化成精确的设计图纸一样，这时候就要喜提一个强大的电子设计自动化工具EDA Tool了。

在电脑上将HDL CODE转入到EDA Tool中，一份能实现设计图景的电路图就出现了。

这之后，还要进行电路布局与绕线、形成光罩、叠成芯片，基本相当于“盖房子”的施工阶段。

总而言之，制作芯片是十分复杂的过程，其中晶圆制作、封装等过程就不一一赘述了。

强大的IGBT芯片

在汽车领域，MCU芯片的作用至关重要。MCU芯片是Microcontroller Unit 的简称，中文叫微控制器，俗称单片机，是把CPU的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

有业内人士介绍称，本次全球供应短缺的MCU芯片主要分为两类：一类是应用于ESP（电子稳定控制系统）的MCU。在市场中，一般中高端车型都会配备ESP，它是汽车主动安全系统的一部分，能起到防侧滑作用。另一类则是ECU（电子控制模块）中的MCU，ECU广泛应用于汽车各控制系统中。

而在新能源汽车领域，半导体芯片IGBT才是那个最重要的芯片。IGBT芯片属于功率半导体芯片的一种，IGBT的英文为Insulated Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极晶体管。

IGBT芯片负责交流直流转换、高低压转换，决定了整车的功率释放速度和能源效率。因此，IGBT芯片可以让电机在瞬间爆发巨大能量，也能瞬间减少输出，还能根据用电需求对电机变频调速，降低能耗，增加续航，被称作是电机驱动系统最核心的元件。

半导体芯片应用广泛，包括应用于电脑和各种移动终端中核心计算芯片的逻辑半导体，应用于手机的RAM、ROM等的存储半导体，以及广泛应用于汽车、高铁、电力行业的功率半导体。

作为半导体开关之一，IGBT是能量变换和传输的核心零件。常见的强电只有50Hz交流电，变压器只能改变它的电压。有了IGBT这种开关，就可以通过电路设计和计算机控制，改变交流的频率，或者把交流变直流。

如果从功能来看，我们可以将IGBT理解为电路开关，非通即断。它就像家里的电灯开关，只不过是由电信号控制，能承受几十到几百伏电压、几十到几百安电流的强电，每秒钟开关频率最高可达几万次。

IGBT芯片如此重要地影响着新能源汽车的生产，但幸运的是这些领域的车企正在积极自主研发芯片。早前比亚迪公关总监杨昭曾告诉《新能源汽车报》记者，IGBT芯片是仅次于动力电池的组件，比亚迪一直在新能源电池、芯片等方面有一整套产业链，不仅可以充分自给，还有余量外供。此外，蔚来、小鹏、理想等造车新势力也表示芯片短缺对其影响不大。