国产车规级芯片发展现状、问题及建议

2022-03-25武亚恒张弘胡凯吴志玲许江华

时代汽车 2022年6期

武亚恒　张弘　胡凯　吴志玲　许江华

摘要：据Auto Forecast Solutions（AFS）的最新数据显示，因全球“缺芯”加剧，截止8月29日，全球汽车累计减产达688.7W辆，日产、本田、福特、通用等车企相继发布停产或减产计划。面对紧缺的车规级芯片，国内厂商纷纷抢抓机遇，全面布局车规级芯片，以解决关键核心芯片“卡脖子”问题，打破国外垄断局面，全力保障我国汽车产业健康稳定发展。

关键词：车规级芯片 “缺芯” “卡脖子”

1 国内车规级芯片发展现状

全球车规芯片长期被美、欧、日/韩所垄断，受中美贸易冲突、新冠肺炎疫情、自然灾害等影响，已造成瑞萨、意法半导体、德州仪器等车规级芯片厂家出现不同程度停产或减产导致交期延长，当前车规芯片供需失衡，MCU缺货最为严重，交期甚至被拉长至24～30周，Tier1及整车厂均受影响。Tier1厂商如大陆、博世受到不同程度缺芯影响，下游整车厂，日产、本田、福特、通用等车企相继发布停产、减产计划;AFS预测，2021年全球汽车将减产810.7万辆。涨价几乎成了全球芯片行业的主旋律，台积电、三星、联电等半导体巨头再一次集体掀起涨价潮，对国内车厂的供应链管理体系将造成巨大影响。可见，大力发展自主可控的国产车规级芯片具有重大战略意义。

1.1 国产车规芯片发展的重要性

随着传统汽车向新能源汽车和智能网联汽车的发展，电动化、智能化、网联化、共享化的汽车需求更多车规级芯片且算力要求较高。当前，欧、美、日/韩为代表的发达国家分别占据37%、30%和25%的市场，长期垄断车规芯片行业。行业内TOP8企业占据60%以上市场份额，恩智浦、英飞凌和瑞萨名列三强，分别占据14%、11%和10%的市场份额。前瞻产业研究院统计，2020年汽车半导体市场规模约460亿美元，我国自主车规级芯片产业规模仅占4.5%，进口率超90%，核心器件包括MCU、电源、传感器、功率器件等多种芯片。自从汽车进入电控时代，一辆普通汽车至少安装40种芯片（MCU超70颗），高端车型需安装超150种芯片（MCU超300颗），且电控汽车具有节能、环保、效率高、噪声低等优点。据盖世汽车的数据，自2015年来，IEC（传统内燃机汽车）半导体单车价值增长23%，从338美元提升至417美元，而新能源汽车、自动驾驶汽车也带来全新增量机会。据盖世汽车统计，2019年MHEV（轻型混动车）单车半导体价值531美元，PHEV（插电混动车）为785美元，BEV（纯电动汽车）为775美元。

发展国产替代自主可控的车规级芯片，是保证汽车电子系统高安全、高可靠的重要关键核心。我国车规级芯片严重依赖欧美等海外市场，车规级芯片的供应链产业链的安全性、可靠性将直接影响我国汽车电子产业的发展;MCU是车规级芯片紧缺最严重的芯片，目前国产MCU厂商在汽车领域应用尚不多，且需通过严格的认证，如可靠性标准AEC-Q100、质量管理标準ISO/TS 16949、功能安全标准ISO 26262等。消费类芯片可容忍的产品寿命设计约2～3年，车规级芯片需10～15年;一款芯片通常需要2～3年完成车规认证后才能进入车厂供应链，一旦进入，一般要拥有长达5～10年的供货周期。一旦车规级芯片出现“缺芯”、断供等风险，将直接损害我国汽车电子产业健康发展。

1.2 国产车规芯片发展的可行性

三足鼎立，群雄逐鹿，汽车电子已成一条绕不开的赛道。过去几十年里，传统车企始终牢牢掌握汽车行业的话语权，但在一年前，国内新能源汽车赛道出现三类大玩家，一类是以理想、蔚来和小鹏为主的造车新势力;一类是以吉利、比亚迪、长城为主的传统民企;一类是以一汽、东风、长安等为主的国企。近期以华为、阿里、百度等为首的“造车新势力”加入新能源汽车行业，动作频频，或发布新车或公布汽车智能化解决方案，随着互联网、手机等行业巨头的参与，新能源汽车行业势必将掀起一场巨浪。

国家部委强烈支持车规级芯片产业发展。针对汽车芯片供应紧张问题，2月26日，工信部电子信息司和装备工业一司主办了汽车半导体供需对接专题研讨会，并发布《汽车半导体供需对接手册》，旨在解决汽车半导体的供应短缺问题。同日，科技部部长王志刚表示，将主要聚焦集成电路、软件等领域的一些关键核心技术和前沿基础研究，利用国家重点研发计划等给予支持。3月1日，工业和信息化部总工程师、新闻发言人田玉龙表示，芯片产业需要在全球范围内加强合作，共同打造芯片产业链。3月24日，工信部党组成员、副部长辛国斌指出，“汽车芯片是关乎产业核心竞争力的重要器件，需要统筹发展和安全，坚持远近结合、系统推进，提升全产业链水平，有力支撑汽车和半导体产业高质量发展”。3月29日，针对近期汽车显示屏供应短缺的最新情况，装备工业一司、电子信息司提出，汽车协会和液晶协会要搭建供需对接平台，汽车企业和显示屏企业要建立战略合作关系，双方加强协同，努力缓解汽车显示屏供应紧张问题。

以车企车规芯片国产化需求为牵引，依托国产半导体产业基础，大力发展国产车规级芯片。我国巨大的汽车市场为车规级芯片发展提供重大机遇，据统计，2020年全球汽车销量为7680万辆，国产汽车销量为2531万辆，占比接近33%，庞大的汽车市场将催生海量的汽车芯片需求。比亚迪、吉利、上汽、长安等整车及设备厂商已有车规级芯片国产化需求，将牵引国内汽车电子产业发展。国内车规级芯片厂商已具有一定产业基础， MCU领域的兆易创新、北京君正、全志科技、中颖电子等，IGBT领域的比亚迪半导体、中车时代电气、斯达半导、士兰微等，MEMS领域的韦尔股份等，封测领域的长电科技、华天科技、通富微电等。国内车规级芯片厂商基本具备车规级芯片的材料、设计、制造、封测、设备等全产业链服务平台，形成了一定的产业基础，但在部分高端材料、EDA工具及IP、高端工艺、制造设备等方面仍存在短板。同时国家大基金（一期募资1387亿元、二期募资2000亿元）大力支持中国发展集成电路产业的发展，支持集成电路龙头企业做大做强，私募资本也闻风而来。因此在国家政策的支持下，通过加大国有资本和社会资本的投入，依托国内半导体产业基础，大力发展国产车规级芯片具有十分的可行性。

2 国内车规芯片发展存在问题

中国是全球最大的单一汽车消费市场，电动化、智能化、网联化、共享化的发展趋势将推动国内车规级芯片的数量猛增，国产化车规级芯片已有一定的产业基础但仍存在一些问题：

2.1 国内车规芯片产业链分散、产品种类分散，使得国内车规级芯片企业难以发展壮大

国外车规级芯片龙头企业多采用IDM模式，集芯片设计、制造、封装、测试等全产业链一体化，芯片产品线丰富，功能覆盖面广，能够为客户提供多样化、系统化的解决方案，如英飞凌车规级芯片多达2000多种，广泛应用于车身控制、自动驾驶控制、视觉传感等领域。国内大部分车规级芯片公司多采用Fabless（无工厂芯片供应商）或Foundry（代工厂）模式，规模较小、产业分散，技术和资金难以形成合力。目前国内通过车规级认证的芯片企业及芯片产品均较少，其稀疏的芯片产品线也难以为客户提供完整的解决方案。

2.2 车规级芯片的特殊技术、工艺要求挡住厂商进入车企的步伐

一是车规级芯片比消费级芯片的技术门槛要求更高，需满足温度、振动、电磁干扰、长使用寿命等要求，还要通过可靠性标准AEC-Q100、质量管理标准ISO/TS 16949、功能安全标准ISO26262等严苛的长周期认证，大部分芯片企业尚不具备转型进入能力;二是微控制器芯片、功率半导体芯片、模拟芯片等车规级芯片一般采用40nm、55nm等制造工艺，工艺先进性不足，芯片企业难以产生转型进入的动力;三是车规级芯片具有种类多、用量小、单价低的特点，短期内难以形成规模效应和高额利润。

2.3 下游企业拉动不足、车规级芯片国产化率低，国内汽车供应链自主可控能力不足

一方面，传统汽车领域一级系统供应商与二级芯片供应商开发协同效应显著，供应链格局较为稳定，新兴企业难以跻身。国内车规级芯片厂商应用规模小，无法实现自我造血，也无法在整车应用中检验芯片性能，制约芯片的迭代升级。另一方面，汽车行业为快速推出高性能换代产品，普遍倾向采购国外先进芯片产品，导致国内同类芯片失去机会。

3 国内车规级芯片发展建议

为了助推国内车规级芯片大力发展，解决国内车规级芯片产业发展中产业链供应链的稳定性和安全性问题，提出以下几点建议：

打破传统供应链层级，构建产业发展“芯”生态。通过需求端和供给端深度融合，依托市场需求，针对急需且技术门槛较低的芯片，优先开展国产替代，解决短期内芯片供应不足问题，同时不断提升国内车规级芯片能力建设;针对高门槛芯片，设立整车、系统、零部件、芯片等重大联合攻关专项;鼓励整车企业联合投入或建立产业联盟，分梯次梳理汽车行业中长期车规级芯片需求，引导芯片企业有针对性的开展研发制造;出台产业引导相关政策，针对使用国产化芯片的整车企业开展“首台套”补贴等制度，带动产业链上游发展，加强产业链上下游间耦合度，构建产业发展“芯”生态。

依托国内功率器件和SOC芯片产业基础，围绕重点优先发力。国内功率器件领域具备一定技术积累和市场规模，应加大推广力度、扩大市场占有率;智能汽车快速发展，国内在高算力計算芯片、车规级通讯芯片等领域起步早、技术成熟度高，具有先发优势，应加大产业扶持力度，培育龙头企业;加快智能汽车产品转型升级，整车企业与国内芯片企业强强联合，积极谋划布局下一代国产车规级芯片。

抢抓新兴市场机遇，持续做强做大龙头企业。通过收购兼并、互补融合等举措快速提升行业核心竞争力，推动符合车规级芯片制造企业的产线改造和能力提升，探索建立IDM生产模式，打造行业龙头企业。加强产学研用协同创新，把技术创新突破与市场规模效应有机结合;加大研发投入，挖掘和转化高校及科研院所的先进科研成果;加强知识产权布局，加大高校、科研院所对集成电路人才的培养和车规关键核心技术攻关，鼓励具备先进技术的企业优先发展;打造国家级车规测试验证平台，建立健全车规级芯片的标准法规技术体系和认证体系。

4 总结

面对全球车规级芯片“缺芯”的局面，大力发展自主可控的国产车规级芯片既是机遇也是挑战。虽然国产车规级芯片的产业发展存在不少短板，在供应链的稳定性和安全性方面存在较多风险等问题，但是在国家部委的强烈政策支持下，依托国内半导体产业基础，通过建立健全车规级芯片的标准法规技术体系和认证体系、建立健全国内车规级芯片的供应链产业链的保护机制、加强核心技术联合攻关等手段，发展国产车规级芯片，定要沉下心志、耐住寂寞、保持定力，才能为中国汽车产业平稳健康发展提供有力支撑。

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