难解的“芯”事

文 AO记者 陈秀娟

4大短板凸显，“中国芯”如何突围？

在汽车智能化、网联化、电动化趋势推动下，全球车规级芯片市场需求量持续增大，然而近两年受新冠疫情及地缘政治等多重因素的影响，车用芯片一直处于短缺状态。作为全球最大的汽车市场，我国在这场“缺芯”潮中首当其冲受到影响，中国汽车业“芯事”堪忧。

这场“缺芯”潮还会持续多久？突围之道又是什么？

芯片短缺还将持续数年

对于芯片市场的预判，博世（中国）投资有限公司执行副总裁徐大全在“2022中国汽车产业峰会”上的观点是：“‘缺芯’已持续近两年，目前整体情况没有完全改善，供应仍然紧张，明年的预测也不太乐观。”

之所以作出这样的判断，徐大全给出的理由是：由于此前存在判断误差，芯片供应商在2021年才意识到问题并进行调整，但生产周期需要2-4年时间，因此，全球车规级芯片的产能和需求错位从周期的角度无法解决。

无独有偶，在日前召开的“全球智能汽车产业峰会”上，中国电动汽车百人会副理事长兼秘书长张永伟也表达了类似的观点。张永伟指出，虽说当前汽车芯片短缺有所缓解，但仍处于供应偏紧状态。“由于晶圆产线建设周期需要2-3年，未来3年，汽车芯片所依赖的55/65nm及以上制程晶圆产线投资力度仍较小，汽车芯片短缺还将持续数年时间。”

数据显示，2022年全球晶圆厂开工数量为33个，2023年按规划预计开工28个，其中1/3可以为汽车提供芯片产能。但多数新增产能仍处在建设爬坡期，汽车芯片专门的晶圆厂少之又少，所以，产能缓解仍然面临瓶颈。

而据麦肯锡（上海）咨询有限公司全球董事合伙人管鸣宇介绍，中国大陆目前仅能满足90nm芯片的需求，即便到2026年，28nm及以下芯片的缺口仍会存在。

4大短板凸显

与缺口相对应的是，汽车芯片的需求量越来越大。

数据显示，2022年我国汽车智能化渗透率超过30%，2030年这个比例有望达到70%。从智能化速度判断，汽车芯片的需求将出现爆发式增长。据悉，一辆传统燃油车的单车芯片用量大约为300～500个，到电动智能时代这一数字将超过1 000个，而到高等级自动驾驶时代，这一数字将会超过3 000个。

张永伟预计，到2030年，我国汽车芯片市场规模将达300亿美元，芯片数量需求大约为1 000亿～1 200亿颗/年。

张永伟强调，“缺芯”背后更为本质的问题是，当前我国汽车芯片的发展存在诸多桎梏，如高度依赖进口、全产业链面临技术短板、检测认证能力缺乏以及人才高度短缺等，都极大制约了国产汽车芯片的崛起。

具体看来，首先，我国芯片过度依赖进口。“现在汽车芯片国内供给度不到10%，换句话说，每一辆汽车90%以上的芯片都来自进口或者外资本土公司。这就决定了不论是小芯片，还是一些关键芯片，特别是智能芯片，需求量越大，瓶颈越高。”

第二，汽车芯片产业链存在技术短板。核心半导体设备市场、制造代工能力等仍然有很大的成长空间，现在我国有了14nm以上制程，最缺的是更先进的制程。

第三，车规级芯片测试和认证方面几乎处于空白。与消费芯片不一样，汽车芯片所要求的安全性越来越高。如温度，消费芯片的温控区间在0℃～125℃之间，而汽车芯片要达到-40℃～175℃的温控区间，而且振动要求是50G。这种特殊性决定了汽车芯片需要进行部件验证、系统验证、整车级测试等三级验证，而恰恰在汽车车规级芯片测试和认证方面，全球都处于起步阶段。

第四，人才短缺。我国集成电路（包括汽车集成电路和消费集成电路）总共有54万专业人员，到2023年，这一缺口将达到20万人。“这54万人基本分布在设计、制造和封测环节，20万人的短缺将严重影响行业技术发展和产业推进。”张永伟指出。

“中国芯”迫在眉睫

“缺芯”暴露了当前我国汽车产业链的供应弊端，在当前的形势下，我国芯片产业究竟该如何突围？

在中国电动汽车百人会理事长陈清泰看来，我国在芯片、软件等核心技术环境仍面临较大的“卡脖子”问题，必须加快提升核心技术自研能力，构建完整而成熟的产业链供应链生态。

张永伟的观点是，必须要加强全产业链核心环节的技术提升，建设汽车芯片标准、检测认证体系。同时，要加快国产芯片上车应用步伐，推进行业整合，培育龙头企业，带动行业发展。此外，要完善芯片产线和产能布局，支持多元商业模式。

据记者了解，目前，已有一些中国企业开启了汽车芯片的自主研发。比如2022年7月，比亚迪半导体投资1亿元，成立新的半导体研发公司；9月，中芯国际天津西青12英寸芯片项目正式开工；此外，以黑芝麻智能为代表的企业在相关产品上也有较大突破。

据黑芝麻智能科技联合创始人兼总裁刘卫红介绍，黑芝麻智能在打造自身核心竞争力上提出了新方案。首先，是在产品上打造芯片核心IP。目前黑芝麻共有两大IP，一个是车规级图像处理ISP，另一个是车规级神经网络加速器NPU，前者负责清晰成像，后者能提供高性能的神经网络计算能力。在芯片开发上，2023年，黑芝麻的华山三号芯片A2000将开始流片，目前算力已经超过250 TOPS，制程为7nm，计划匹配L3、L4功能。

刘卫红指出，目前，黑芝麻已经集齐了所有车规级芯片所需的安全性认证能力，而在当下，中国在车规级芯片安全性认证领域尚存有大片空白，大部分芯片企业认证较为困难。

从产品方案角度看，黑芝麻芯片从A1000开始，即可用800万像素支持单向行泊一体功能，随着黑芝麻SOP和MCU的结合，该功能将逐步覆盖至L2、L2+甚至到L3智能驾驶能力上。在技术迭代方向上，黑芝麻计划用两颗A1000芯片打造具备10V5R+雷达+地图多功能的自动驾驶域控制器，并在A2000芯片上实现终端计算，将座舱与行车打通在一起。

也有业内人士指出，当前MCU竞争格局稳定，以国际大厂为主，在AI芯片方面，国产厂商正实现加速追赶，如华为、百度等均有自主研发的新型AI芯片产品应用。

针对前不久美国限制向中国出口高性能GPU芯片的政策，华为智能汽车解决方案BU COO王军表示，高端芯片主要服务于高性能的数据中心的服务器，用于云端大规模AI训练，对自动驾驶的AI算法训练至关重要，断供产生的影响十分巨大。目前，华为已基于昇腾系列的AI处理器，打造面向“端、边、云”全场景的AI基础设施方案，实现从底层硬件、AI框架、训练平台到工具链的全栈自研。因此，王军呼吁，希望业界能共用昇腾系列系统，推动芯片供应国产化。

2030年，我国汽车芯片市场规模将达300亿美元。

除了稳定供应商货源外，记者注意到，由中国电动汽车百人会发布的《新一代汽车供应链痛点研究——车用半导体篇》白皮书报告写道，车用芯片国产化路径需要“三步走”：第一，行业需要与国内龙头企业联合构建完整权威的车规级半导体检测评价能力；第二，以检测评价为基础，帮助国内自主半导体企业达到完整的车规级要求；第三，行业组织需推动国内自主半导体企业进入国内外主流车企供应链体系。

无论如何，汽车芯片具有远超过消费电子和一般工业电子的技术要求，行业壁垒尤其高，要实现汽车芯片国产化供给，还有很长的一段路要走。