汽車電動化與智能化滲透率的極大提升，無疑給芯片產(chǎn)業(yè)鋪設(shè)了一條“量價齊升”的黃金賽道，國產(chǎn)汽車芯片也迎來發(fā)展的窗口期。然而，汽車芯片巨大增長潛力背后，依舊是國產(chǎn)化率低下的嚴(yán)峻形勢，某些高端芯片自給率甚至不足1%，產(chǎn)業(yè)鏈短板十分明顯。

那么，芯片產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化之路走了這么久，最大痛點到底在哪？在業(yè)界給出一個相對明確的答案的同時，又要如何去解決？

汽車芯片量價齊升，區(qū)域化產(chǎn)業(yè)集群成趨勢

十年前，國內(nèi)專注車載芯片的企業(yè)寥寥可數(shù)；十年后的今天，成百上千相關(guān)企業(yè)涌現(xiàn)。從“坐冷板凳”到炙手可熱，汽車芯片為何在這幾年突然大熱起來？背后答案是毋庸置疑的：得益于智能電動汽車產(chǎn)業(yè)的“井噴式”發(fā)展。

2011年，國內(nèi)新能源汽車年銷量僅在千輛級別，而光是今年1-10月銷量已經(jīng)達(dá)到728萬輛。

都說電動化是汽車的上半場革命，智能化則是決定車企未來終點的下半場決賽。而決定智能化的關(guān)鍵之一，就是底層芯片。汽車智能化程度越高，對芯片的性能、制程、功耗要求等就越高。

按照業(yè)界統(tǒng)計，電動智能汽車的單車芯片搭載量已從燃油車的300-500顆增至1000多顆，預(yù)計L4級自動駕駛汽車單車使用量將超3000顆芯片。在價值量上，根據(jù)最新發(fā)布的《汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2023）》，當(dāng)車輛達(dá)到L3級、L4/L5級自動駕駛，大算力智能芯片、傳感器芯片、控制芯片等增加將帶動單車芯片使用價值量分別額外增加630美元、1000美元。

該報告數(shù)據(jù)進(jìn)一步顯示，2022年我國汽車芯片市場規(guī)模為167億美元，預(yù)計到2030年將達(dá)到290億美元，年需求量將超過450億顆，全球的市場增量還將更大。

圖片來源：中國電動汽車百人會截圖

面對如此增量前景，不可忽視的卻是日益復(fù)雜的國際環(huán)境和頻發(fā)的黑天鵝事件，由此所喚醒的是各國對構(gòu)建本土安全、有韌性的供應(yīng)鏈的重視。尤其是疫情期間因“芯片荒”引發(fā)的汽車停產(chǎn)危機(jī)仍是行業(yè)揮之不去的陰影。

中國電動汽車百人會副秘書長徐爾曼談到，芯片短缺導(dǎo)致全球主要國家和地區(qū)更加重視自主產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，全球半導(dǎo)體專業(yè)化分工受沖擊，區(qū)域化產(chǎn)業(yè)集群成為趨勢。為搶占市場先機(jī)，包括歐美日韓等在半導(dǎo)體領(lǐng)域本就擁有優(yōu)勢地位的國家，正在通過大額補(bǔ)貼的方式推動芯片制造產(chǎn)能的本土化。

同時伴隨大國博弈加劇，中國高端芯片發(fā)展受到的掣肘也日益凸顯。“隨著智能汽車的發(fā)展，這種高端制程所依賴的智能芯片將成為未來中美貿(mào)易的抓手。目前對我國來說，汽車芯片從產(chǎn)能角度以及未來智能化發(fā)展角度看，汽車芯片將成為未來供應(yīng)鏈發(fā)展巨大的潛在風(fēng)險環(huán)節(jié)。”清華大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系教授李兆麟表示。

由內(nèi)向外突破，芯片國產(chǎn)化的必經(jīng)之路

在本土產(chǎn)業(yè)鏈升級過程中，汽車芯片一直是行業(yè)短板所在，“卡脖子”命脈受國外巨頭左右。要實現(xiàn)真正擺脫對外依賴，加強(qiáng)自主化水平，除了上述外在因素，由內(nèi)突破的難點究竟在哪？業(yè)界也一直在追問這個問題。

一直以來，芯片是一個高度分工、高度集中的行業(yè)。全球汽車芯片市場以及產(chǎn)業(yè)鏈條面臨“三高”挑戰(zhàn)：高風(fēng)險性、高不確定性和高脆弱性，此三大挑戰(zhàn)在疫情之后表現(xiàn)尤為突出。事實上，也是在缺芯之后，主機(jī)廠和芯片廠之間的溝通壁壘才明顯被打破，傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)焦?yīng)鏈結(jié)構(gòu)也轉(zhuǎn)向了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

長城資本上海總經(jīng)理、長城汽車芯片產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部部長貢璽指出，在經(jīng)歷缺芯之前，主機(jī)廠和芯片廠之間幾乎沒有聯(lián)系，缺芯把兩個圈之間的溝通帶到一個非常緊密的狀態(tài)。主機(jī)廠下場造芯，也變得層出不窮。

但是“全國大部分主機(jī)廠背景孵化出來的芯片公司幾乎都是Fabless公司，不太涉及到芯片制造環(huán)節(jié)，本質(zhì)來講，如果不涉及制造，缺芯的本質(zhì)原因并沒有被解決，該缺的時候還會缺。”他表示，此前缺芯的原因之一，就是因為“晶圓廠不愿意把產(chǎn)能分給汽車行業(yè)，即使分給汽車行業(yè)，也不愿意分給40nm以后的‘落后’制程。”

制造端能力的不足其實也是整個國內(nèi)汽車芯片產(chǎn)業(yè)的縮影。徐爾曼也指出，目前國內(nèi)汽車芯片產(chǎn)業(yè)不僅在邏輯芯片制造工藝和能力上不足，模擬類芯片的產(chǎn)品覆蓋和制造端均存在短板，還有很多領(lǐng)域存在著卡脖子的現(xiàn)象。

從芯片的全產(chǎn)業(yè)鏈角度看，國內(nèi)在EDA工具、IP核、半導(dǎo)體設(shè)備等關(guān)鍵環(huán)節(jié)對外依賴度非常高，尤其是最核心的光刻機(jī)，國內(nèi)與國際先進(jìn)水平相比有相當(dāng)大的差距，車規(guī)級晶圓產(chǎn)能也存在著較大的短板。

“國內(nèi)真正缺乏的是包括用于汽車芯片的55nm到14nm制程，以及未來用于自動駕駛芯片的高端制程。”李兆麟補(bǔ)充談到。

業(yè)界普遍認(rèn)為，盡管汽車芯片整體對制造水平的要求低于手機(jī)、電腦等消費電子類產(chǎn)品，但是車規(guī)級芯片對性能、可靠性能和車規(guī)驗證等方面要求極高，并且投資回報周期長，短期內(nèi)產(chǎn)能很難大幅度提升，產(chǎn)能供需就容易出現(xiàn)不匹配。換句話說，整個車載芯片，從芯片廠商到主機(jī)廠商沒有形成完整閉環(huán)，也是目前較大的供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)。

聚焦到整個汽車產(chǎn)業(yè)鏈，粵芯半導(dǎo)體戰(zhàn)略產(chǎn)品與市場副總裁趙斌補(bǔ)充道，“整個產(chǎn)業(yè)最大的一個痛點，是車載半導(dǎo)體中Tier 2的部分被國外IDM公司壟斷。國外的IDM公司實力非常強(qiáng)，前五名市占率占到50%左右，前十名占70%。”他指出，即使是國內(nèi)車載半導(dǎo)體做得最好的功率半導(dǎo)體，占有率不到10%，在Tier 2這一環(huán)節(jié)實力仍非常微弱。

貢璽也特別強(qiáng)調(diào)，一個能夠做Tier 2的Tier 1才是好的Tier 1。他指出，“（汽車）電子板塊的純利潤率、凈利潤率居然比打鐵的低，摩爾定律干不過打鐵的，這是一件很反常的邏輯。為什么這樣？這恰恰說明中國大部分的汽車電子Tier1是沒有核心的Tier2能力。”

以汽車電子巨頭博世為例，在2010-2020年全球汽車零部件排名中，十年內(nèi)前兩名到前九名的Tier 1位次在不斷變化，然而博世一直占據(jù)第一名的位置。貢璽認(rèn)為這跟其能做底層的芯片很有關(guān)系。“博世的汽車電子事業(yè)部，不僅要負(fù)責(zé)審核所有進(jìn)入博世供應(yīng)鏈的器件的可靠性，另外還會自研芯片。”

圖片來源：博世

此外，包括標(biāo)準(zhǔn)體系、測試平臺的不健全，技術(shù)能力研發(fā)不足，關(guān)鍵產(chǎn)品缺乏應(yīng)用，車規(guī)工藝缺乏積累，生態(tài)建設(shè)不足等方面，都是汽車芯片國產(chǎn)化所面臨的阻礙。進(jìn)一步來說，這些也是制約汽車芯片發(fā)展或者汽車產(chǎn)品走出去的重要環(huán)節(jié)。

芯片國產(chǎn)化跑出“加速度”

可以看到，目前中國在整個新能源汽車市場已經(jīng)處于領(lǐng)先地位，但是也面臨著芯片產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化進(jìn)一步迭代升級的問題，并且這個問題在短期內(nèi)難以一蹴而就。

正如貢璽所言，“汽車電子只要是半導(dǎo)體，它的國產(chǎn)化滲透速率和時間軸以及夾雜政治之間的因素，這個時間軸拉得更長，可能是一個未來10年到20年汽車產(chǎn)業(yè)的邏輯。”

但是同樣可以看到的是，雖然國內(nèi)較美日歐等半導(dǎo)體強(qiáng)國仍有較大差距，隨著國內(nèi)新能源汽車行業(yè)發(fā)展蒸蒸日上，本土芯片也在跑出“加速度”。

徐爾曼指出，目前國產(chǎn)汽車芯片應(yīng)用圍繞智能駕駛和智能座艙計算芯片和增量傳感器芯片、電源芯片等，實現(xiàn)了較大的突破，整體的國產(chǎn)化率從過去不到5%，現(xiàn)在上升到10%左右。

杰發(fā)科技首席技術(shù)官李文雄也表示，中國汽車芯片企業(yè)正在慢慢縮短與傳統(tǒng)國際大廠的差距。最早英偉達(dá)、高通的芯片基本上壟斷了95%以上的市場，目前國內(nèi)的華為、地平線J2、J3和J5芯片、黑芝麻A1000芯片都開始走向市場，甚至打入全球OEM和Tier1供應(yīng)商體系。

包括上文提及的功率器件，是國產(chǎn)化替代進(jìn)程較快的領(lǐng)域，根據(jù)貢璽給出的數(shù)據(jù)，硅基IGBT已經(jīng)達(dá)到30%左右的國產(chǎn)化率。2023年上半年，比亞迪半導(dǎo)體排名第一名，180萬輛車中約有100-110萬輛使用自家IGBT模塊，后面依次是英飛凌、中車時代等，前十名里面有一半以上是中國的公司。

特別是以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體，得益于新能源汽車的爆發(fā)性增長，車企越來越多地使用碳化硅器件，但全球的產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟，對于中國來講，在這個高速發(fā)展的市場驅(qū)動下，有望在碳化硅領(lǐng)域出現(xiàn)彎道超車的機(jī)會。“電池電壓越來越高，那么下一代核心技術(shù)是什么？碳化硅+800V電壓平臺。”廣東芯粵能半導(dǎo)體有限公司副總裁相奇直言。

此外，像是模擬芯片，受制程迭代推進(jìn)影響較小，迭代速度沒有那么快，在這個環(huán)境下，也是國產(chǎn)芯片的機(jī)會。

圖片來源：博世

總體上，芯片賦能汽車已成為決定汽車生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。汽車行業(yè)電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展趨勢是非常確定的，國產(chǎn)替代的大趨勢也是不可逆的。主機(jī)廠、Tier 1對芯片供應(yīng)商的實力、產(chǎn)品質(zhì)量的表現(xiàn)，也已經(jīng)過了“放水養(yǎng)魚的階段”，要求越來越高。同時，供應(yīng)保障、完整的產(chǎn)品覆蓋能力，以及靈活性服務(wù)、定制化開發(fā)、系統(tǒng)級理解，也都是芯片供應(yīng)商走得更遠(yuǎn)的關(guān)鍵因素。

站在巨大的行業(yè)發(fā)展紅利面前，李兆麟建議，國產(chǎn)汽車芯片一是要加強(qiáng)基礎(chǔ)能力建設(shè)；二是要從國家頂層設(shè)計和行業(yè)兩方面制定標(biāo)準(zhǔn)；三是要解決應(yīng)用的問題，構(gòu)建中國開源開放的汽車應(yīng)用環(huán)境。

相奇也呼吁，現(xiàn)階段出現(xiàn)了非常好的機(jī)會進(jìn)行較快的國產(chǎn)替代，主機(jī)廠和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)商要協(xié)同合作，把產(chǎn)業(yè)鏈做起來。國產(chǎn)芯片只有規(guī)模上車，才有機(jī)會迭代升級。

“最大的汽車市場在中國，最快速的技術(shù)創(chuàng)新和變革的引擎在中國，成長最快的下游客戶也在中國。中國的芯片廠商立足于中國這樣一個創(chuàng)新的土壤，最有優(yōu)勢能夠去和下游合作伙伴緊密配合，共同面向未來做一些自主定義、自主創(chuàng)新的產(chǎn)品。這可能才是面對市場競爭最終的解決辦法。”納芯微電子創(chuàng)始人、董事長、CEO王升楊樂觀談到。
    信息來源：蓋世汽車