中国汽车芯片4大挑战和6条建议
来源:IC咖啡发布时间:2022-12-28973浏览
询问 AI芯片已成为全球主要经济体的必争之技。
“最近，美国拉动台积电先进制程到本国设厂，将投产4纳米、3纳米，甚至包括2纳米晶圆厂。日本、欧盟和韩国都把芯片作为国家战略来推动实施。”
“芯片之间的竞争不仅仅决定汽车产业的竞争力，也决定未来各个主要经济体的国家竞争力。这个领域的竞争格局已经基本形成，因此，改变现有芯片格局存在巨大难度。”
“现在，汽车芯片国内供给度不到10%，也就是每一辆汽车90%以上芯片都是进口或者在外资本土公司手中。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，未来需求越来越大，其瓶颈越来越高。”
在全球智能汽车产业峰会（GIV2022）上，中国电动汽车百人会副理事长兼秘书长张永伟，就全球汽车芯片发展趋势以及中国汽车芯片面临挑战发表主题演讲时如是说。
张永伟认为，中国汽车芯片面临四方面挑战。一是，摆脱进口依赖是当务之急。二是，汽车芯片产业链存在技术短板。三是，汽车芯片面临严格检测认证。四是，人才短缺。
汽车芯片的组成远远超出任何一个智能终端，包括手机。
从目前来看，按照功能，汽车芯片大概分为九大类，包括很小的芯片，比如在传感和驱动方面的；也包括很大的芯片，特别是智能芯片和计算芯片。九大类芯片下面又分了若干个子类。
每辆智能化程度偏高的单车，芯片数量都在1000个以上。
由于汽车还是相对分布式的电子电气架构，所以，每个不同的控制域或者控制单元都由一些相对独立的芯片组成，在分布式架构下汽车芯片显得非常多。
随着汽车电子电气架构越来越向集中式方向发展，芯片数量可能会减少，但对性能的要求会越来越高，尤其是对算力要求非常高。
目前，这些芯片主要应用在五个方面：动力系统、智驾系统、智能驾舱系统、汽车底盘和车身控制方面。
不同芯片在不同应用系统当中都有施展功能的空间。特别是控制芯片，这五个领域都在使用。MCU（Micro Controller Unit，微控制单元）、SOC（System on Chip，系统级芯片）芯片在每个系统都有使用。此外，计算芯片、传感芯片使用范围也越来越大。
从全球汽车芯片发展趋势看，今年汽车芯片短缺有所缓解，但供应相对偏紧的状态还会持续较长一段时间，主要是产能过慢。近3年的芯片短缺使全球汽车产量减产约1500万辆，中国减产超过200万辆。
数据显示，2022年全球晶圆厂开工数量33个，2023年按规划预计开工28个，其中1/3可以为汽车提供产能。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甚少，所以产能缓解仍然面临瓶颈。
这也决定了汽车芯片虽然对最先进制程要求不高，但成熟制程产能不足仍是常态。
从需求看，汽车芯片的需求量确实越来越大，但缺口也越来越大。
2022年我国汽车智能化渗透率超过30%，2030年这个比例会达到70%。从智能化速度判断，对芯片需求出现一个爆发式增长态势，单车芯片300~500个，到电动智能时代就超过1000个，而高等级自动驾驶会超过3000个。
所以，到2030年，我国汽车芯片市场规模将达300亿美元，数量应该在1000亿~1200亿颗/年。
晶圆占整个价值的2.5%，主要分布在日本、欧盟和中国台湾。制造设备和封测设备大约占16%，主要分布在欧美日。
设计环节占比最高，约30%，美国、韩国、日本和欧盟占据汽车芯片设计高端市场。制造工厂在整个价值链中占比最高，先进制程主要分布在美国、韩国和中国台湾地区。封测场中国占据部分份额。
总体看，改变现有芯片竞争格局确实面临巨大难度。迈过芯片这道坎是我国必须要解决的问题，我们面临以下系列挑战。
挑战一，摆脱进口依赖是当务之急。
现在，汽车芯片国内供给度不到10%，也就是每一辆汽车90%以上芯片都是进口或者在外资本土公司手中。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，未来需求越来越大，其瓶颈越来越高。
挑战二，汽车芯片产业链存在技术短板。
EDA工具市场、核心半导体设备市场、制造代工等仍然是短板。现在我国有了14纳米以上制程，最缺的是更先进的制程。
挑战三，汽车芯片面临严格检测认证。
与消费芯片不一样，汽车芯片安全性越来越高。比如温度，消费芯片在0℃~125℃之间，而汽车芯片要却达到负40℃~175℃温控空间，而且振动要求是50G。这种特殊性决定汽车芯片需要三级验证——部件验证、系统验证、整车级测试，这三级测试缺一不可。恰恰在汽车车规级芯片测试和认证方面，我国几乎是空白，全球也刚刚起步，但中国明显处于短板。
挑战四，人才短缺。
我国集成电路人员，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年缺口有20万人。这54万人基本分布在设计、制造和封测环节，20万人短缺将严重影响行业技术发展和产业推进。
人才短缺已经成为技术背后巨大的瓶颈。
基于以上种种挑战，对推动我国半导体产业进一步发展，从汽车芯片角度有以下建议。
建议一，全产业链进行技术提升。
必须加强我国汽车芯片在设计、制造、封测、工具链、关键材料、核心设备等全产业链技术提升，只有补齐木桶短板，才无惧被卡，要集中攻关关键核心技术。可优先保障28纳米和40纳米成熟制程的产能，技术提升的同时增加芯片产能供给。
建议二，建立汽车芯片标准、检测认证体系。
比如建设具备完整车规检测能力的公共检测认证平台，与研究适用的标准、技术规范和检测验证体系相结合、互促进，用标准和测评支撑完成产品测试认证。
建议三，推动芯片上车。
国产芯片能不能在新环境下让国产汽车应用起来，这是我国在新时期推动汽车产业转型的一个战略性选择。这样既可以帮助芯片在应用中迭代、在迭代中完善，也可以帮助整车企业建立自己产能的备胎。
国产汽车用国产芯片已经成为必然选择，而且是紧迫行为。同时，还要推动芯片行业的整合，当前多而散的问题不利于我国芯片竞争力提升。
建议四，把产线抓起来，支持多元化商业模式。
成熟制程产线是近期和中远期的主要任务。先进制程产线14纳米、7纳米、5纳米当前依靠海外工艺，远期需要在本国建设扩大产能。
支持多元化商业模式。集设计与制造垂直一体化是目前及未来最有竞争力的模式，但是风险和投资都巨大。
长期我国需要拥有集设计与制造一体的芯片公司，短期可以支持一些芯片企业和制造企业建立共享IDM（Integrated Design and Manufacture，垂直整合制造）模式，或者支持一些企业建立虚拟IDM模式，通过联盟和协议方式走垂直一体化。
建议五，加大政策支持。
特别是财政、资金方面的支持，让那些产能不足的企业有一个稳定的支持空间，让那些做长时间研发的企业有一个稳定的投入机制。这种情况下，我国财政和金融手段必不可少。
建议六，解决好人才缺口问题，让人才成为支持我国芯片企业的重要保障。
汽车芯片和软件系统历来是我国的薄弱环节，但中国电动汽车百人会理事长陈清泰明确表示，我国汽车芯片设计已有快速进步，摘掉“卡脖子”枷锁前景可期。
“最近，美国拉动台积电先进制程到本国设厂，将投产4纳米、3纳米，甚至包括2纳米晶圆厂。日本、欧盟和韩国都把芯片作为国家战略来推动实施。”
“芯片之间的竞争不仅仅决定汽车产业的竞争力，也决定未来各个主要经济体的国家竞争力。这个领域的竞争格局已经基本形成，因此，改变现有芯片格局存在巨大难度。”
“现在，汽车芯片国内供给度不到10%，也就是每一辆汽车90%以上芯片都是进口或者在外资本土公司手中。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，未来需求越来越大，其瓶颈越来越高。”
在全球智能汽车产业峰会（GIV2022）上，中国电动汽车百人会副理事长兼秘书长张永伟，就全球汽车芯片发展趋势以及中国汽车芯片面临挑战发表主题演讲时如是说。
张永伟认为，中国汽车芯片面临四方面挑战。一是，摆脱进口依赖是当务之急。二是，汽车芯片产业链存在技术短板。三是，汽车芯片面临严格检测认证。四是，人才短缺。
基于这些挑战，他提出六大建议。其一，全产业链进行技术提升。其二，建立汽车芯片标准、检测认证体系。其三，推动本土汽车芯片上车。其四，把产线抓起来，支持多元化商业模式。其五，加大政策支持。其六，解决好人才缺口问题。
汽车芯片的组成远远超出任何一个智能终端，包括手机。
从目前来看，按照功能，汽车芯片大概分为九大类，包括很小的芯片，比如在传感和驱动方面的；也包括很大的芯片，特别是智能芯片和计算芯片。九大类芯片下面又分了若干个子类。
每辆智能化程度偏高的单车，芯片数量都在1000个以上。
由于汽车还是相对分布式的电子电气架构，所以，每个不同的控制域或者控制单元都由一些相对独立的芯片组成，在分布式架构下汽车芯片显得非常多。
随着汽车电子电气架构越来越向集中式方向发展，芯片数量可能会减少，但对性能的要求会越来越高，尤其是对算力要求非常高。
目前，这些芯片主要应用在五个方面：动力系统、智驾系统、智能驾舱系统、汽车底盘和车身控制方面。
不同芯片在不同应用系统当中都有施展功能的空间。特别是控制芯片，这五个领域都在使用。MCU（Micro Controller Unit，微控制单元）、SOC（System on Chip，系统级芯片）芯片在每个系统都有使用。此外，计算芯片、传感芯片使用范围也越来越大。
从全球汽车芯片发展趋势看，今年汽车芯片短缺有所缓解，但供应相对偏紧的状态还会持续较长一段时间，主要是产能过慢。近3年的芯片短缺使全球汽车产量减产约1500万辆，中国减产超过200万辆。
数据显示，2022年全球晶圆厂开工数量33个，2023年按规划预计开工28个，其中1/3可以为汽车提供产能。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甚少，所以产能缓解仍然面临瓶颈。
这也决定了汽车芯片虽然对最先进制程要求不高，但成熟制程产能不足仍是常态。
从需求看，汽车芯片的需求量确实越来越大，但缺口也越来越大。
2022年我国汽车智能化渗透率超过30%，2030年这个比例会达到70%。从智能化速度判断，对芯片需求出现一个爆发式增长态势，单车芯片300~500个，到电动智能时代就超过1000个，而高等级自动驾驶会超过3000个。
所以，到2030年，我国汽车芯片市场规模将达300亿美元，数量应该在1000亿~1200亿颗/年。
未来，包括现在，全球各主要经济体围绕芯片的竞争，已经成为国际技术竞争的核心。最近美国拉动台积电先进制程到本国设厂，将投产4纳米芯片、3纳米芯片，甚至包括2纳米晶圆厂。日本、欧盟和韩国都把芯片作为国家战略来推动实施。
芯片之间的竞争不仅仅决定汽车产业的竞争力，也决定未来各个主要经济体的国家竞争力，但这个领域的竞争格局已经基本形成，因此，改变现有芯片格局存在巨大难度。
汽车芯片整个价值链最高端的是，占比较小但价值量最高的核心软件。96%的EDA（Electronic design automation，电子设计自动化）IP掌握在美国公司手里，核心汽车芯片IP欧洲+美国占据95%。晶圆占整个价值的2.5%，主要分布在日本、欧盟和中国台湾。制造设备和封测设备大约占16%，主要分布在欧美日。
设计环节占比最高，约30%，美国、韩国、日本和欧盟占据汽车芯片设计高端市场。制造工厂在整个价值链中占比最高，先进制程主要分布在美国、韩国和中国台湾地区。封测场中国占据部分份额。
总体看，改变现有芯片竞争格局确实面临巨大难度。迈过芯片这道坎是我国必须要解决的问题，我们面临以下系列挑战。
挑战一，摆脱进口依赖是当务之急。
现在，汽车芯片国内供给度不到10%，也就是每一辆汽车90%以上芯片都是进口或者在外资本土公司手中。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，未来需求越来越大，其瓶颈越来越高。
挑战二，汽车芯片产业链存在技术短板。
EDA工具市场、核心半导体设备市场、制造代工等仍然是短板。现在我国有了14纳米以上制程，最缺的是更先进的制程。
挑战三，汽车芯片面临严格检测认证。
与消费芯片不一样，汽车芯片安全性越来越高。比如温度，消费芯片在0℃~125℃之间，而汽车芯片要却达到负40℃~175℃温控空间，而且振动要求是50G。这种特殊性决定汽车芯片需要三级验证——部件验证、系统验证、整车级测试，这三级测试缺一不可。恰恰在汽车车规级芯片测试和认证方面，我国几乎是空白，全球也刚刚起步，但中国明显处于短板。
挑战四，人才短缺。
我国集成电路人员，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年缺口有20万人。这54万人基本分布在设计、制造和封测环节，20万人短缺将严重影响行业技术发展和产业推进。
人才短缺已经成为技术背后巨大的瓶颈。
基于以上种种挑战，对推动我国半导体产业进一步发展，从汽车芯片角度有以下建议。
建议一，全产业链进行技术提升。
必须加强我国汽车芯片在设计、制造、封测、工具链、关键材料、核心设备等全产业链技术提升，只有补齐木桶短板，才无惧被卡，要集中攻关关键核心技术。可优先保障28纳米和40纳米成熟制程的产能，技术提升的同时增加芯片产能供给。
建议二，建立汽车芯片标准、检测认证体系。
比如建设具备完整车规检测能力的公共检测认证平台，与研究适用的标准、技术规范和检测验证体系相结合、互促进，用标准和测评支撑完成产品测试认证。
建议三，推动芯片上车。
国产芯片能不能在新环境下让国产汽车应用起来，这是我国在新时期推动汽车产业转型的一个战略性选择。这样既可以帮助芯片在应用中迭代、在迭代中完善，也可以帮助整车企业建立自己产能的备胎。
国产汽车用国产芯片已经成为必然选择，而且是紧迫行为。同时，还要推动芯片行业的整合，当前多而散的问题不利于我国芯片竞争力提升。
建议四，把产线抓起来，支持多元化商业模式。
成熟制程产线是近期和中远期的主要任务。先进制程产线14纳米、7纳米、5纳米当前依靠海外工艺，远期需要在本国建设扩大产能。
支持多元化商业模式。集设计与制造垂直一体化是目前及未来最有竞争力的模式，但是风险和投资都巨大。
长期我国需要拥有集设计与制造一体的芯片公司，短期可以支持一些芯片企业和制造企业建立共享IDM（Integrated Design and Manufacture，垂直整合制造）模式，或者支持一些企业建立虚拟IDM模式，通过联盟和协议方式走垂直一体化。
建议五，加大政策支持。
特别是财政、资金方面的支持，让那些产能不足的企业有一个稳定的支持空间，让那些做长时间研发的企业有一个稳定的投入机制。这种情况下，我国财政和金融手段必不可少。
建议六，解决好人才缺口问题，让人才成为支持我国芯片企业的重要保障。
汽车芯片和软件系统历来是我国的薄弱环节，但中国电动汽车百人会理事长陈清泰明确表示，我国汽车芯片设计已有快速进步，摘掉“卡脖子”枷锁前景可期。
来源：车百智库
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