芯片產(chǎn)業(yè)國(guó)產(chǎn)化之路最大痛點(diǎn)到底在哪？要如何去解決？

汽車電動(dòng)化與智能化滲透率的極大提升，無(wú)疑給芯片產(chǎn)業(yè)鋪設(shè)了一條“量?jī)r(jià)齊升”的黃金賽道，國(guó)產(chǎn)汽車芯片也迎來(lái)發(fā)展的窗口期。然而，汽車芯片巨大增長(zhǎng)潛力背后，依舊是國(guó)產(chǎn)化率低下的嚴(yán)峻形勢(shì)，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(guó)產(chǎn)化之路走了這么久，最大痛點(diǎn)到底在哪？在業(yè)界給出一個(gè)相對(duì)明確的答案的同時(shí)，又要如何去解決？

汽車芯片量?jī)r(jià)齊升，區(qū)域化產(chǎn)業(yè)集群成趨勢(shì)

十年前，國(guó)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(lái)？背后答案是毋庸置疑的：得益于智能電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的“井噴式”發(fā)展。

2011年，國(guó)內(nèi)新能源汽車年銷量?jī)H在千輛級(jí)別，而光是今年1-10月銷量已經(jīng)達(dá)到728萬(wàn)輛。

都說(shuō)電動(dòng)化是汽車的上半場(chǎng)革命，智能化則是決定車企未來(lái)終點(diǎn)的下半場(chǎng)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(duì)芯片的性能、制程、功耗要求等就越高。

按照業(yè)界統(tǒng)計(jì)，電動(dòng)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(jì)L4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車單車使用量將超3000顆芯片。在價(jià)值量上，根據(jù)最新發(fā)布的《汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2023）》，當(dāng)車輛達(dá)到L3級(jí)、L4/L5級(jí)自動(dòng)駕駛，大算力智能芯片、傳感器芯片、控制芯片等增加將帶動(dòng)單車芯片使用價(jià)值量分別額外增加630美元、1000美元。

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

圖片來(lái)源：中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)截圖

面對(duì)如此增量前景，不可忽視的卻是日益復(fù)雜的國(guó)際環(huán)境和頻發(fā)的黑天鵝事件，由此所喚醒的是各國(guó)對(duì)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(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)徐爾曼談到，芯片短缺導(dǎo)致全球主要國(guó)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(shì)。為搶占市場(chǎng)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(shì)地位的國(guó)家，正在通過(guò)大額補(bǔ)貼的方式推動(dòng)芯片制造產(chǎn)能的本土化。

同時(shí)伴隨大國(guó)博弈加劇，中國(guó)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(lái)中美貿(mào)易的抓手。目前對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，汽車芯片從產(chǎn)能角度以及未來(lái)智能化發(fā)展角度看，汽車芯片將成為未來(lái)供應(yīng)鏈發(fā)展巨大的潛在風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)。”清華大學(xué)計(jì)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(guó)產(chǎn)化的必經(jīng)之路

在本土產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)過(guò)程中，汽車芯片一直是行業(yè)短板所在，“卡脖子”命脈受國(guó)外巨頭左右。要實(shí)現(xiàn)真正擺脫對(duì)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(diǎn)究竟在哪？業(yè)界也一直在追問(wèn)這個(gè)問(wèn)題。

一直以來(lái)，芯片是一個(gè)高度分工、高度集中的行業(yè)。全球汽車芯片市場(chǎng)以及產(chǎn)業(yè)鏈條面臨“三高”挑戰(zhàn)：高風(fēng)險(xiǎn)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(shí)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(zhǎng)城資本上海總經(jīng)理、長(zhǎng)城汽車芯片產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部部長(zhǎng)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(méi)有聯(lián)系，缺芯把兩個(gè)圈之間的溝通帶到一個(gè)非常緊密的狀態(tài)。主機(jī)廠下場(chǎng)造芯，也變得層出不窮。

但是“全國(guó)大部分主機(jī)廠背景孵化出來(lái)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(lái)講，如果不涉及制造，缺芯的本質(zhì)原因并沒(méi)有被解決，該缺的時(shí)候還會(huì)缺。”他表示，此前缺芯的原因之一，就是因?yàn)椤熬A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(shí)也是整個(gè)國(guó)內(nèi)汽車芯片產(chǎn)業(yè)的縮影。徐爾曼也指出，目前國(guó)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(guó)內(nèi)在EDA工具、IP核、半導(dǎo)體設(shè)備等關(guān)鍵環(huán)節(jié)對(duì)外依賴度非常高，尤其是最核心的光刻機(jī)，國(guó)內(nèi)與國(guó)際先進(jìn)水平相比有相當(dāng)大的差距，車規(guī)級(jí)晶圓產(chǎn)能也存在著較大的短板。

“國(guó)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(lái)用于自動(dòng)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(duì)制造水平的要求低于手機(jī)、電腦等消費(fèi)電子類產(chǎn)品，但是車規(guī)級(jí)芯片對(duì)性能、可靠性能和車規(guī)驗(yàn)證等方面要求極高，并且投資回報(bào)周期長(zhǎng)，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(shuō)，整個(gè)車載芯片，從芯片廠商到主機(jī)廠商沒(méi)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(gè)汽車產(chǎn)業(yè)鏈，粵芯半導(dǎo)體戰(zhàn)略產(chǎn)品與市場(chǎng)副總裁趙斌補(bǔ)充道，“整個(gè)產(chǎn)業(yè)最大的一個(gè)痛點(diǎn)，是車載半導(dǎo)體中Tier 2的部分被國(guó)外IDM公司壟斷。國(guó)外的IDM公司實(shí)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(guó)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(shí)力仍非常微弱。

貢璽也特別強(qiáng)調(diào)，一個(gè)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(rùn)率、凈利潤(rùn)率居然比打鐵的低，摩爾定律干不過(guò)打鐵的，這是一件很反常的邏輯。為什么這樣？這恰恰說(shuō)明中國(guó)大部分的汽車電子Tier1是沒(méi)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(huì)自研芯片。”

圖片來(lái)源：博世

此外，包括標(biāo)準(zhǔn)體系、測(cè)試平臺(tái)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(guó)產(chǎn)化所面臨的阻礙。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，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(guó)產(chǎn)化跑出“加速度”

可以看到，目前中國(guó)在整個(gè)新能源汽車市場(chǎng)已經(jīng)處于領(lǐng)先地位，但是也面臨著芯片產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化進(jìn)一步迭代升級(jí)的問(wèn)題，并且這個(gè)問(wèn)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(guó)產(chǎn)化滲透速率和時(shí)間軸以及夾雜政治之間的因素，這個(gè)時(shí)間軸拉得更長(zhǎng)，可能是一個(gè)未來(lái)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(guó)內(nèi)較美日歐等半導(dǎo)體強(qiáng)國(guó)仍有較大差距，隨著國(guó)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(guó)產(chǎn)汽車芯片應(yīng)用圍繞智能駕駛和智能座艙計(jì)算芯片和增量傳感器芯片、電源芯片等，實(shí)現(xiàn)了較大的突破，整體的國(guó)產(chǎn)化率從過(guò)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(guó)汽車芯片企業(yè)正在慢慢縮短與傳統(tǒng)國(guó)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(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)的華為、地平線J2、J3和J5芯片、黑芝麻A1000芯片都開(kāi)始走向市場(chǎng)，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(guó)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(guó)產(chǎn)化率。2023年上半年，比亞迪半導(dǎo)體排名第一名，180萬(wàn)輛車中約有100-110萬(wàn)輛使用自家IGBT模塊，后面依次是英飛凌、中車時(shí)代等，前十名里面有一半以上是中國(guó)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(zhǎng)，車企越來(lái)越多地使用碳化硅器件，但全球的產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟，對(duì)于中國(guó)來(lái)講，在這個(gè)高速發(fā)展的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，有望在碳化硅領(lǐng)域出現(xiàn)彎道超車的機(jī)會(huì)。“電池電壓越來(lái)越高，那么下一代核心技術(shù)是什么？碳化硅+800V電壓平臺(tái)。”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(méi)有那么快，在這個(gè)環(huán)境下，也是國(guó)產(chǎn)芯片的機(jī)會(huì)。

圖片來(lái)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(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展趨勢(shì)是非常確定的，國(guó)產(chǎn)替代的大趨勢(shì)也是不可逆的。主機(jī)廠、Tier 1對(duì)芯片供應(yīng)商的實(shí)力、產(chǎn)品質(zhì)量的表現(xiàn)，也已經(jīng)過(guò)了“放水養(yǎng)魚(yú)的階段”，要求越來(lái)越高。同時(shí)，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(kāi)發(fā)、系統(tǒng)級(jí)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(guó)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(guó)家頂層設(shè)計(jì)和行業(yè)兩方面制定標(biāo)準(zhǔn)；三是要解決應(yīng)用的問(wèn)題，構(gòu)建中國(guó)開(kāi)源開(kāi)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(huì)進(jìn)行較快的國(guó)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(lái)。國(guó)產(chǎn)芯片只有規(guī)模上車，才有機(jī)會(huì)迭代升級(jí)。

“最大的汽車市場(chǎng)在中國(guó)，最快速的技術(shù)創(chuàng)新和變革的引擎在中國(guó)，成長(zhǎng)最快的下游客戶也在中國(guó)。中國(guó)的芯片廠商立足于中國(guó)這樣一個(gè)創(chuàng)新的土壤，最有優(yōu)勢(shì)能夠去和下游合作伙伴緊密配合，共同面向未來(lái)做一些自主定義、自主創(chuàng)新的產(chǎn)品。這可能才是面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)最終的解決辦法。”納芯微電子創(chuàng)始人、董事長(zhǎng)、CEO王升楊樂(lè)觀談到。

來(lái)源：蓋世汽車 作者：余有言