經(jīng)濟(jì)觀察網(wǎng) 記者 鄭晨燁 2024年初至今，方睿所在公司設(shè)計(jì)的幾個(gè)車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)品都進(jìn)入了驗(yàn)證階段，而購(gòu)買這些產(chǎn)品的客戶，無(wú)一例外都是國(guó)內(nèi)的汽車廠商，這些產(chǎn)品也都將被用于各家廠商的一些旗艦車型上。

作為一位已經(jīng)從業(yè)十年有余的老“半導(dǎo)體”人，這樣的情況讓方睿感到恍若隔世。“主機(jī)廠主動(dòng)尋求國(guó)產(chǎn)芯片作為替代，放在我剛?cè)胄械臅r(shí)候是想都不敢想的畫面。”方睿說(shuō)，隨著汽車智能化程度的日益提高，國(guó)內(nèi)車企對(duì)國(guó)產(chǎn)自主研發(fā)芯片的需求還將繼續(xù)擴(kuò)大，他對(duì)未來(lái)的國(guó)產(chǎn)芯片市場(chǎng)非常樂觀。

深圳方正微電子有限公司（下稱“方正微電子”）的市場(chǎng)總監(jiān)敖立滿也有類似的感覺：“我們預(yù)計(jì)在未來(lái)的一兩年內(nèi)，國(guó)內(nèi)的碳化硅芯片在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用會(huì)大量增長(zhǎng)。現(xiàn)在其實(shí)正是國(guó)產(chǎn)替代的關(guān)鍵時(shí)期，而且這是一個(gè)從0到1的突破。一旦突破之后，上量的速度會(huì)非常快。”

上述兩位資深“半導(dǎo)體”人的樂觀，很大程度上要?dú)w功于國(guó)內(nèi)車規(guī)級(jí)芯片市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。根據(jù)知名研究機(jī)構(gòu)Omdia的預(yù)測(cè)，2025年，全球車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到804億美元，其中中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模為216億美元。

“從大的趨勢(shì)上來(lái)看，現(xiàn)在大家常說(shuō)‘軟件定義汽車’，但實(shí)際上，我更愿意稱之為‘硅定義汽車’。沒有芯片，沒有硅，軟件定義汽車是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。”華芯金通半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究院院長(zhǎng)吳全如是告訴記者。

救命稻草

實(shí)際上，在過去的數(shù)年間，國(guó)際貿(mào)易環(huán)境的變化疊加消費(fèi)電子需求的疲軟，讓許多國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)的日子不太好過。

企查查數(shù)據(jù)顯示，2023年，中國(guó)有1.09萬(wàn)家芯片相關(guān)企業(yè)完成了工商注銷、吊銷。而在去年芯片企業(yè)的關(guān)停或倒閉潮中，比較有代表性的案例便是OPPO、TCL及魅族對(duì)旗下芯片業(yè)務(wù)的關(guān)停。

根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)分會(huì)理事長(zhǎng)、清華大學(xué)教授魏少軍在第29屆中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)2023年會(huì)上提供的數(shù)據(jù)，2023年，中國(guó)本土的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量為3451家，其中有1910家企業(yè)的銷售收入少于1000萬(wàn)元，占比高達(dá)55.35%。

原本作為芯片行業(yè)出貨大頭的消費(fèi)電子，在國(guó)產(chǎn)替代的大背景下本應(yīng)大有可為，但市場(chǎng)逐步飽和及換機(jī)周期的拉長(zhǎng)讓情況變得“很不一樣”：2023年，全球智能手機(jī)出貨量繼續(xù)下滑，根據(jù)IDC公布的數(shù)據(jù)，2023年全球智能手機(jī)出貨量為11.7億臺(tái)，同比下降3.2%。

方睿所在的公司原本也主要服務(wù)于手機(jī)廠商，但客戶需求的持續(xù)減少，讓他們公司的管理層不得不另尋出路，而這一出路，便在汽車廠商身上。

在近日結(jié)束的灣區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)博覽會(huì)（下稱“灣芯展”）上，蔚來(lái)聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪就公開了一則數(shù)據(jù)：“以蔚來(lái)為例，智能汽車在算力、功率半導(dǎo)體、傳感器、存儲(chǔ)芯片等方面的需求日益增加，每輛車所搭載的芯片數(shù)量已從幾年前的3200顆增長(zhǎng)到如今的4200顆。”

對(duì)比之下，一部手機(jī)的芯片數(shù)量大約在100顆，主要包括主處理器、存儲(chǔ)芯片、通信芯片、電源管理芯片以及各種傳感器芯片等。

“新能源汽車本身的出貨量在大幅增長(zhǎng)，新能源汽車單車用的芯片數(shù)量和價(jià)值都在上升，芯片的需求量和成本也在增加。這導(dǎo)致新能源汽車對(duì)車規(guī)級(jí)芯片，尤其是硅基芯片的需求迅速增加。”吳全指出。

根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2024年1月至6月，我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)492.9萬(wàn)輛和494.4萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)30.1%和32%。

在采訪過程中，記者了解到，車規(guī)級(jí)芯片目前主要包括功率芯片、MCU（微控制單元）、傳感器芯片和存儲(chǔ)芯片等幾大類別。

其中，功率芯片在新能源汽車中尤為關(guān)鍵，負(fù)責(zé)控制和管理電能的轉(zhuǎn)換與分配，以滿足動(dòng)力系統(tǒng)、充電系統(tǒng)等對(duì)高效能和穩(wěn)定性的要求；MCU則承擔(dān)著汽車內(nèi)部的控制指令傳遞，通過集成式電路完成發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、車內(nèi)電子設(shè)備的調(diào)控；傳感器芯片負(fù)責(zé)捕捉外部環(huán)境及車輛運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)智能駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛功能的核心部件之一。

此外，存儲(chǔ)芯片的市場(chǎng)前景同樣值班關(guān)注。隨著智能汽車功能的拓展，包括高清地圖、攝像頭數(shù)據(jù)、駕駛?cè)罩镜刃枰笕萘看鎯?chǔ)，車載系統(tǒng)對(duì)DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）、NAND（一種非易失性閃存芯片）等存儲(chǔ)芯片的需求也在逐年增加。

在方睿看來(lái)，隨著汽車逐漸向智能化方向發(fā)展，整車所搭載的功能日益增多，如自動(dòng)駕駛、智能座艙、車聯(lián)網(wǎng)等，這些功能的實(shí)現(xiàn)都依賴于大量的電子元件和高性能芯片。例如，自動(dòng)駕駛需要攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波傳感器等多種設(shè)備共同工作，實(shí)時(shí)分析周圍環(huán)境并作出反應(yīng)，這就要求車載芯片具備強(qiáng)大的算力。

同時(shí)，方睿還告訴記者，智能汽車系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量極其龐大，從傳感器、攝像頭到車輛網(wǎng)絡(luò)，每秒都會(huì)產(chǎn)生大量信息。這些數(shù)據(jù)需要進(jìn)行高速處理、分析和存儲(chǔ)，對(duì)芯片的處理速度和存儲(chǔ)容量提出了更高的要求。

“L4級(jí)別自動(dòng)駕駛汽車每天可產(chǎn)生數(shù)TB的數(shù)據(jù)，需要高效的芯片進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。汽車智能化卷得越厲害，對(duì)于芯片的要求越高。”方睿指出。

“（車規(guī)級(jí)芯片）蛋糕在變大，容得下多個(gè)玩家。”深圳市江波龍電子股份有限公司（301308.SZ）嵌入式存儲(chǔ)事業(yè)部高級(jí)市場(chǎng)總監(jiān)王作鵬亦如是告訴記者。

敖立滿所在的方正微電子便在車規(guī)級(jí)碳化硅功率芯片的應(yīng)用上取得了實(shí)質(zhì)性突破。該公司最新發(fā)布的1200伏車規(guī)級(jí)碳化硅MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）產(chǎn)品，定位于新能源汽車的關(guān)鍵部件，尤其是主驅(qū)系統(tǒng)和車載電源管理系統(tǒng)。由于碳化硅具備優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和高效能，在電動(dòng)汽車中能夠有效降低能量損耗，提升車輛的續(xù)航和加速性能。

“現(xiàn)階段，大部分電動(dòng)汽車的主驅(qū)碳化硅產(chǎn)品方案都來(lái)自國(guó)外廠商。國(guó)內(nèi)廠商入場(chǎng)比較晚，現(xiàn)在還處于發(fā)展的階段。但是，經(jīng)過這幾年的努力，我們突破了許多技術(shù)難點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)在真正意義上能夠提供對(duì)標(biāo)國(guó)際品牌的高品質(zhì)產(chǎn)品，而且能夠穩(wěn)定地進(jìn)行大批量交付。”敖立滿告訴記者。

據(jù)方正微電子副總裁彭建華介紹，到2024年底，方正微電子Fab1（半導(dǎo)體工廠）6英寸碳化硅晶圓（用于制造芯片的基板材料）產(chǎn)能將增長(zhǎng)至每月1.4萬(wàn)片，至2025年公司將具備年產(chǎn)16.8萬(wàn)片車規(guī)級(jí)碳化硅MOS（金屬氧化物半導(dǎo)體，用于控制電流流動(dòng)的半導(dǎo)體器件）的生產(chǎn)能力。同時(shí)，公司Fab2的8英寸碳化硅晶圓生產(chǎn)線也將于2024年底通線，未來(lái)規(guī)劃產(chǎn)能6萬(wàn)片/月。

“車規(guī)級(jí)市場(chǎng)，是現(xiàn)在半導(dǎo)體領(lǐng)域?yàn)閿?shù)不多的增量市場(chǎng)，尤其是在供應(yīng)鏈自主可控的要求下，攻入車廠對(duì)于想要活下去的芯片公司來(lái)說(shuō)很關(guān)鍵。”方睿強(qiáng)調(diào)。

“從整個(gè)大的市場(chǎng)趨勢(shì)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車的發(fā)展是不可阻擋的。關(guān)鍵是誰(shuí)能夠抓住這些機(jī)會(huì)，誰(shuí)能夠拿到這些市場(chǎng)。”敖立滿說(shuō)。

“攻入”車廠

雖然車規(guī)級(jí)芯片是藍(lán)海市場(chǎng)，但這并不意味著“攻入”車廠供應(yīng)鏈?zhǔn)且患芎?jiǎn)單的事。

國(guó)產(chǎn)芯片在國(guó)內(nèi)的市占率實(shí)際上并不高，根據(jù)蓋世汽車研究院數(shù)據(jù)，截至2023年底，除功率半導(dǎo)體外，其余諸如計(jì)算、控制、電源等關(guān)鍵芯片的國(guó)產(chǎn)品牌市占率均不足10%。

“國(guó)產(chǎn)汽車芯片份額比較低，一方面是因?yàn)槠囆酒瑴y(cè)試認(rèn)證周期較消費(fèi)電子芯片更長(zhǎng)，規(guī)格更高，需要長(zhǎng)期的技術(shù)積累和大規(guī)模的市場(chǎng)驗(yàn)證，國(guó)內(nèi)大部分汽車芯片廠商還在發(fā)展的路上，需要更長(zhǎng)時(shí)間的耕耘；另一方面部分汽車芯片需要IDM模式，國(guó)內(nèi)廠商近幾年才剛剛布局，產(chǎn)能還未釋放，良率還在爬坡，需要一定的發(fā)展時(shí)間才有希望跟上國(guó)外廠商的步伐。”WitDisplay首席分析師林芝告訴記者。

所謂IDM模式，即“垂直整合制造模式”，涵蓋了芯片設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)的完整流程。

在IDM模式下，芯片廠商不僅需要具備強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力，還要擁有生產(chǎn)制造的設(shè)施和能力，這種一體化的模式能夠有效提升產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，但也對(duì)廠商的資金、技術(shù)和管理能力提出了更高的要求。

相比之下，國(guó)內(nèi)大多數(shù)芯片企業(yè)多采取“Fabless”模式，即專注設(shè)計(jì)，將制造交由晶圓代工廠進(jìn)行。雖然這種模式成本較低，但在車規(guī)級(jí)芯片的要求下，很難保證質(zhì)量的持續(xù)一致性。

對(duì)于正在加速發(fā)展的國(guó)內(nèi)車規(guī)級(jí)芯片企業(yè)來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向IDM模式意味著一條艱難且漫長(zhǎng)的道路。林芝指出，IDM模式不僅需要大量的初期資本投入，還需要建立從材料端到封測(cè)端的高度配合，這對(duì)于大多數(shù)尚在爬坡階段的國(guó)內(nèi)廠商來(lái)說(shuō)是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

同時(shí)，林芝還告訴記者，目前，汽車芯片市場(chǎng)也出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性短缺的現(xiàn)象，主要是低端汽車芯片不缺、高端芯片供不應(yīng)求。

“汽車芯片廠商大部分是IDM模式，此前擴(kuò)產(chǎn)的積極性比較低，跟不上新能源汽車市場(chǎng)的發(fā)展和迭代需求，但是目前晶圓代工廠、汽車芯片設(shè)計(jì)廠商積極加大汽車芯片研發(fā)，同時(shí)，IDM模式的汽車芯片廠商也積極擴(kuò)張，彌補(bǔ)一些特殊工藝汽車芯片的不足，所以未來(lái)高端汽車芯片結(jié)構(gòu)性短缺現(xiàn)象將逐步緩解，供應(yīng)鏈短缺風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)在大幅降低。”林芝說(shuō)。

除了制造模式有待跟進(jìn)之外，車規(guī)芯片漫長(zhǎng)的驗(yàn)證流程也是國(guó)產(chǎn)芯片廠商不得不邁過的一個(gè)坎兒。

吳全指出，通常車規(guī)芯片從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)上車約需3.5—5.5年的時(shí)間，中間需經(jīng)歷嚴(yán)格的車規(guī)級(jí)驗(yàn)證過程。車廠對(duì)芯片的要求遠(yuǎn)高于消費(fèi)電子，尤其在可靠性、安全性、溫度適應(yīng)性等方面有著極高的標(biāo)準(zhǔn)。汽車關(guān)系到人身安全，因此車規(guī)芯片的失效率必須控制在極低水平，通常需要經(jīng)過高溫高濕、高壓等極端條件下的長(zhǎng)期測(cè)試。即使通過了這些嚴(yán)苛的驗(yàn)證，最終被車廠選用，國(guó)產(chǎn)芯片仍需面對(duì)產(chǎn)能穩(wěn)定、持續(xù)供應(yīng)以及售后支持等方面的挑戰(zhàn)。

“我接觸了很多廠商，他們想用國(guó)產(chǎn)，但國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品不能用，或者不能達(dá)到他們的要求，這種情況還是存在的。因?yàn)闇y(cè)試成本在那里，一旦出問題就是一條生產(chǎn)線或一批車型出問題，這個(gè)成本誰(shuí)來(lái)承擔(dān)呢？”吳全向記者強(qiáng)調(diào)。

“車規(guī)級(jí)芯片測(cè)試驗(yàn)證周期較長(zhǎng)的原因是與人的生命密切相關(guān)，如果不能保證芯片可靠穩(wěn)定，汽車廠商一般不會(huì)使用。如果要以犧牲客戶或者產(chǎn)品品質(zhì)為代價(jià)，汽車廠商也不會(huì)同意。要加快測(cè)試驗(yàn)證周期可以通過購(gòu)買或者收購(gòu)已經(jīng)通過測(cè)試認(rèn)證的技術(shù)方案，然后再跟進(jìn)研發(fā)，不斷升級(jí)芯片規(guī)格。”林芝亦告訴記者。

在此背景下，國(guó)產(chǎn)芯片廠商想要攻入車廠，就需要拿出遠(yuǎn)高于行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)證明自身產(chǎn)品的可靠性。

“我們?cè)趪?guó)內(nèi)很多主機(jī)廠的車規(guī)級(jí)芯片驗(yàn)證中，客戶對(duì)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的。”敖立滿亦向記者表示，“尤其是在主驅(qū)應(yīng)用這一塊兒，車企可能對(duì)國(guó)產(chǎn)芯片的信心還不太足，需要高性能、高可靠性才能上車，而這是我們需要不斷突破的方向”。

敖立滿同時(shí)告訴記者，方正微電子的產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)第一個(gè)通過車規(guī)級(jí)3000小時(shí)驗(yàn)證的，而常規(guī)的車規(guī)級(jí)產(chǎn)品驗(yàn)證，通常要求都為1000小時(shí)。

“我們不管是在材料端、設(shè)計(jì)端、晶圓制造端、封裝測(cè)試端等，都采取了更多的加嚴(yán)措施，高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做，所以我們才有信心去做更加長(zhǎng)期的可靠性測(cè)試。”敖立滿說(shuō)。

在采訪過程中，記者注意到，受訪的業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，功率半導(dǎo)體是短期內(nèi)國(guó)產(chǎn)芯片廠商最好的突破方向。

功率半導(dǎo)體在新能源汽車等應(yīng)用領(lǐng)域中，通常采用90nm以上的成熟制程工藝，這與計(jì)算芯片對(duì)先進(jìn)制程的需求不同。這一特性使得國(guó)內(nèi)廠商在中低端功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)上具備了一定的自主能力，能夠滿足國(guó)內(nèi)不少整車廠的基礎(chǔ)需求。然而，在高端功率半導(dǎo)體方面，如高效能碳化硅器件和IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）模塊，國(guó)產(chǎn)技術(shù)仍與國(guó)際領(lǐng)先水平存在明顯差距，關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)能在很大程度上還依賴進(jìn)口。

“在全球競(jìng)爭(zhēng)中，功率半導(dǎo)體可以成為我們與國(guó)際巨頭抗衡的一個(gè)切入點(diǎn)。”吳全表示。不過，他亦向記者強(qiáng)調(diào)，車規(guī)級(jí)MCU、SoC（系統(tǒng)級(jí)芯片）與傳感器，會(huì)是未來(lái)國(guó)產(chǎn)替代最快的三大領(lǐng)域。

研究機(jī)構(gòu)致同咨詢?cè)谄浒l(fā)布的2024年車規(guī)級(jí)芯片研究報(bào)告中指出，在車規(guī)級(jí)MCU領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)廠商主要包括芯旺微、比亞迪半導(dǎo)體、杰發(fā)科技等，國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手主要包括瑞薩、恩智浦、英飛凌等；車規(guī)級(jí)SoC芯片中智能座艙芯片已有國(guó)產(chǎn)廠商供應(yīng)，例如地平線，但主要供應(yīng)商仍為國(guó)外廠商，尤其在單價(jià)40萬(wàn)元以上車型市場(chǎng)中，英偉達(dá)、英特爾、高通占有較大份額。

“這些跟智能駕駛、智能座艙相關(guān)的芯片可能更能夠支持汽車的差異化賣點(diǎn)，對(duì)于車企來(lái)說(shuō)，至少需要掌握對(duì)芯片的控制權(quán)，雖然他們不一定要自己生產(chǎn)，但一定要具備掌控能力。”吳全向記者強(qiáng)調(diào)。