難解的“芯”事

文 AO記者 陳秀娟

4大短板凸顯，“中國芯”如何突圍？

在汽車智能化、網聯化、電動化趨勢推動下，全球車規級芯片市場需求量持續增大，然而近兩年受新冠疫情及地緣政治等多重因素的影響，車用芯片一直處于短缺狀態。作為全球最大的汽車市場，我國在這場“缺芯”潮中首當其沖受到影響，中國汽車業“芯事”堪憂。

這場“缺芯”潮還會持續多久？突圍之道又是什么？

芯片短缺還將持續數年

對于芯片市場的預判，博世（中國）投資有限公司執行副總裁徐大全在“2022中國汽車產業峰會”上的觀點是：“‘缺芯’已持續近兩年，目前整體情況沒有完全改善，供應仍然緊張，明年的預測也不太樂觀。”

之所以作出這樣的判斷，徐大全給出的理由是：由于此前存在判斷誤差，芯片供應商在2021年才意識到問題并進行調整，但生產周期需要2-4年時間，因此，全球車規級芯片的產能和需求錯位從周期的角度無法解決。

無獨有偶，在日前召開的“全球智能汽車產業峰會”上，中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張永偉也表達了類似的觀點。張永偉指出，雖說當前汽車芯片短缺有所緩解，但仍處于供應偏緊狀態。“由于晶圓產線建設周期需要2-3年，未來3年，汽車芯片所依賴的55/65nm及以上制程晶圓產線投資力度仍較小，汽車芯片短缺還將持續數年時間。”

數據顯示，2022年全球晶圓廠開工數量為33個，2023年按規劃預計開工28個，其中1/3可以為汽車提供芯片產能。但多數新增產能仍處在建設爬坡期，汽車芯片專門的晶圓廠少之又少，所以，產能緩解仍然面臨瓶頸。

而據麥肯錫（上海）咨詢有限公司全球董事合伙人管鳴宇介紹，中國大陸目前僅能滿足90nm芯片的需求，即便到2026年，28nm及以下芯片的缺口仍會存在。

4大短板凸顯

與缺口相對應的是，汽車芯片的需求量越來越大。

數據顯示，2022年我國汽車智能化滲透率超過30%，2030年這個比例有望達到70%。從智能化速度判斷，汽車芯片的需求將出現爆發式增長。據悉，一輛傳統燃油車的單車芯片用量大約為300～500個，到電動智能時代這一數字將超過1 000個，而到高等級自動駕駛時代，這一數字將會超過3 000個。

張永偉預計，到2030年，我國汽車芯片市場規模將達300億美元，芯片數量需求大約為1 000億～1 200億顆/年。

張永偉強調，“缺芯”背后更為本質的問題是，當前我國汽車芯片的發展存在諸多桎梏，如高度依賴進口、全產業鏈面臨技術短板、檢測認證能力缺乏以及人才高度短缺等，都極大制約了國產汽車芯片的崛起。

具體看來，首先，我國芯片過度依賴進口。“現在汽車芯片國內供給度不到10%，換句話說，每一輛汽車90%以上的芯片都來自進口或者外資本土公司。這就決定了不論是小芯片，還是一些關鍵芯片，特別是智能芯片，需求量越大，瓶頸越高。”

第二，汽車芯片產業鏈存在技術短板。核心半導體設備市場、制造代工能力等仍然有很大的成長空間，現在我國有了14nm以上制程，最缺的是更先進的制程。

第三，車規級芯片測試和認證方面幾乎處于空白。與消費芯片不一樣，汽車芯片所要求的安全性越來越高。如溫度，消費芯片的溫控區間在0℃～125℃之間，而汽車芯片要達到-40℃～175℃的溫控區間，而且振動要求是50G。這種特殊性決定了汽車芯片需要進行部件驗證、系統驗證、整車級測試等三級驗證，而恰恰在汽車車規級芯片測試和認證方面，全球都處于起步階段。

第四，人才短缺。我國集成電路（包括汽車集成電路和消費集成電路）總共有54萬專業人員，到2023年，這一缺口將達到20萬人。“這54萬人基本分布在設計、制造和封測環節，20萬人的短缺將嚴重影響行業技術發展和產業推進。”張永偉指出。

“中國芯”迫在眉睫

“缺芯”暴露了當前我國汽車產業鏈的供應弊端，在當前的形勢下，我國芯片產業究竟該如何突圍？

在中國電動汽車百人會理事長陳清泰看來，我國在芯片、軟件等核心技術環境仍面臨較大的“卡脖子”問題，必須加快提升核心技術自研能力，構建完整而成熟的產業鏈供應鏈生態。

張永偉的觀點是，必須要加強全產業鏈核心環節的技術提升，建設汽車芯片標準、檢測認證體系。同時，要加快國產芯片上車應用步伐，推進行業整合，培育龍頭企業，帶動行業發展。此外，要完善芯片產線和產能布局，支持多元商業模式。

據記者了解，目前，已有一些中國企業開啟了汽車芯片的自主研發。比如2022年7月，比亞迪半導體投資1億元，成立新的半導體研發公司；9月，中芯國際天津西青12英寸芯片項目正式開工；此外，以黑芝麻智能為代表的企業在相關產品上也有較大突破。

據黑芝麻智能科技聯合創始人兼總裁劉衛紅介紹，黑芝麻智能在打造自身核心競爭力上提出了新方案。首先，是在產品上打造芯片核心IP。目前黑芝麻共有兩大IP，一個是車規級圖像處理ISP，另一個是車規級神經網絡加速器NPU，前者負責清晰成像，后者能提供高性能的神經網絡計算能力。在芯片開發上，2023年，黑芝麻的華山三號芯片A2000將開始流片，目前算力已經超過250 TOPS，制程為7nm，計劃匹配L3、L4功能。

劉衛紅指出，目前，黑芝麻已經集齊了所有車規級芯片所需的安全性認證能力，而在當下，中國在車規級芯片安全性認證領域尚存有大片空白，大部分芯片企業認證較為困難。

從產品方案角度看，黑芝麻芯片從A1000開始，即可用800萬像素支持單向行泊一體功能，隨著黑芝麻SOP和MCU的結合，該功能將逐步覆蓋至L2、L2+甚至到L3智能駕駛能力上。在技術迭代方向上，黑芝麻計劃用兩顆A1000芯片打造具備10V5R+雷達+地圖多功能的自動駕駛域控制器，并在A2000芯片上實現終端計算，將座艙與行車打通在一起。

也有業內人士指出，當前MCU競爭格局穩定，以國際大廠為主，在AI芯片方面，國產廠商正實現加速追趕，如華為、百度等均有自主研發的新型AI芯片產品應用。

針對前不久美國限制向中國出口高性能GPU芯片的政策，華為智能汽車解決方案BU COO王軍表示，高端芯片主要服務于高性能的數據中心的服務器，用于云端大規模AI訓練，對自動駕駛的AI算法訓練至關重要，斷供產生的影響十分巨大。目前，華為已基于昇騰系列的AI處理器，打造面向“端、邊、云”全場景的AI基礎設施方案，實現從底層硬件、AI框架、訓練平臺到工具鏈的全棧自研。因此，王軍呼吁，希望業界能共用昇騰系列系統，推動芯片供應國產化。

2030年，我國汽車芯片市場規模將達300億美元。

除了穩定供應商貨源外，記者注意到，由中國電動汽車百人會發布的《新一代汽車供應鏈痛點研究——車用半導體篇》白皮書報告寫道，車用芯片國產化路徑需要“三步走”：第一，行業需要與國內龍頭企業聯合構建完整權威的車規級半導體檢測評價能力；第二，以檢測評價為基礎，幫助國內自主半導體企業達到完整的車規級要求；第三，行業組織需推動國內自主半導體企業進入國內外主流車企供應鏈體系。

無論如何，汽車芯片具有遠超過消費電子和一般工業電子的技術要求，行業壁壘尤其高，要實現汽車芯片國產化供給，還有很長的一段路要走。