中國(guó)汽車芯片產(chǎn)業(yè)面臨四大挑戰(zhàn)

來(lái)源：電動(dòng)汽車百人會(huì)

本文作者中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)張永偉。隨著汽車智能化進(jìn)程的不斷加快，芯片產(chǎn)業(yè)的重要性正日益凸顯，中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)正面臨巨大挑戰(zhàn)。車百智庫(kù)研報(bào)針對(duì)我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)存在的致命短板問(wèn)題，分析市場(chǎng)的現(xiàn)狀，尋找形成的原因，概括面對(duì)的挑戰(zhàn)，探索解決的路徑，提出解決的建議。

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芯片已成為全球主要經(jīng)濟(jì)體的必爭(zhēng)之地。最近，美國(guó)邀請(qǐng)臺(tái)積電先進(jìn)制程到本國(guó)設(shè)廠，建設(shè)4納米、3納米，甚至2納米晶圓廠。日本、歐盟和韓國(guó)都把芯片作為國(guó)家戰(zhàn)略推動(dòng)實(shí)施，芯片之間的競(jìng)爭(zhēng)不僅決定汽車產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，也決定未來(lái)各個(gè)主要經(jīng)濟(jì)體的國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。

一、芯片在智能汽車上的作用越來(lái)越大

當(dāng)前，芯片領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)格局已經(jīng)基本形成，改變現(xiàn)有芯片格局存在巨大難度。汽車芯片的組成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出任何一種智能終端，包括手機(jī)。按照功能，汽車芯片可分為九大類，包括尺寸很小的芯片，比如在傳感和驅(qū)動(dòng)方面的；也包括尺寸很大的芯片，特別是智能芯片和計(jì)算芯片。九大類芯片下面又分若干子類，每輛智能化程度偏高的單車，芯片數(shù)量都在1000個(gè)以上。由于汽車是相對(duì)分布式的電子電氣架構(gòu)，所以，每個(gè)不同的控制域或者控制單元都由一些相對(duì)獨(dú)立的芯片組成，在分布式架構(gòu)下汽車芯片數(shù)量非常多。隨著汽車電子電氣架構(gòu)逐漸向集中式方向發(fā)展，芯片數(shù)量會(huì)相對(duì)減少，但對(duì)性能的要求會(huì)越來(lái)越高，尤其是對(duì)算力的要求非常高。目前，芯片主要應(yīng)用在五個(gè)方面：動(dòng)力系統(tǒng)、智駕系統(tǒng)、智能駕艙系統(tǒng)、汽車底盤(pán)和車身控制系統(tǒng)。不同芯片在不同應(yīng)用系統(tǒng)中都有施展功能的空間。特別是控制芯片在五個(gè)領(lǐng)域都有使用。MCU（Micro Controller Unit，微控制單元）、SOC（System on Chip，系統(tǒng)級(jí)芯片）芯片在每個(gè)系統(tǒng)也都有使用。此外，計(jì)算芯片、傳感芯片使用范圍也越來(lái)越大。從全球汽車芯片發(fā)展趨勢(shì)看，2022年汽車芯片短缺有所緩解，但供應(yīng)相對(duì)偏緊的狀態(tài)會(huì)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，主要原因是產(chǎn)能提升過(guò)慢。近3年的芯片短缺使全球汽車減產(chǎn)約1500萬(wàn)輛，其中中國(guó)減產(chǎn)超過(guò)200萬(wàn)輛。數(shù)據(jù)顯示，2022年全球晶圓廠開(kāi)工數(shù)量33個(gè)，2023年規(guī)劃開(kāi)工28個(gè)，其中1/3可以為汽車提供產(chǎn)能。但多數(shù)新增產(chǎn)能仍處在建設(shè)爬坡期，其中專門(mén)生產(chǎn)汽車芯片的晶圓廠甚少，產(chǎn)能緩解仍然面臨瓶頸。這決定了汽車芯片雖然對(duì)最先進(jìn)制程要求不高，但成熟制程產(chǎn)能不足仍是常態(tài)。從需求看，汽車芯片的需求量越來(lái)越大，缺口也越來(lái)越大。2022年我國(guó)汽車智能化滲透率超過(guò)30%，2030年將達(dá)到70%。從智能化進(jìn)度判斷，芯片需求將出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，單車芯片用量300~500個(gè)，到電動(dòng)智能時(shí)代將超過(guò)1000個(gè)，到高等級(jí)自動(dòng)駕駛階段會(huì)超過(guò)3000個(gè)。預(yù)計(jì)到2030年，我國(guó)汽車芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)300億美元，數(shù)量約1000億~1200億顆/年。

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二、我國(guó)汽車芯片短板明顯全球各主要經(jīng)濟(jì)體圍繞芯片的競(jìng)爭(zhēng)，已經(jīng)成為國(guó)際技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的核心。汽車芯片價(jià)值鏈最高端的是占比較小但價(jià)值量最高的核心軟件，96%的EDA（Electronic design automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）IP掌握在美國(guó)公司手里，核心汽車芯片IP歐洲+美國(guó)占據(jù)95%；晶圓占整體價(jià)值的2.5%，主要分布在日本、歐盟和中國(guó)臺(tái)灣；制造設(shè)備和封測(cè)設(shè)備占16%，主要分布在歐美日；設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)占比30%，美國(guó)、韓國(guó)、日本和歐盟占據(jù)汽車芯片設(shè)計(jì)高端市場(chǎng)；制造工廠在整個(gè)價(jià)值鏈中占比最高，先進(jìn)制程主要分布在美國(guó)、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)；中國(guó)在封測(cè)市場(chǎng)占據(jù)部分份額。總體看，改變現(xiàn)有芯片競(jìng)爭(zhēng)格局面臨巨大難度。邁過(guò)芯片這道坎是我國(guó)必須要解決的問(wèn)題，我們面臨以下系列挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)一，擺脫進(jìn)口依賴是當(dāng)務(wù)之急。現(xiàn)在，汽車芯片國(guó)內(nèi)供給度不到10%，也就是每一輛汽車上90%以上的芯片，都依賴進(jìn)口或者外資本土公司，這就決定了不論是小芯片還是關(guān)鍵芯片，特別是智能芯片，未來(lái)需求越來(lái)越大，瓶頸也越來(lái)越小。挑戰(zhàn)二，汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈存在技術(shù)短板。EDA工具市場(chǎng)、核心半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)、制造代工市場(chǎng)等仍然是短板?，F(xiàn)在我國(guó)有了14納米以上制程，最缺的是更先進(jìn)的制程。挑戰(zhàn)三，汽車芯片面臨嚴(yán)格檢測(cè)認(rèn)證。與消費(fèi)芯片不一樣，汽車芯片安全性要求越來(lái)越高。比如溫度，消費(fèi)芯片溫控在0℃~125℃之間即可，汽車芯片卻要保證在—40℃~175℃之間，而且振動(dòng)要求是50G。這種特殊性決定汽車芯片需要經(jīng)過(guò)三級(jí)測(cè)試認(rèn)證——部件測(cè)試認(rèn)證、系統(tǒng)測(cè)試認(rèn)證、整車級(jí)測(cè)試認(rèn)證，三級(jí)測(cè)試認(rèn)證缺一不可。而恰恰在汽車車規(guī)級(jí)芯片測(cè)試和認(rèn)證方面，我國(guó)幾乎是空白，全球也剛剛起步，但中國(guó)明顯處于短板地位。挑戰(zhàn)四，人才短缺。我國(guó)集成電路專業(yè)人員，包括汽車集成電路和消費(fèi)集成電路總共有54萬(wàn)專業(yè)人員，到2023年缺口達(dá)20萬(wàn)人。這54萬(wàn)人基本分布在設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)環(huán)節(jié)，20萬(wàn)人的短缺將嚴(yán)重影響行業(yè)技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)。人才短缺已經(jīng)成為技術(shù)進(jìn)步巨大的瓶頸。

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三、解決我國(guó)芯片問(wèn)題的建議建議一，進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)提升。必須加強(qiáng)我國(guó)汽車芯片在設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)、工具鏈、關(guān)鍵材料、核心設(shè)備等全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)提升。只有補(bǔ)齊木桶短板，才無(wú)懼卡脖子，要集中攻關(guān)關(guān)鍵核心技術(shù)，優(yōu)先保障28納米和40納米芯片成熟制程的產(chǎn)能，在技術(shù)提升的同時(shí)增加芯片產(chǎn)能供給。建議二，建立汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)認(rèn)證體系。比如建設(shè)具備完整車規(guī)檢測(cè)能力的公共檢測(cè)認(rèn)證平臺(tái)，與研究適用的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和檢測(cè)驗(yàn)證體系相結(jié)合、互促進(jìn)，用標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)評(píng)支撐產(chǎn)品測(cè)試認(rèn)證。建議三，推動(dòng)***上車。國(guó)產(chǎn)汽車用***已經(jīng)成為必然選擇，而且是緊迫行為，能不能在新環(huán)境下讓國(guó)產(chǎn)汽車優(yōu)先應(yīng)用***，是我國(guó)在新時(shí)期推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略性選擇。優(yōu)先應(yīng)用***既可以幫助芯片在應(yīng)用中迭代、在迭代中完善，也可以幫助整車企業(yè)建立產(chǎn)能備胎。同時(shí)，還要推動(dòng)芯片行業(yè)的整合，芯片業(yè)多而散的局面不利于我國(guó)芯片競(jìng)爭(zhēng)力的提升。建議四，擴(kuò)大先進(jìn)產(chǎn)線產(chǎn)能，支持多元化商業(yè)模式。建設(shè)成熟制程產(chǎn)線是近期和中遠(yuǎn)期的主要任務(wù)。先進(jìn)制程產(chǎn)線14納米、7納米、5納米當(dāng)前依靠海外工藝，遠(yuǎn)期需要在本國(guó)建設(shè)擴(kuò)大產(chǎn)能。支持多元化商業(yè)模式，集設(shè)計(jì)與制造垂直一體化，是目前及未來(lái)最有競(jìng)爭(zhēng)力的模式，但是風(fēng)險(xiǎn)和投資都巨大。長(zhǎng)期看，我國(guó)需要擁有集設(shè)計(jì)與制造一體的芯片公司，短期可以支持芯片企業(yè)和制造企業(yè)建立共享IDM（Integrated Design and Manufacture，垂直整合制造）模式，或者支持企業(yè)建立虛擬IDM模式，通過(guò)聯(lián)盟和協(xié)議方式進(jìn)行垂直一體化協(xié)作。建議五，加大政策支持力度。特別是加大財(cái)政、資金方面的支持力度，讓那些產(chǎn)能不足的企業(yè)有穩(wěn)定的支持空間，讓那些做長(zhǎng)時(shí)間研發(fā)的企業(yè)有穩(wěn)定的投入機(jī)制。這種情況下，我國(guó)財(cái)政和金融手段必不可少。

建議六，解決好人才缺口問(wèn)題。通過(guò)專項(xiàng)人才補(bǔ)貼和落戶優(yōu)惠等政策，吸引留學(xué)生和海外高級(jí)技術(shù)人才回流，持續(xù)推動(dòng)國(guó)內(nèi)高校集成電路學(xué)科建設(shè)，完善人才培養(yǎng)體系，讓人才成為支持我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要保障。

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