新能源汽車：關(guān)鍵元器件技術(shù)趨勢(shì)與國(guó)產(chǎn)替代

汽車電子的國(guó)產(chǎn)替代是近幾年來(lái)比較熱門的話題，但是直到今天國(guó)產(chǎn)元器件在汽車市場(chǎng)中的市占率仍在低位。在此次新能源智能汽車關(guān)鍵元器件技術(shù)研討會(huì)上，Big-big采訪了七位來(lái)自元器件廠商、車企的業(yè)內(nèi)人士，就汽車電子元器件發(fā)展的趨勢(shì)和國(guó)產(chǎn)替代遇到的挑戰(zhàn)等問(wèn)題進(jìn)行了一些探討。

汽車市場(chǎng)憑借著其高規(guī)模，高利潤(rùn)的市場(chǎng)特性，一直以來(lái)都是各電子元器件廠商的重點(diǎn)發(fā)展市場(chǎng)。

近年來(lái)隨著新能源汽車的不斷發(fā)展，汽車上所需求的功能越來(lái)越多，更多的電子模塊取代了以往傳統(tǒng)燃油汽車上的機(jī)械模塊。新能源汽車對(duì)電子元器件需求增長(zhǎng)的同時(shí)，對(duì)其的要求也在不斷改變。

而在過(guò)去傳統(tǒng)燃油車的時(shí)代，電子元器件的供應(yīng)鏈基本固化，且都被國(guó)外的大廠所占據(jù)。隨著這幾年國(guó)內(nèi)新能源汽車品牌的起勢(shì)，加上過(guò)去兩年嚴(yán)重缺芯，整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈迎來(lái)了重新洗牌的機(jī)遇，以往國(guó)外電子元器件大廠的壟斷地位出現(xiàn)了松動(dòng)，市場(chǎng)進(jìn)入的門檻開(kāi)始降低，新能源汽車市場(chǎng)為國(guó)內(nèi)的小型企業(yè)和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)打開(kāi)了大門，國(guó)內(nèi)的電子元器件廠商開(kāi)始慢慢進(jìn)入到新能源汽車供應(yīng)鏈，國(guó)產(chǎn)替代已然是大勢(shì)所趨。

然而在“國(guó)替之路”上，我們?nèi)匀幻媾R著一些挑戰(zhàn)。

在近期召開(kāi)的2023新能源智能汽車關(guān)鍵元器件技術(shù)研討會(huì)上，Big-bit記者采訪了小鵬汽車、上海貝嶺、領(lǐng)芯微、達(dá)晶微、普晶電子、德瓏電磁、匯宙電子這七家企業(yè)的專業(yè)人士，就新能源汽車的電子元器件技術(shù)創(chuàng)新、國(guó)產(chǎn)替代和市場(chǎng)展望等問(wèn)題展開(kāi)探討，獲得了一系列寶貴的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

小體積、高集成是未來(lái)汽車電子元器件發(fā)展的趨勢(shì)

相較于傳統(tǒng)的燃油汽車，新能源汽車發(fā)展之初就需要更多的電子元器件，并且隨著其快速的迭代，需求的功能不斷地增加，電子元器件的數(shù)量也在不斷地增加，新能源汽車企業(yè)對(duì)于電子元器件的體積的要求也越來(lái)越高。因?yàn)檐嚨目臻g終歸是有限的，如何在有限的空間之中放下更多的電子元器件，實(shí)現(xiàn)更多的功能，是目前新能源汽車企業(yè)和電子元器件廠商亟需解決的問(wèn)題。

另一方面，由于新能源汽車智能化的飛速發(fā)展，智能駕駛、智能座艙等功能的發(fā)展使得新能源汽車電氣架構(gòu)從分布式架構(gòu)快速向域控制架構(gòu)靠攏。高集成、小體積已成為汽車電子發(fā)展的主流趨勢(shì)。

目前電子元器件實(shí)現(xiàn)高集成化、小體積化的主流方案中，改變封裝是一種簡(jiǎn)單、高效的方案。

來(lái)自上海貝嶺的市場(chǎng)總監(jiān)唐振寧在采訪中表示，對(duì)于傳統(tǒng)的功率器件來(lái)說(shuō)，之前更多的會(huì)使用TO-252等大封裝形式，隨著車企對(duì)電子元器件體積的要求越來(lái)越高，現(xiàn)在很多TO-252封裝的器件已經(jīng)轉(zhuǎn)向DFN這種小型的封裝。類似的還有TO-247封裝的器件向TO-263封裝轉(zhuǎn)移。“當(dāng)然，在體積減小的同時(shí)，整個(gè)器件的散熱也會(huì)有較大的變化”，唐振寧補(bǔ)充到，“這需要我們從方案設(shè)計(jì)上去做一些改變?！?/p>

來(lái)自達(dá)晶微電子的產(chǎn)品總監(jiān)張明志也表示，承受能力要求更強(qiáng)，封裝要求更小是未來(lái)新能源汽車電子元器件的必然發(fā)展趨勢(shì)?！拔覀冞@次針對(duì)CAN總線帶來(lái)了比較創(chuàng)新的產(chǎn)品，”張明志在采訪中說(shuō)，“我們提供的SOT-323小封裝的產(chǎn)品要比原有的封裝小了將近二分之一?！?/p>

在磁元件這邊，減少體積有著更多的有效方案。來(lái)自普晶電子的項(xiàng)目經(jīng)理方錦云告訴Big-bit，磁元件在體積方向主要是從結(jié)構(gòu)入手，原本磁元件的集成是將主變壓器和限制變壓器集成到一塊PCB上，但是現(xiàn)在更多的是將這兩個(gè)產(chǎn)品集成為一個(gè)產(chǎn)品，又叫做磁集成，這樣就從原本的結(jié)構(gòu)上去減少了磁元件的體積。另一方面，還可以用扁線繞組去替代磁元件中的磁環(huán)，這樣也可以大大的減少磁元件整體的體積，另一方面，扁線的運(yùn)用也可以使得整體的損耗降低，可謂一舉兩得。方錦云還表示，“我們?cè)诤涂蛻袈?lián)合發(fā)開(kāi)一種平板變壓器，它占用的空間更小，損耗更小，效率更高，這是目前很大的一個(gè)方向。”

于芯片而言，減少體積的方案在于高度集成化。目前主流的趨勢(shì)是將MCU和周邊的驅(qū)動(dòng)電路、MOS、LIN控制器等電子元器件集成到一個(gè)芯片上，從MCU走向集成更高的SOC是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在汽車的電源管理方面，則是將原本分散的DC/DC，LDO等芯片集成為一顆PMIC芯片，或者再加上一顆CAN接口芯片，集成為一顆CAN SBC芯片。

“這樣系統(tǒng)簡(jiǎn)化了，但是這個(gè)芯片的難度會(huì)越來(lái)越高，”唐振寧表示。然而目前這條道路還面臨著一些阻礙，此類高集成的芯片目前國(guó)外廠商做的更加成熟，國(guó)內(nèi)廠商大多采用合封的方式去解決。所謂的合封是指將MCU和上述的電子元器件封裝在一起，這樣雖然體積減小了，但是實(shí)際上和集成為一顆芯片上還是有一定差距的。這個(gè)差距目前主要在于工藝上的不足，來(lái)自領(lǐng)芯微的銷售總監(jiān)胡越強(qiáng)指出，主要是國(guó)內(nèi)晶圓代工廠的制程工藝與頂尖水平還有著一定差距。

除了下游的晶圓代工廠的制程工藝問(wèn)題，在芯片設(shè)計(jì)上，我們已經(jīng)基本追上了國(guó)外大廠的步伐。領(lǐng)芯微的胡越強(qiáng)表示：“我們目前和國(guó)外廠商的差距一個(gè)是在M3、M4、M7等高性能的芯片研發(fā)上還不夠，領(lǐng)芯微已經(jīng)在盡力追趕，今年12月份會(huì)推出一顆M4的芯片;另一個(gè)是在抗干擾和低功耗性能上還是要差一些的，但是我們也一直在學(xué)習(xí)，差距已經(jīng)在慢慢縮小。”小鵬汽車功率器件總監(jiān)陳皓在采訪中也表示，國(guó)內(nèi)廠商電子元器件的有些具體參數(shù)甚至比國(guó)外廠商的更好，目前國(guó)內(nèi)外電子元器件的差距主要不在性能上，而是在一致性，可靠性上;這個(gè)需要我們給國(guó)內(nèi)的廠商更多的時(shí)間去驗(yàn)證和改進(jìn)。

國(guó)產(chǎn)替代需要系統(tǒng)的建立和時(shí)間的打磨

電子元器件“上車”是一個(gè)需要花費(fèi)大量時(shí)間的過(guò)程。首先，電子元器件廠商們需要通過(guò)AEC-Q，ASIL等車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證，這個(gè)過(guò)程通常需要花費(fèi)半年到兩年不等。比如針對(duì)車規(guī)級(jí)芯片的ASIL(車輛安全完整性等級(jí))認(rèn)證就分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，其中ASIL-B等級(jí)的認(rèn)證一般要一年到一年半左右，ASIL-D等級(jí)的認(rèn)證更是要兩年之久。而國(guó)內(nèi)的電子元器件廠商們大部分都是在21年嚴(yán)重缺芯的時(shí)候才開(kāi)始布局車規(guī)級(jí)芯片，目前國(guó)內(nèi)廠商大多都處在剛拿到車規(guī)級(jí)認(rèn)證的階段，少部分的廠商剛剛才進(jìn)入到新能源汽車企業(yè)的導(dǎo)入階段，極少部分的廠商已經(jīng)進(jìn)入到新能源汽車供應(yīng)鏈的邊緣。距離車規(guī)系列產(chǎn)品的全面鋪開(kāi)國(guó)內(nèi)廠商才邁出第一步。

車規(guī)級(jí)電子元器件和普通的消費(fèi)電子元器件的需求有著很大的不同，車規(guī)級(jí)電子元器件對(duì)可靠性和一致性要求非常高。通過(guò)上述的AEC-Q，ASIL等車規(guī)級(jí)認(rèn)證也僅僅只是拿到了一張入場(chǎng)券而已。除了這些車規(guī)級(jí)認(rèn)證之外，在車企方面還有更加嚴(yán)苛的測(cè)試在等著電子元器件廠商們。并且車企的測(cè)試不僅僅只是針對(duì)單個(gè)的電子元器件測(cè)試，而是將所有的電子元器件一起上車測(cè)試?！拔覀円话愣紩?huì)做兩到三輪的測(cè)試，每輪的測(cè)試周期會(huì)持續(xù)3到4個(gè)月，”小鵬汽車的陳皓表示，“為了保證電子元器件的一致性，我們至少會(huì)測(cè)3-6個(gè)件。在整個(gè)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，我們還會(huì)派我們的質(zhì)量工程師入駐到廠商的工廠去，對(duì)他們的生產(chǎn)制程工藝的一致性要進(jìn)行更詳細(xì)的審查，包括他們的產(chǎn)線、下線測(cè)試的結(jié)果等，我們都會(huì)進(jìn)行系統(tǒng)性的考察?！?/p>

車規(guī)級(jí)電子元器件和普通消費(fèi)電子元器件從生產(chǎn)上來(lái)看，體系會(huì)有很大的不同。因?yàn)檐囈?guī)級(jí)電子元器件講究的是預(yù)防，產(chǎn)品設(shè)計(jì)出來(lái)之前，就需要把控好良品率，到生產(chǎn)線上的時(shí)候，良品率就需要控制在99.9%以上?！拔覀?cè)瓉?lái)做變壓器基本都是到了生產(chǎn)線上之后再去解決問(wèn)題，”普晶電子的方錦云表示，“但是車載是不允許的，這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)沒(méi)有辦法去把控。如果到生產(chǎn)線上有20%的不良率，那你怎么保證20%全部堵截在工廠?只有你前面的設(shè)計(jì)保證了99.9%，后面的風(fēng)險(xiǎn)才能更好的把控。這種設(shè)計(jì)理念和原來(lái)的理念差距是非常大的。為什么很多公司可能他做的很好，但是過(guò)不了Tier1的審核原因就在這兒，從理念上來(lái)講就不對(duì)，這需要一個(gè)完整的體系?！?/p>

目前國(guó)內(nèi)的很多元器件廠商也會(huì)請(qǐng)到之前在Tier1有過(guò)工作經(jīng)驗(yàn)的品質(zhì)經(jīng)理來(lái)把控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，因?yàn)樗麄儗?duì)所有測(cè)試的流程都非常的清楚，能夠幫助廠商們從前端就避免掉很多的問(wèn)題，少走很多的彎路。只有把整個(gè)生產(chǎn)的體系搭建好了，在這個(gè)體系之中生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品才能做到?jīng)]有問(wèn)題。如果不先去搭建好體系，只顧著做產(chǎn)品，或許你的產(chǎn)品可以做好，但是沒(méi)有這個(gè)體系，沒(méi)有這些流程的支持，還是很難進(jìn)入Tier1的供應(yīng)鏈，很難上車。因?yàn)檐嚻蠛蚑ier 1都不會(huì)去想冒這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。

在汽車電子方面，國(guó)內(nèi)的廠商大多才剛剛起步，還需要更多經(jīng)驗(yàn)的積累，無(wú)論是通過(guò)車規(guī)級(jí)認(rèn)證的測(cè)試還是從整個(gè)生產(chǎn)線體系上的建立，國(guó)內(nèi)廠商們都基本上處于摸著石頭過(guò)河的階段，對(duì)其中的很多流程都還不夠熟悉。好在隨著當(dāng)下國(guó)產(chǎn)的新能源汽車品牌的崛起，越來(lái)越多的國(guó)產(chǎn)電子元器件有了上車測(cè)試的機(jī)會(huì)。

國(guó)內(nèi)元器件廠商還有著一些天生的優(yōu)勢(shì)，例如在和車企的配合積極度和響應(yīng)速度上。來(lái)自小鵬汽車的陳皓在采訪中向Big-bit講述了一段此前遭遇國(guó)外廠商甩鍋的的經(jīng)歷，車企在測(cè)試電子元器件過(guò)程中遇到一些問(wèn)題的時(shí)候，需要將產(chǎn)品寄回廠商去做失效性分析，國(guó)外廠商有時(shí)會(huì)將皮球踢回來(lái)，說(shuō)是車企應(yīng)用的問(wèn)題。“這個(gè)問(wèn)題基本上就變成無(wú)頭案了，這對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是非常痛苦的，”陳皓告訴Big-bit，“而國(guó)內(nèi)的廠商們的響應(yīng)速度和配合程度都會(huì)好很多?！?/p>

國(guó)產(chǎn)替代早已成為業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)，也是必然的趨勢(shì)，只不過(guò)我們還需要給國(guó)產(chǎn)廠商們一些時(shí)間。

行業(yè)人士的參會(huì)感受與體驗(yàn)

目前正是國(guó)內(nèi)電子元器件廠商們“上車”的黃金時(shí)期，然而由于過(guò)去對(duì)國(guó)內(nèi)電子元器件廠商的一些刻板印象，很多優(yōu)秀的產(chǎn)品沒(méi)有得到應(yīng)有的關(guān)注，默默的埋在深閨之中。因此他們需要更多的曝光，需要更多的被下游的代理商、供應(yīng)商乃至車企看到的機(jī)會(huì)。

此次研討會(huì)為廠商們搭建了一個(gè)理想的平臺(tái)，讓他們能夠展示自己最新的產(chǎn)品、方案和實(shí)力。與會(huì)的上游供應(yīng)鏈廠商和車企對(duì)這些展示產(chǎn)生了濃厚的興趣，并表達(dá)了與廠商們進(jìn)一步合作的意愿。除此之外，此次研討會(huì)也為車企和電子元器件廠商們搭建了一個(gè)互相了解的窗口，廠商們之間也有更深的交流。相信在這樣的努力下，國(guó)內(nèi)電子元器件廠商們的產(chǎn)品將會(huì)得到更廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，為新能源汽車行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。

上海匯宙電子科技業(yè)務(wù)副總羅宗倫：

“我們是做代理商的，之前可能更多的關(guān)注國(guó)外的廠商，而近幾年隨著國(guó)內(nèi)廠商的興起，我們也有考慮去更多的了解他們。通過(guò)這次會(huì)議了解到了很多電子元器件廠商新的產(chǎn)品、解決方案以及他們?cè)谶@個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，如果此后的客戶有這方面的需求，我會(huì)考慮更深一步的去接觸這些廠商?！?/p>

小鵬汽車功率器件總監(jiān)陳皓：

“這次會(huì)議整合了上下游不同的企業(yè)，既有MCU、磁元件、功率器件等零部件供應(yīng)商，還有像我代表的整車企業(yè)。我們這些汽車的上下游有了很多交流的機(jī)會(huì)，整機(jī)和零部件彼此也能有更深一步的了解。我覺(jué)得后面還有各種各樣的合作機(jī)會(huì)都可以去交流探討?！?/p>

普晶電子項(xiàng)目經(jīng)理方錦云：

“此前我一直以為不同的電子元器件之間沒(méi)有什么關(guān)聯(lián)，在這次會(huì)議上接觸到不同領(lǐng)域的電子元器件廠商之后才感受到電子元器件之間的關(guān)聯(lián)性是很大的，比如說(shuō)很多在我這個(gè)領(lǐng)域覺(jué)得比較難以解決的問(wèn)題，別的電子元器件可能只需要做一些微調(diào)就可以做到，畢竟大家都是集成在一塊電路板上的。在之前我們這些不同的電子元器件廠商可能要到最后整機(jī)測(cè)試的階段才會(huì)在一起去討論這些問(wèn)題，現(xiàn)在通過(guò)這種會(huì)議的交流和互相了解，我們?cè)谧龇桨傅臅r(shí)候思路會(huì)更加開(kāi)闊。希望這種會(huì)議能多舉辦一些，加深大家之間的交流?！?/p>

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審核編輯 黃宇