汽车芯片赛道上，涌入者越来越多。8月底，小鹏汽车宣布自研的图灵智驾芯片流片成功。此前，吉利旗下芯擎科技新一代智驾芯片AD1000在今年初正式亮相。而且，据称比亚迪除了持续演进IGBT（绝缘栅双极晶体管）之外，也在开发自驾芯片……汽车芯片，正在成为智能网联汽车技术竞争的核心焦点。
自给率不足10％
汽车进入智能化“下半场”，对于芯片的依赖程度更高，行业内甚至有人称“没有芯片就没有智能汽车”。
汽车芯片头部企业稀少，国际芯片巨头产品的市场份额在国内占据领先优势，这已经是不争的事实。工信部电子五所元器件与材料研究院高级副院长罗道军指出，尽管中国已经坐拥全球最大的新能源汽车产能，对芯片的需求也与日俱增，但芯片自给率不足10％。
“主要几类汽车芯片自给率现状都不乐观。”邹广才分析认为，在汽车MCU芯片方面，目前全球市场仍被国际巨头垄断，尽管国内中低端MCU芯片在车身、座舱领域已经量产上车，但在动力、底盘、智驾领域仍以测试和验证为主，与国外产品差距较大。在车规级SoC芯片方面，特斯拉、英伟达等在智驾芯片上较为领先；高通等在座舱类芯片方面较为领先，1000TOPS以上高算力芯片量产商用应是国产化的努力方向。
近日，市场研究机构IC Insights发布的数据显示，我国汽车芯片从2021年的自给率不足5％，到2024年依然未能突破10％。“这反映出国内汽车芯片技术研发能力不足、车规级芯片工艺缺乏积累、工具链及相关知识产权受限等短板。”国家新能源汽车技术创新中心主任、总经理、中国汽车芯片产业创新战略联盟秘书长原诚寅在接受《中国汽车报》记者采访时表示，汽车芯片比消费电子级芯片的技术门槛要求更高，大部分相关企业尚不具备转型进入核心地带的能力，在一定程度上制约了国内汽车芯片的发展。因此，尽管目前入局造芯的企业不少，但形成规模化发展的企业却不多。
西安工业大学微电子技术实验室工程师魏冬告诉《中国汽车报》记者，汽车芯片设计是一个高度复杂且技术密集的领域，需要深厚的专业知识和丰富的经验积累。尤其是在高端汽车芯片的设计方面，无论是复杂处理器架构的开发、还是高精度模拟电路的设计等，我们都与国际先进水平有较大差距。在制造环节，汽车芯片对制造工艺要求极高，涉及到众多高精尖设备和复杂的工艺流程。目前，全球最先进的芯片制造工艺主要掌握在台积电、三星等少数巨头手中，内地企业在7nm、5nm等高端制程芯片方面能力薄弱，特别是在光刻机、刻蚀机等关键设备上高度依赖进口。由此，导致国产汽车芯片短板犹存。
技术差距带来产品短板，几乎已经成为共识。“国内汽车芯片产业除了技术方面的差距，生态方面也亟待完善。”深圳先进技术研究院研究员俞荣锦表示，一方面，汽车芯片的研发和生产需要大量的资金投入，并且回报周期长。从设计、认证，再到量产装车，往往需要3～5年时间，且成本高昂；另一方面，国外的种种限制，如美国通过的《芯片和科学法案》，限制了先进制程芯片在中国的发展空间等，使得国内企业在很多方面步履维艰，进展缓慢，也是导致汽车芯片自给率不足的重要原因之一。
品类单一 亟需拓展
至今，在全球汽车芯片市场，排名前十的芯片巨头所占的市场份额超过70％，而且一家巨头往往涉及多类汽车芯片。相比之下，国内的汽车芯片开发制造商大多只涉及某一类芯片。
“国内的汽车芯片企业中，芯片产品比较单一。只做一种类型芯片产品的企业占绝大多数。”清华大学计算机科学与技术系教授李兆麟告诉记者，能做两类及以上类型汽车芯片的企业相对较少。然而，在国际上占据主导地位的英飞凌、恩智浦等芯片大厂的芯片产品类型和种类都非常丰富。
俞荣锦认为，技术差距是主要原因。一方面，国内汽车芯片企业与国际汽车芯片巨头相比，产品开发上就有差距，如国内汽车芯片企业往往停留在中低端车身电子类的单一产品上，而在高端复杂芯片的研发方面相对滞后；另一方面，国内汽车芯片面临的挑战众多，包括设计理念等，由于高端汽车芯片的设计需要先进的设计理念、成熟的设计流程和强大的研发团队来提供支持，国内目前仍很缺乏。而且，汽车芯片产业是一个高度全球化的产业，需要上下游企业之间紧密合作、协同发展。目前国内的汽车芯片产业生态还不够完善，与国际领先的产业链企业及供应商合作不够深入，从而也在一定程度上影响了产品的多样性。
此外，在汽车芯片设计软件方面受限，也使芯片的种类难以拓展。“在汽车行业使用的芯片设计软件（EDA），尤其涉及中高端芯片领域的软件基本都被美国公司垄断，仅美国楷登电子、新思科技、西门子EDA（原美国Mentor Graphics）3家美国公司的芯片设计软件，在中国的市场份额就超过90％。”魏冬介绍，目前，对于国外软件的依赖是行业内众所周知的现实，从自动驾驶的算力芯片到智能汽车的MCU、ECU（电子控制单元）等芯片设计，都离不开芯片设计软件。在这些软件的使用权上，国外芯片设计软件公司是对每一个工艺节点进行许可授权。如一家汽车芯片设计公司只是购买了16纳米芯片设计软件的许可授权，14纳米芯片设计没有购买就无法使用，而许可授权费用高昂，在汽车芯片本身回报周期较长的情况下，一些企业没有足够的财力或技术力量来购买使用多种芯片的设计软件许可授权。
魏冬举例说，国内某汽车零部件供应商在2020年9月高端芯片被国外“断供”后，上述3家美国公司也终止了向该公司的芯片设计软件的许可授权，这家公司只能使用此前老版本软件，芯片设计能力严重受限，自之前推出7纳米的自动驾驶算力芯片后基本再也无法向上升级。此外，该公司先进制程汽车芯片的晶圆制造、测试、封装等生产环节都需要海外公司代工，颇为被动。
当前，新能源汽车、智能网联汽车产业正行进在快车道上，对于多种类、高品质的车规级芯片的需求胜过以往任何时候。“这就需要积极推进汽车芯片产业链的自主化发展，鼓励相关企业积极拓展汽车芯片种类，尽快适应国内汽车智能化、电动化发展的刚需。”北方大数据与人工智能研究院研究员曾文翔认为，在汽车芯片产业链上，国际竞争正在加速向高端化演进，特别是随着智能驾驶、智能座舱的快速发展，人工智能、大模型等先进技术都在纷纷上车应用，相关芯片也出现了新的增量需求，迫切需要国内汽车芯片企业积极拓展汽车芯片种类的开发，抢占这一市场机遇。在这方面，芯片企业既要看到市场需求，也要积极从技术研发、国际合作、经验积累、大胆创新等方面来拓展产品种类。
汽车与芯片行业融合不足
“国产芯片企业与整车企业之间的沟通困难，不协同、不认同，也直接影响了汽车芯片的国产化进程。”中国工程院院士孙逢春认为，有效的沟通机制和共同的目标认同，是实现国内汽车和芯片产业成功合作的关键。
从行业角度看，汽车与芯片行业的合作机制尚未形成，现实中依然存在一些有待解决的问题。曾文翔谈到，从推动行业发展角度出发，芯片企业与整车企业之间应建立强绑定关系，加强合作的关键在于实现“车芯联动”，通过深化协同合作、联合创新和双向融合，来实现汽车＋芯片产业的健康发展。而且，双方合作不仅是为了引导芯片厂家更加关注整车企业需求和产业发展方向，加大研发创新力度，以芯片的快速迭代推动汽车性能的革新，也是为了提升汽车芯片的性能指标，如高算力、低延迟、低功耗等，更好地适应行业发展。
对于如何推动两个行业融合发展，在魏冬看来，在整车企业与芯片企业的合作中，芯片厂商应在整车产品的设计开发阶段就开始介入合作，与整车厂商进行深入的技术交流，充分理解整车产品的定位与对芯片的需求，确保汽车芯片设计与整车系统架构的高度匹配。同时，双方从设计开发阶段开始就要对汽车芯片相关技术标准和接口规范达成一致，确保芯片与整车系统的良好衔接，减少潜在的技术风险。进入验证测试环节，同样需要双方积极参与，共同测试，并根据测试反馈信息对芯片进行优化调整。到整车进入试生产阶段时，芯片厂商需确保量产芯片的供应和质量，支持整车厂打造高品质的产品。此外，双方还要密切合作，建立稳定的芯片供应链体系，提前进行量产准备，确保芯片的质量和交付。在整车进入正式生产后，还需要根据市场需求和技术发展可能带来的新变化，芯片厂商要持续提供技术支持和产品升级保障，定期进行芯片产品优化和技术升级，确保芯片产品的市场竞争力。
也有观点认为，汽车与芯片产业的融合，首先应该从技术融合开始。俞荣锦表示，一方面，技术创新是推动汽车芯片行业与汽车行业融合的重要途径。国产汽车芯片在技术创新方面仍面临挑战，尤其是在高端功率半导体、MCU和存储芯片等领域，市场份额相对较低。因此，重视技术创新，加大研发投入，提升国产芯片的性能和可靠性，是加强车企与芯片企业融合发展的关键。
另一方面，汽车与芯片企业要共同构建良好的产业生态，才能共同确立更好的开发目标，寻找更好的突破方向，共同应对市场风险，共享收益。如今，随着汽车进入智能化、网联化和电动化时代，原有的供应链结构被打破，平台＋生态的“网状”供应链结构，也为国内芯片企业进入汽车领域带来新机遇。
值得注意的是，2020年9月，中国汽车芯片产业创新战略联盟宣告成立，至今成员已经超过200家企业及机构。该联盟的成员包括整车企业、芯片企业、汽车电子和软件企业、高校院所、研究机构和行业组织等，成为汽车芯片产业生态的建设的重要平台。
在汽车芯片产业生态建设上，原诚寅认为，车企既要与国内芯片等供应商合作，做全面的自主芯片设计方案；也要针对国内汽车芯片产业实际，与相关方面探讨芯片召回险、责任险等新险种，为产业融合发展提供保障。此外，还要与地方政府主管部门探讨出台推动地方汽车芯片产业发展的新政策，促进产业的横向协同。“从多方面努力去构建自主汽车芯片产业‘大生态’，把产业的实事做好更重要。”他强调。
下游要打破“不敢用”老黄历
客观上，我国汽车芯片产业正在形成新“风口”，由此也吸引了不少汽车及芯片企业跻身其中。“尽管国内汽车芯片产业链的基础相对薄弱，而在芯片设计软件、车规级工艺方面与国外相比差距较大，但目前在汽车芯片产品的设计开发、集成、测试等方面发展较快。”邹广才表示，国内近来也出现了芯片制造企业，但这类企业一般都是先安排生产回报快的消费芯片，然后才考虑回报慢的汽车芯片，所以，综合而言，汽车芯片的国产化至少还需要4～5年，产能才能增加到一定规模。
面对国产芯片，车企不敢用的问题也在一定程度上存在。“对自主开发的汽车芯片要有信心。”原成寅表示，国内车企要从长远考虑，逐步使用国产芯片，不要简单地期望国产芯片价格要比国外产品低，而且性能还要好。在初期，国产芯片有可能比进口芯片贵，因为进口芯片产品在丰富和成熟的基础上，已经把之前的研发成本摊销了。目前，车规级芯片认证前期的研发投入成本巨大，在国产芯片市场化初期，如果没有一定的销量，就没法持续投入，所以，国内车企要大力支持国产芯片。
要让车企放心使用国产汽车芯片，重要路径之一就是加快建设汽车芯片的标准化体系建设。根据工信部印发的《国家汽车芯片标准体系建设指南》，到2030年，国内将制定70项以上汽车芯片相关标准，进一步完善基础通用、产品与技术应用及匹配试验的通用性要求，实现对于前瞻性、融合性汽车芯片技术与产品研发的有效支撑。
对此，邹广才建议，一方面，要明确未来国内汽车芯片产业发展愿景。未来5～15年，国产芯片产品将会形成系列化，面向高中低端有不同的应用和布局。高端产品的水平也会达到世界先进水平，中低端融入国际大循环，并要与国际产业链融通合作，形成部分汽车芯片产品的成本和产业链优势，也要得到国际上的认可和应用。另一方面，汽车芯片产业发展本身要以产品为核心。车企首先要考虑“价格、性能、可靠性”等产品的核心竞争力，同时要看重质量稳定和供给稳定，这是企业的核心竞争力。汽车芯片企业应避免同质化竞争，各自找到自己的发展之路。而且，汽车芯片企业要联合汽车企业开展产品定义的研究，多关注高端、特色、创新的汽车芯片产品的开发，建立长期可持续的竞争力。
“国产芯片上车不是一个简单的技术问题，而是一个产业生态问题，要从设计、制造、封测、标准、测试认证、电子控制器开发、整车认证等方面，以及产业链上下游共同协作，共担风险，共享收益。”邹广才如是说。
汽车芯片成为智能汽车产业新一轮竞争的制高点，对于智能汽车产业发展意义重大。“在自主开发汽车芯片的新浪潮中，人才短缺的矛盾也日益突出，相关的人才培育机制亟待完善。”曾文翔表示，在课程设置上，目前国内芯片设计专业门槛高、课程间关联弱、实践不足、学习难度较大等都是现实挑战，国内有的高校已经开始计划贯通计算机科学专业与电子信息工程专业课程的培养方案，培养学生的芯片全链条设计能力。在培养机制上，应该基于产业需求，从高校到专业技术学校，多层次、立体化分别培养汽车芯片设计、制造、检测、认证等相关专业技术人员，丰富汽车芯片人才矩阵，全面支持国产汽车芯片加快发展。
汽车产业发展的需求，才是汽车芯片自主开发能力不断增强的真正动力。“在发展汽车芯片的过程中，并不是所有芯片都必须自己做。”原成寅认为，国外企业有些通用类中低端芯片产品质量很好，价格也不是很高，自主芯片可以暂时不去争夺这一市场，没必要非得自己做。国产汽车芯片要走高端化、先进性路线，向“高性能、高集成度、低功耗、高安全性、高可靠性”方向发展，一些核心、高端、急需且容易被“卡脖子”的先进制程芯片，才是率先要关注的的重点，这也容易形成国内自主汽车芯片产业优势。
文：赵建国 编辑：陈伟 版式：刘晓烨
