汽车芯片的真·国产化时刻来临！
一是不得不为之，美国正在考虑采取更严格的措施，对日本和荷兰等国的公司施加压力，限制其与中国的芯片贸易。
二是上层谋略，据悉工信部发布政策文件，要求各车企进行自查和芯片替换验证工作。文件建议在2024年达到25%的国产化率红线，未达到红线的企业将逐步减少优惠政策。文件对五类芯片（MCU、功率半导体、存储器、传感器、计算类芯片）提出具体要求。政策文件对国企有强制性要求，而对民营企业则是强烈建议。
今年5月份，日经新闻发文称，“中国正在敦促国内汽车制造商到2025年将汽车芯片本地采购比例提高到25%，旨在减少对进口芯片的依赖，增强国内半导体产业的竞争力。“
也有说，去年就已提出25%国产化率的要求。今年此举再提，是“为汽车产业在未来12个月内实现硬脱钩做前期准备。同时标志着国家大力推动的27年全面国产化战略已步入实质性执行阶段。”
先不对消息的真假做评价，强化汽车芯片国产能力一直在路上，也将迎来“最血腥”的一年。
根据实现功能的不同，汽车芯片产品分为控制芯片、计算芯片、传感芯片、功率芯片、通信芯片、存储芯片、安全芯片、驱动芯片、电源管理芯片和其他类芯片共10个类别。
从讨论热度上看，计算芯片、功率芯片、控制芯片、传感芯片，作为智能电动汽车单车高价值量和高技术壁垒的芯片产品，是半导体企业与半导体企业，主机厂与主机厂等不同角色间较量的落脚点。
可以看到，25%国产化率的要求同样集中于这几个热度居高的芯片产品。
上汽研发总院经理周三国在去年7月曾做分享，上汽基于某款典型车型所涉268种芯片，进行“庖丁解牛”式排摸，最终将国产芯片供应链成熟度分为三类。
一类芯片，国内已在整车上量产应用的成熟芯片，如图像传感器芯片、存储芯片、低端MCU（微控制单元）芯片等，占比44%；
二类芯片，是指已有国产化方案但未在整车上量产应用的芯片，主要为高性能芯片，如ASIL D MCU、高性能电源芯片、以太网芯片、高性能MCU/SOC、动力底盘传感器芯片、智能驱动芯片、LED驱动芯片等，主要应用于制动、转向、动力等对功能安全和车规等级要求较高的领域，或要求低领域的高性能辅助芯片，占比34.7%；
三类芯片，真正棘手，如安全气囊传感器芯片、半全桥驱动和预驱芯片、定制芯片等价低量少类，英飞凌TC3系列、智能高低边、NXP SBC芯片等技术有难点类，配套英飞凌TC389的TLF35584电源芯片等强绑定类，尚未找到潜在解决方案，占比21.3%。
二、三类芯片，正是如今国产化替代的发力点。
“汽车芯片国产化率从过去不到5%，现在上升到10%。但与欧美日等汽车芯片大国强国相比，短板依然非常明显。”在2023全球新能源与智能汽车供应链创新大会上，中国电动汽车百人会副秘书长徐尔曼表示。
在2024全球新能源智能汽车创新大会上，芯擎科技战略业务发展副总裁孙东分享了2023年车规级芯片市场的国产化率数据，其中计算和控制类芯片国产化率不足1%，通信类芯片国产化率不足3%，传感器芯片国产化率达到4%，功率半导体和存储器芯片国产化率达到8%。
另有一份《汽车芯片专家交流纪要》列出了各类芯片的国产化率：
◎传感器领域的国产化率不一，温度传感器等部分类型的国产化率较高，可达60%-70%。但压力传感器和加速度传感器等在中高端市场的国产化率较低。
主机厂里面，理想汽车 CEO 李想曾在去年微博发文，表示理想 L 系列芯片国产化率已经超过了 25%，大概率是芯片国产化率最高的车型。李想还直接公开了部分合作的本土企业，如国产芯片的地平线和芯驰、长鑫的存储器、激光雷达的禾赛，电池的宁德时代和欣旺达、空气悬架的孔辉和保隆，刹车系统的伯特利等等。
虽然不同来源呈现出来的数据不一，但都反映出汽车芯片国产化率形势的严峻和困难。根据上文的数据，我们本次重点看下功率芯片、计算芯片、控制芯片、传感芯片、模拟芯片的国产化情况。
功率芯片：乘火箭起飞
在2018年至2023年，国产功率器件迅速崛起。
功率器件，如IGBT、SiC MOSFET，主要用于电机控制器、OBC/DCDC等部件，作用是交直流转换。
在这一时期，国产IGBT/SiC MOSFET公司相当于乘坐火箭起飞。本土公司的市场份额和技术能力都取得了可喜可贺的进展。
新能源汽车市场迎来迄今为止最高的增幅，中国出现一批优秀的电驱动Tier 1。乘着东风，具有主机厂背景的比亚迪半导体、与电驱Tier同母公司的中车时代半导体、工控和家电领域龙头的士兰微以及专注新能源汽车IGBT模块的斯达，均实现量价齐升。
整体来看，从2020年开始，本土功率模块公司在乘用车市场占有率，从2020年只有24%，2024年已经占到72%，这是极其快速的增长。这里面，本土供应商在IGBT市场占据77%的份额，碳化硅也达到了42%的数字，整体来说都可圈可点。
从芯片的性能表现来看，NE时代观察到，国产IGBT芯片基本上可与外资PK。三个芯片并联后可实现1200A的出流能力，单芯片400A已不是太大的问题。这与英飞凌二代1150A基本持平。
SiC芯片与外资还有一些差距。目前本土企业更多做封装，芯片多从外资公司采购。所幸，芯联集成、士兰微、三安光电正在投建或投产8英寸SiC。国产模块也在批量转用国产SiC芯片，如SiC用量大户——比亚迪、小鹏，已将大部分SiC芯片的来源切换为国产公司。
经过五年甚至更久的努力，国产功率芯片已发展为成熟芯片，不再对主机厂的芯片国产化率要求构成严重困扰。
在这股芯片国产化浪潮中，凭借价值量高、主机厂最重视、热度最高，计算芯片成为国内上到芯片公司，下到主机厂在功率器件外开发力度最大，攻关进程最快的芯片类型。
计算芯片按照应用场景可分为座舱芯片和智驾芯片。座舱芯片更注重于座舱内的数据处理和交互体验，而智驾芯片则更侧重于自动驾驶的计算和控制能力。
座舱芯片中，高通凭借8155、8295芯片的上车，在今年6月新车市场中已经占据60%以上的市场，另外恩智浦、AMD、英伟达的市场份额也高于国产品牌，共同抢夺其他的40%市场。
我们也看到，华为、芯擎科技、芯驰科技是国产公司中座舱芯片市占比领先的三家，共同开辟出7%左右的市场。
华为的海思AI产品线规划有四条：鲲鹏、昇腾、麒麟和鸿鹄。其中，鲲鹏系列主要是CPU，昇腾是AI加速器，延伸产品用于智能驾驶；麒麟主要面向手机，延伸产品用于汽车座舱；鸿鹄针对电视。麒麟990A、麒麟9610A座舱芯片已经配套于问界、阿维塔、极狐等旗下新能源车型中。
芯擎科技自研国内首款7nm车规级智能座舱芯片“龍鹰一号”，官方称已成功与吉利、一汽等知名汽车制造商达成合作，实现了20多款主流车型的规模化交付或定点。至今，该芯片的累计出货量已突破40万片。
芯驰科技在车规芯片领域建立了的产品线对标英飞凌和高通，包含MCU和座舱芯片，覆盖座舱、智驾、网关以及车控等应用场景。座舱芯片中，X9系列包括X9E、X9M、X9H、X9HP、X9SP，今年北京车展又发布了X9CC，CPU算力200KDMIPS，NPU算力为40TOPS，面向中央计算+区域控制电子电气架构。
近日，杰发科技宣布，公司新一代智能座舱域控SoC芯片AC8025已搭载到某自主品牌车型的智能座舱系统中，正式进入量产阶段。在日前举办的2024慕尼黑上海电子展上，杰发科技与华阳通用联合打造的AC8025量产样机正式亮相。该车机实现了AC8025一颗芯片带仪表和中控两个屏幕。目前AC8025已签订多个海内外车厂项目，将在今年下半年和明年陆续量产，预计出货规模近百万颗。
智驾芯片中，英伟达的市场份额一骑绝尘，特斯拉自研自用，依靠整车的量也拿到了近30%的份额。相对来说，国产智驾芯片的表现是要优于国产智舱芯片。虽然智驾芯片市场也存在遥遥领先的巨头，但是本土智驾芯片公司的攻势更猛，主机厂处于各种供货安全、定制化需求更愿意与本土公司协作，甚至自研芯片，比如华为、地平线、爱芯元智、蔚来。
根据NE时代的数据，今年6月，华为、地平线、黑芝麻已经拿到L2++（高速NOA）及以上的高阶智驾芯片市场近20%的市场。
尤为值得注意的是，随着舱驾一体化趋势的加速发展，对供应商的综合能力提出了更高且更全面的要求：不仅需要精通智能座舱knowhow，还需深入掌握智能驾驶技术。
在舱驾融合领域，国外如高通，国内黑芝麻及芯驰科技等已率先推出专为支持“舱驾融合”高性能计算芯片。新一轮的竞赛已然开启，正在白热化。
控制芯片：国产化芯片从此处展开
从2019年起，国产MCU厂商活跃起来，尤其是高端MCU。
MCU 是汽车电子控制单元（ECU）的核心组成，负责各种信息的运算处理，分布在车身域、动力域、底盘域、座舱域及智驾域各大系统中，凡是与控制相关的都离不开MCU。
在分类上，车规MCU应用分8位、16位以及32位。位数越多，对应结构越复杂，处理能力越强，功能越多。
从应用领域来看，雨刷、车窗、座椅、空调、风扇等在内的车身二级ECU一般采用8位MCU，但是若是车身域控或者再升级为区域控制器，MCU必须升级为32位，具备相对更高的处理能力、更大的存储、更高的安全等级以及更高的集成度。燃油车时代的动力和底盘MCU多采用16位MCU，到智能电动汽车时代，动力与底盘对MCU要求更高的工作温度和功能安全等级，尤其向域控集成化发展，需要32位MCU。对智驾域和座舱域，MCU要有较高算力以及高速外部通讯接口，同样以32位MCU为主。
对国内MCU公司来说，8位和16位MCU是2019年以前的主要产品。彼时，燃油车当道，新能源汽车车企尚未掀起EEA架构的全新全面革命，汽车控制以分布式ECU为主，功能单一，对MCU要求不高。8位和16位MCU仍然呈现出顽强的生命力。
但这一切随着多重事件的同时发生而改变。国产MCU公司或主动，或被裹挟，迈向高端MCU。
一是受到中美贸易摩擦的影响，近几年我国半导体行业被严重“卡脖子”，因此建立自主可控的半导体供应链迫在眉睫，自主可控已上升为国家战略。
二是大环境上，2019年后爆发的“缺芯潮“使主机厂意识到高端MCU的一票难求。如ST的STM32系列MCU，两年内涨价10倍；英飞凌MCU一颗常态价格二三十美金的MCU被炒到数千元。一些车规级和高端的MCU平均交付周期甚至长达52～78周。
三是汽车产业“新四化”的迅猛发展，给国内MCU公司带来替代机会。虽然2020~2022年各省市时不时封控，企业停产，但是汽车的电动化和智能化反而在那三年里迎来新气象。当时，处于EEA2.0域控阶段的各大主机厂均开始探索EEA2.5跨域融合，相继推出准中央计算平台+区域控制器的架构。在此驱动之下，半导体的含量和质量成倍地增加。
长城资本(长城汽车产业基金)上海区总经理贡玺在2024中国汽车论坛上称，国内所有MCU公司第一个进入的域一定是车身域。
贡玺还指出，从MCU端来看，以Cortex-M系列位主的ARM-based国产化率相对较高，主要用于车身控制。而在动力域、底盘域层面，以Cortex-R52核为主的、对标英飞凌TC3xx的MCU，国内还是蛮缺的。
我们看到，长期对标恩智浦、ST、瑞萨电子，国芯科技、比亚迪半导体、杰发科技及芯旺微等国产厂商自2019年相继推出中高端车身/网关控制芯片，并迭代升级，水平基本达到外资水平。
动力及底盘方面，今年，国芯科技的底盘（域）控制器方案、动力域控制器方案获多家主机厂定点开发，预计到2025年会陆续批量装车量产。芯旺微很快将发布应用场景全面辐射汽车网关、域控制器、电驱动系统、BMS和汽车底盘控制等对汽车芯片有更高功能安全需求的MCU。芯驰科技在北京车展展出了E3600系列和E3800系列，功能安全支持ASIL D，适用于跨域融合的区域控制器、动力/底盘域控。
座舱域和智驾域的主控芯片形态较为相似，SoC芯片内部高度集成CPU、NPU、GPU，内置或外置MCU安全岛。其中CPU内核，高通座舱芯片SA8295、SA8775采用自研的Kryo CPU，而Kryo基于ARM Cortex而来；英伟达Orin芯片、地平线J6、黑芝麻C1200家族的CPU采用Arm Cortex-A78AE核。MCU岛，英伟达Orin、英伟达征程系列等内置了车规级的安全岛Safety Island，基于Arm Cortex。在外置的功能安全CPU芯片方面，英飞凌的安全MCU几乎主导智能驾驶领域，国内90%以上使用英飞凌的TC39X系列MCU作为辅助支持。最近量产的TC4XX系列自然是为Zonal E/E中央计算架构而来。这是国内MCU公司难以逾越的高山。
谁能想到，有一天，MCU也会成为让人高攀不起的高端产品呢？至少，对主机厂来说，国产底盘和动力高安全MCU还可以期待一下，但国产座舱与智驾MCU还有待时日。
在贡玺看来，从今年开始，国产化芯片替代的工作有几个分水岭，一个是会很偏工艺。一般来说主机厂Tier1的国产化芯片会从两颗芯片开始，一颗是MCU，一颗是IGBT，这两个支撑了0%-10%过程当中大部分国产化替代的物料和类型。从10%的节点开始，到20%甚至30%的过程当中，特色工艺带来的卡脖子问题会是未来3-5年国产化芯片替代里面亟待解决的重要问题，包括MEMS工艺。
传感器，感受、探测车辆自身和外界的信号，并将信息转变为电信号及其他需要的形式传递给控制器。
汽车传感器可分为车身感知传感器和环境感知传感器。其中，车身感知传感器大部分为传统传感器，如位置传感器、湿度传感器、温度传感器、电流传感器、压力传感器、角度传感器、速度传感器、加速度计等，更像是汽车的“敏感神经末梢”，用于动力系统、传动系统以及车身。环境感知传感器，近年来随着ADAS的渗透，成为增量最显著的传感器，包含摄像头、超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达等，更像是汽车的“眼睛”。
来自不同渠道的信息显示，车身感知传感器的国产化率不一，比如温度传感器国产化率已超过60%，且可在中高端车市场实现大部分替换。但是压力传感器、加速度传感器、位置传感器的国产化率较低。
国内传统汽车传感器生产企业产品主要集中在湿度、温度、光敏、压力等传感器市场，发展较为成熟的企业包括保隆科技、华工科技、苏奥传感、日盈电子、腾龙股份等。
贡玺认为，有一类传感器还处于“卡脖子”的状态，就是使用MEMS工艺的，尤其是表征动力学参数的传感器。如底盘一旦涉及到像横摆、俯仰、加速度等表征动力学参数的，传感器基本上就被博世等拥有MEMS产线的IDM公司所把控。
MEMS 传感器广泛应用于电子车身稳定程序(ESP)、防抱死(ABS)、电控悬挂(ECS)、胎压监控(TPMS) 以及自适应导航系统。根据博世估计，目前一辆汽车上安装有超过50个MEMS传感器，其中应用较多的是加速度、压力传感器及陀螺仪等传感器。
DIGITIMES Asia报告指出，博世、ADI、意法半导体、森萨塔、英飞凌等国外大厂主导MEMS 传感器市场，市场集中度较高。不过，国内的MEMS传感器产业方兴未艾，赛微电子、美泰电子、矽睿科技、美新半导体和士兰微等正崭露头角。
来源：Mordor Intelligence.
在“强化感知能力”的技术导向下，汽车传感器成为了不可或缺的关键组件。激光雷达、4D成像雷达，以及高分辨率的8MP摄像头等创新产品迅速融入汽车领域，极大地激发了传感器芯片的市场需求。
摄像头主要应用在 360全景影像、前向碰撞预警、车道偏移报警和行人检测等 ADAS 功能中，组件主要包括CMOS 图像传感器（CIS）和 图像信号处理芯片（ISP）。CMOS 图像传感器中，安森美仍然占据市场领先地位，国内豪威科技位居全球第二，思特威、格科微都是国内领先的CMOS传感器供应商。
毫米波雷达用芯片包括主芯片（MCU、DSP、FPGA）、雷达芯片（如MMIC、ASIC）和其他辅助芯片（如PMI、ADC）等。
国内毫米波雷达芯片市场主要由英飞凌、恩智浦、德州仪器、意法半导体等外资企业主导，但是国内企业在市场份额和技术上取得了较大的提升空间。在竞争热点的77GHz雷达方面，国产化替代已基本完成。
随着自动驾驶技术的不断发展，高分辨率雷达和4D毫米波雷达作为关键传感器技术应运而生，推动了毫米波雷达芯片的技术迭代周期。国产厂商如加特兰、矽杰微等公司正加快4D毫米波芯片的技术布局，有望在这一领域实现“弯道超车”。
在激光雷达中，收发芯片是主要的成本构成。激光雷达芯片技术主要掌握在国外厂商手中，国内厂商近些年也在积极研发相关技术。如在发射芯片上，纵慧芯光、长光华芯、睿熙科技等国内厂商开始逐渐切入上游VCSEL芯片的设计领域；在接收芯片领域，国内初创公司进军SPAD、SiPM芯片，其中芯视界、阜时科技等公司专注于SPAD/SiPM的研发，速腾聚创、禾赛科技多年来致力于激光雷达的芯片化开发。但是，据业内资深人士透露，国产SPAD芯片实测效果不如外资公司，仍有许多瓶颈需要突破。
如此来看，在车身感知传感器中，国产化替代的难点在MEMS工艺；在环境感知传感器中，摄像头和毫米波雷达的国产化替代已实现明显进展，接下来激光雷达芯片将是攻克的重点。
模拟芯片：虽小但不容忽视
“缺芯潮”最令人痛苦的芯片还包含几款一些模拟芯片，如智能高低边、PMIC。这类芯片并非不重要，价值量低，但用量够大。
作为汽车芯片大类之一，模拟芯片广泛应用于汽车电座舱、底盘、动力等场景。
贡玺提到，智能高低边开关即是其中一种。底边相对容易一些，而高边一般会带有感性负载，是典型的被工艺端“卡脖子”的元器件。
他举例讲道，世界上“最优秀”的高边BCD工艺，如ST的VI-POWER工艺、英飞凌的Smart工艺，在国内依然比较缺乏。所以Fabless公司设计得好，更需要相应的产线做支撑。比如对标底盘使用的ST的L9396和L9788，恩智浦的BA13，等等一系列使用的BCD工艺的器件都是缺乏的状态。
ST的L9396就是2021年至2022年导致博世ESP系统价格暴涨的根本原因。L9369是用于EPB的电子双路H桥预驱动器，随着EPB配置在各主机厂的普及，L9369的断供，使主机厂无法装车，形成了全球性“灾难”。
BCD工艺在车载芯片中用途广泛，据芯潮涌总经理韩明介绍，汽车半导体中有很多器件都需要用到BCD工艺，比如驱动芯片中的智能高边、LED驱动、电机驱动、IGBT等驱动芯片；DCDC、LDO、PMIC等电源芯片；SBC等集成芯片；以及CAN、LIN等通讯芯片等。
国内，纳芯微使用BCD工艺把Mos管集成在芯片内部，可帮助客户节省PCB板尺寸，并为客户实现电机驱动芯片的整体解决方案。矽力杰的经营模式属于虚拟垂直整合型模式 (Virtual IDM)，与国内主要晶圆代工厂合作，构建了中低压、高压、超高压等三大类BCD工艺平台。
芯联集成，国内有名的系统代工公司，国内少有的拥有高压、低压BCD全平台，近来也谈到BCD工艺的重要性，“作为模拟芯片，电源管理芯片设计的根基在于工艺：应用广泛、性能卓越的BCD（Bipolar- CMOS-DMOS）工艺。”
“BCD工艺，这一由应用需求驱动的创新技术，最初主要掌握在欧美IDM手中。随着时间的推移，非IDM的晶圆代工企业，如台积电、东部高科等也开始迎头赶上，发展自己的BCD技术，逐步缩小了与IDM之间的技术差距，甚至引领BCD技术的发展。本土的晶圆代工企业开始布局BCD，如芯联集成以其全面而稀缺的BCD车规平台，规模量产的实力，以及在特色工艺和特色器件研发上的创新引领，确立了自身在行业中的领先地位。”
总结
通过这五大类芯片国产化现状的梳理，我们发现，摆在国产化率前面的是内核、工艺、经验、客户认同度几个大关，关关难过。想要关关过，不单单是半导体公司需要下大功夫，主机厂及Tier 1也应敞开心扉，但面对车规级和终端群体的安全又何其难。前路漫漫，所幸，这是一个人人都期待国产芯片崛起的时代，大家也在共赴未来。
