智能汽車芯片市場量級變得前所未有的大，牌桌上的玩家正在挪換位置。過去牌桌上都是 Mobileye、英偉達這樣的老玩家，而在缺芯的倒逼下，我國汽車芯片設計有了快速的進步，有地平線這樣奔向臺前的明星企業，征程5既定將搭載于比亞迪、紅旗、理想和蔚來的新品牌;也有黑芝麻智能這樣悶聲定大點的企業，上周14號剛獲得東風集團旗下東風乘用車首款純電轎車和首款純電SUV兩款車型的項目定點。
國產芯片正加快上車，一個新的汽車芯片時代已經到來。業界預期，2025年將成為芯片國產化替代的關鍵節點。要么上車，要么不必再擠上車。
圍繞此現象，本文試著回答以下問題：
1、國產芯片上車經歷了哪些波折?
2、推動車芯國產化，目前面臨的最大風險是什么?
3、國產芯片如何和英偉達等國外廠商爭奪市場?
01 風向變了
中國電動汽車百人會的研究團隊和國內的機構一起拆了一輛車后發現，汽車芯片的組成遠遠超出了任何一個智能終端。汽車芯片涵蓋眾多產品種類，包括控制、計算、功率、通信、存儲、電源/模擬、驅動、傳感、安全9大類。其中，IGBT負責功率轉換的功率半導體，MCU負責車輛控制。這兩類芯片是燃油車以及電動車上數量最多的芯片。SoC大算力系統級芯片，一般負責汽車智能相關的功能。如今車企軍備競賽比拼的自動駕駛芯片、智能座艙芯片以及云端芯片，都是此類。
上車車規級芯片當中，IGBT算是本土企業最早取得突破的一個大類。
20世紀末期，IGBT角斗場上最為重磅的玩家是德日，中國玩家一直沒有姓名。
直到2005年，曾就職于西門子(英飛凌)半導體技術研發部的沈華，關注到中國半導體行業的空白現狀創立了斯達半導。
與斯達半導不同，比亞迪與中車時代選擇收購。2008年，比亞迪以1.7億元收購寧波中緯半導體公司。同年中車時代以大約一億元收購了一家掌握IGBT關鍵技術的英國企業——丹尼克斯。
一年后，比亞迪IGBT 1.0橫空出世，讓中國在IGBT技術上實現了從零到一的突破，緊接著比亞迪又相繼推出了IGBT2.0、IGBT2.5，實現了自產IGBT芯片的初步嘗試。
和比亞迪不同，中車時代布局IGBT的初衷不為造車，而是為了造高鐵。當時中國每年都要用掉將近10萬只IGBT，進口IGBT芯片的金額高達12億元，產品交貨周期極長，無法滿足中國高鐵建設規模。
于是時任中車株洲研究所董事長的丁榮軍果斷拍板建設8英寸IGBT生產線。2014年5月，世界第二條8英寸IGBT芯片生產線成功建成投產。
IGBT生產線建立后，這三家都順利拿下了主機廠的單子。
2015年，比亞迪開始自供，同時給外部商用車供貨;2017年，中車時代切入車規級IGBT，拿下了東風、一汽、長安等車企;斯達半導的主機廠客戶分布最廣，包括奇瑞、江淮、長安、上汽、廣汽本田、江淮大眾等國內整車廠，也包括雷諾、通用等海外客戶。
2019年，比亞迪、斯達半導的市占率已經達到20%、17%。2020年，斯達半導生產的汽車級IGBT模塊合計配套超過20萬套新能源汽車、市占率進一步提升達15%。根據2021年報，斯達半導應用于主電機控制器的車規級IGBT模塊持續放量，合計配套超過60萬輛新能源汽車，市占率繼續上升。
相比IGBT，車規級MCU國產化晚很多，直到2018年比亞迪成功推出第一代8位車規級MCU芯片，才實現零突破。一年后，比亞迪的第一代32位車規級MCU芯片成功搭載在了旗下的全系車型上。同年，芯旺微將車規級MCU推向汽車市場。實現了汽車前裝產品的量產，并發布32位汽車級MCU。但全球汽車MCU市場依然是海外巨頭的天下，市占率超過95%。
在SoC芯片方面，地平線、黑芝麻等汽車芯片領域的“新勢力”異軍突起，與英偉達、高通等國外傳統芯片廠正面剛。
2020年6月，地平線的國內首款車規級AI芯片征程2搭載的長安UNI-T上市，實現中國車規級 AI 芯片的首次上車量產，當年這款芯片出貨量突破16萬片。今年10月大眾宣布24億歐元投資地平線，其旗下的CARIAD也與地平線成立了合資公司。此外，地平線與比亞迪、奇瑞、長城、江汽、理想、哪吒、嵐圖等廠商也均有合作。
黑芝麻智能的華山二號A1000芯片已完成所有車規級認證，也是首個量產的符合車規、單芯片支持行泊一體域控制器的國產芯片平臺。目前，黑芝麻已經獲取了15個車企的量產項目。
可以說，國產汽車芯片在當下迎來了更好的發展機遇。自主品牌車企已逐漸開始接受和主動擁抱國產芯片，風向開始轉變，一些提早布局的芯片公司也開始享受市場紅利。
02 三座大山
目前就全球半導體市場競爭格局來看，歐美日等巨頭仍占據國內汽車芯片超95%的份額，國內產品的自主率普遍偏低，總體在5%以內，中國汽車芯片進口依賴度極高，要想真正實現車芯國產化還要解決這三大難題。
首先車規是芯片國產化的重要一步。邁過這一步，我們才能離高端芯片的國產化替代越來越近。相比工業級、消費級芯片，車規級芯片在研發、制造、合規、量產等環節都遭遇著更高層級的挑戰。
車規的難點就在于汽車所經歷的使用環境比消費類電子要嚴苛很多，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三級驗證：部件驗證、系統驗證、整車級驗證。
另外車規的供貨周期要保證，芯片有十年穩定的供應，并且保證十五年之內芯片不會出現任何問題。這些嚴苛的條件決定了汽車芯片需要很長的測試和認證流程。比如芯片的老化實驗就需要數千小時的測試才能完成，這意味著這一項測試需要的時間就達到半年甚至是一年。車企都不想自己融合了更多技術、算法的智能駕駛方案，因為芯片的可靠性問題被召回。因此，車企對國內生產的汽車芯片產品的信任度低，暫時不敢規模化應用國產芯片產品。
其次，國內汽車芯片全產業鏈面臨短板。中國電動汽車百人會傳播顧問沈承鵬認為，我國芯片產業最大的痛點是供應鏈沒有打通。盡管在芯片設計工具及制造、封測環節設備等方面已有很大進步，但在EDA、光刻機等核心技術環節的落后，仍然使國內企業頻繁被“卡脖子”。
此外，和國內消費電子高端芯片相似，國內車芯當前也面臨著被國外頻頻施壓的困境。今年8月，英偉達稱被美國政府要求限制向中國出口兩款云端AI芯片A100和H100。10月，美國商務部頒布了新修訂的《出口管理條例》，除更加嚴格限制美企向中國出口芯片和制造設備外，還首次將參與中國境內半導體開發活動的“美國公民、美國永久居民、美國庇護民、位于美國的人士”，列入管制范圍，意味著美國將限制所有美籍華人與中國半導體產業沾邊。車百智庫認為，美國人才禁令，短期內將顯著影響國內半導體產業鏈的正常經營，長期將對中國引進核心半導體人才造成很大限制。
03 破局
汽車行業經歷一百多年風雨，內部芯片從未像今天這樣重要，傷口開始裂開的時候，意味著革新也在進行。況且從長遠來看缺芯是一時的，但圍繞汽車芯片的博弈與競爭長期存在，國產車芯要如何與國際芯片大廠同臺競技?車百智庫綜合中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張永偉等各方觀點，認為有以下四個要點：
第一，加強全產業鏈核心環節的技術提升。
中國電動汽車百人會理事長陳清泰表示，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。無獨有偶，張永偉在近期舉辦的全球智能汽車產業峰會(GIV2022)上也表示：必須加強我國汽車芯片在設計、制造、封測、工具鏈、關鍵材料、核心設備等全產業鏈核心環節的技術提升，只有補齊木桶“短板”才無懼被卡。需集中攻關關鍵核心技術，如光刻機向28nm及以下制造工藝攻關;制造工藝向14nm以下制造工藝攻關;緊跟前沿3D封裝、2.5D封裝技術發展。
第二，積極推動芯片企業整合，培育龍頭企業
全國大大小小芯片企業有很多，但真正符合車規級的企業鳳毛麟角。同時，車企在用的各類芯片完全可以壓縮重復類別，合并同類型產能，以避免資源浪費。因此，在發展到一定階段，應鼓勵頭部企業通過并購聯合等方式解決當前“小而散”的問題。
第三，車企要給予本土芯片企業更多“上車”的機會。
國產的芯片能不能在新的環境之下讓國產的汽車應用起來，這是我們在新時期推動汽車產業轉型的一個戰略性的選擇，對車企來說，在芯片國產化路徑中的任務和路線是要給予本土芯片企業更多“上車”的機會。蔚來汽車供應鏈發展助理副總裁潘昱表示：作為車企，首先提供一個應用場景，開放整個供應鏈，擁抱國內的半導體企業;并給予適當的機會，提供風險和失效性驗證。如此一來，既可以幫助芯片在應用中迭代、在迭代中完善，也可以幫助整車企業建立自己產能的備胎。
第四，政府要加大政策支持力度及人才體系建設。
針對芯片設計、流片、認證環節，建議補貼EDA和IP、流片及車規級檢測認證等支出項目，減輕芯片企業負擔;國有產業基金應發揮重要引導作用，率先投資芯片設計、制造、封測以及設備和材料企業，引導市場化投資機構加大投資;推動28nm及以下先進制程車規級制造工藝、光刻機、量測設備等“卡脖子”難題納入國家重大科技專項攻關目標;鼓勵芯片領域研究成果產業化并加強知識產權保護。
半導體行業的競爭，很大程度上是全球頂尖科技人才的競爭，各國都面臨著人才缺口，我國更是如此。據中國電子信息產業發展研究院預測，2022年我國集成電路人才缺口將達到25萬。全國政協經濟委員會副主任苗圩指出，要加大相關人才培養，同時通過專項人才補貼和落戶優惠等政策，吸引留學生和海外高級技術人才回流，首先吸引那些被美國限制的在華美籍半導體公司高管和骨干;利用跨國公司看重中國汽車市場的機會，通過低息貸款、稅收優惠等政策，吸引他們在中國建立合資、全資公司和汽車芯片研發制造基地;持續推動國內高校集成電路學科建設，完善人才培養體系。
04 尾聲
如果說缺芯將是一場持久戰，國產化又何嘗不是一場漫長的修行。芯片國產化的重構之路需要所有參與者全方位的協同，圍繞著我們共同的目標，加速推動國產芯片的大規模上車應用，只有通過產業創新、技術研發的有效結合，才有可能去與國際隊抗衡，才能真正打造出一個有中國特色的汽車芯片產業創新生態。
