爲何芯片國產化喊了這么多年，痛點依然存在？

2023-11-27 18:30:29 編輯： robot

導讀　　汽車電動化與智能化滲透率的極大提升，無疑給芯片產業鋪設了一條“量價齊升”的黃金賽道，國產汽車芯片也迎來發展的窗口期。然而，汽車芯片巨大增長潛力背後，依舊是國產化率低下的嚴峻形勢，某些高端芯片自給...

　　汽車電動化與智能化滲透率的極大提升，無疑給芯片產業鋪設了一條“量價齊升”的黃金賽道，國產汽車芯片也迎來發展的窗口期。然而，汽車芯片巨大增長潛力背後，依舊是國產化率低下的嚴峻形勢，某些高端芯片自給率甚至不足1%，產業鏈短板十分明顯。

　　那么，芯片產業國產化之路走了這么久，最大痛點到底在哪？在業界給出一個相對明確的答案的同時，又要如何去解決？

　　汽車芯片量價齊升，區域化產業集群成趨勢

　　十年前，國內專注車載芯片的企業寥寥可數；十年後的今天，成百上千相關企業湧現。從“坐冷板凳”到炙手可熱，汽車芯片爲何在這幾年突然大熱起來？背後答案是毋庸置疑的：得益於智能電動汽車產業的“井噴式”發展。

　　2011年，國內新能源汽車年銷量僅在千輛級別，而光是今年1-10月銷量已經達到728萬輛。

　　都說電動化是汽車的上半場革命，智能化則是決定車企未來終點的下半場決賽。而決定智能化的關鍵之一，就是底層芯片。汽車智能化程度越高，對芯片的性能、制程、功耗要求等就越高。

　　按照業界統計，電動智能汽車的單車芯片搭載量已從燃油車的300-500顆增至1000多顆，預計L4級自動駕駛汽車單車使用量將超3000顆芯片。在價值量上，根據最新發布的《汽車芯片產業發展報告（2023）》，當車輛達到L3級、L4/L5級自動駕駛，大算力智能芯片、傳感器芯片、控制芯片等增加將帶動單車芯片使用價值量分別額外增加630美元、1000美元。

　　該報告數據進一步顯示，2022年我國汽車芯片市場規模爲167億美元，預計到2030年將達到290億美元，年需求量將超過450億顆，全球的市場增量還將更大。

圖片來源：中國電動汽車百人會截圖

　　面對如此增量前景，不可忽視的卻是日益復雜的國際環境和頻發的黑天鵝事件，由此所喚醒的是各國對構建本土安全、有韌性的供應鏈的重視。尤其是疫情期間因“芯片荒”引發的汽車停產危機仍是行業揮之不去的陰影。

　　中國電動汽車百人會副祕書長徐爾曼談到，芯片短缺導致全球主要國家和地區更加重視自主產業鏈建設，全球半導體專業化分工受衝擊，區域化產業集群成爲趨勢。爲搶佔市場先機，包括歐美日韓等在半導體領域本就擁有優勢地位的國家，正在通過大額補貼的方式推動芯片制造產能的本土化。

　　同時伴隨大國博弈加劇，中國高端芯片發展受到的掣肘也日益凸顯。“隨着智能汽車的發展，這種高端制程所依賴的智能芯片將成爲未來中美貿易的抓手。目前對我國來說，汽車芯片從產能角度以及未來智能化發展角度看，汽車芯片將成爲未來供應鏈發展巨大的潛在風險環節。”清華大學計算機科學與技術系教授李兆麟表示。

　　由內向外突破，芯片國產化的必經之路

　　在本土產業鏈升級過程中，汽車芯片一直是行業短板所在，“卡脖子”命脈受國外巨頭左右。要實現真正擺脫對外依賴，加強自主化水平，除了上述外在因素，由內突破的難點究竟在哪？業界也一直在追問這個問題。

　　一直以來，芯片是一個高度分工、高度集中的行業。全球汽車芯片市場以及產業鏈條面臨“三高”挑战：高風險性、高不確定性和高脆弱性，此三大挑战在疫情之後表現尤爲突出。事實上，也是在缺芯之後，主機廠和芯片廠之間的溝通壁壘才明顯被打破，傳統的鏈式供應鏈結構也轉向了網狀結構。

　　長城資本上海總經理、長城汽車芯片產業战略部部長貢璽指出，在經歷缺芯之前，主機廠和芯片廠之間幾乎沒有聯系，缺芯把兩個圈之間的溝通帶到一個非常緊密的狀態。主機廠下場造芯，也變得層出不窮。

　　但是“全國大部分主機廠背景孵化出來的芯片公司幾乎都是Fabless公司，不太涉及到芯片制造環節，本質來講，如果不涉及制造，缺芯的本質原因並沒有被解決，該缺的時候還會缺。”他表示，此前缺芯的原因之一，就是因爲“晶圓廠不愿意把產能分給汽車行業，即使分給汽車行業，也不愿意分給40nm以後的‘落後’制程。”

　　制造端能力的不足其實也是整個國內汽車芯片產業的縮影。徐爾曼也指出，目前國內汽車芯片產業不僅在邏輯芯片制造工藝和能力上不足，模擬類芯片的產品覆蓋和制造端均存在短板，還有很多領域存在着卡脖子的現象。

　　從芯片的全產業鏈角度看，國內在EDA工具、IP核、半導體設備等關鍵環節對外依賴度非常高，尤其是最核心的光刻機，國內與國際先進水平相比有相當大的差距，車規級晶圓產能也存在着較大的短板。

　　“國內真正缺乏的是包括用於汽車芯片的55nm到14nm制程，以及未來用於自動駕駛芯片的高端制程。”李兆麟補充談到。

　　業界普遍認爲，盡管汽車芯片整體對制造水平的要求低於手機、電腦等消費電子類產品，但是車規級芯片對性能、可靠性能和車規驗證等方面要求極高，並且投資回報周期長，短期內產能很難大幅度提升，產能供需就容易出現不匹配。換句話說，整個車載芯片，從芯片廠商到主機廠商沒有形成完整閉環，也是目前較大的供應鏈挑战。

　　聚焦到整個汽車產業鏈，粵芯半導體战略產品與市場副總裁趙斌補充道，“整個產業最大的一個痛點，是車載半導體中Tier 2的部分被國外IDM公司壟斷。國外的IDM公司實力非常強，前五名市佔率佔到50%左右，前十名佔70%。”他指出，即使是國內車載半導體做得最好的功率半導體，佔有率不到10%，在Tier 2這一環節實力仍非常微弱。

　　貢璽也特別強調，一個能夠做Tier 2的Tier 1才是好的Tier 1。他指出，“（汽車）電子板塊的純利潤率、淨利潤率居然比打鐵的低，摩爾定律幹不過打鐵的，這是一件很反常的邏輯。爲什么這樣？這恰恰說明中國大部分的汽車電子Tier1是沒有核心的Tier2能力。”

　　以汽車電子巨頭博世爲例，在2010-2020年全球汽車零部件排名中，十年內前兩名到前九名的Tier 1位次在不斷變化，然而博世一直佔據第一名的位置。貢璽認爲這跟其能做底層的芯片很有關系。“博世的汽車電子事業部，不僅要負責審核所有進入博世供應鏈的器件的可靠性，另外還會自研芯片。”

圖片來源：博世

　　此外，包括標准體系、測試平台的不健全，技術能力研發不足，關鍵產品缺乏應用，車規工藝缺乏積累，生態建設不足等方面，都是汽車芯片國產化所面臨的阻礙。進一步來說，這些也是制約汽車芯片發展或者汽車產品走出去的重要環節。

　　芯片國產化跑出“加速度”

　　可以看到，目前中國在整個新能源汽車市場已經處於領先地位，但是也面臨着芯片產業鏈國產化進一步迭代升級的問題，並且這個問題在短期內難以一蹴而就。

　　正如貢璽所言，“汽車電子只要是半導體，它的國產化滲透速率和時間軸以及夾雜政治之間的因素，這個時間軸拉得更長，可能是一個未來10年到20年汽車產業的邏輯。”

　　但是同樣可以看到的是，雖然國內較美日歐等半導體強國仍有較大差距，隨着國內新能源汽車行業發展蒸蒸日上，本土芯片也在跑出“加速度”。

　　徐爾曼指出，目前國產汽車芯片應用圍繞智能駕駛和智能座艙計算芯片和增量傳感器芯片、電源芯片等，實現了較大的突破，整體的國產化率從過去不到5%，現在上升到10%左右。

　　傑發科技首席技術官李文雄也表示，中國汽車芯片企業正在慢慢縮短與傳統國際大廠的差距。最早英偉達、高通的芯片基本上壟斷了95%以上的市場，目前國內的華爲、地平线J2、J3和J5芯片、黑芝麻A1000芯片都开始走向市場，甚至打入全球OEM和Tier1供應商體系。

　　包括上文提及的功率器件，是國產化替代進程較快的領域，根據貢璽給出的數據，硅基IGBT已經達到30%左右的國產化率。2023年上半年，比亞迪半導體排名第一名，180萬輛車中約有100-110萬輛使用自家IGBT模塊，後面依次是英飛凌、中車時代等，前十名裏面有一半以上是中國的公司。

　　特別是以碳化硅爲代表的第三代半導體，得益於新能源汽車的爆發性增長，車企越來越多地使用碳化硅器件，但全球的產業鏈尚未成熟，對於中國來講，在這個高速發展的市場驅動下，有望在碳化硅領域出現彎道超車的機會。“電池電壓越來越高，那么下一代核心技術是什么？碳化硅+800V電壓平台。”廣東芯粵能半導體有限公司副總裁相奇直言。

　　此外，像是模擬芯片，受制程迭代推進影響較小，迭代速度沒有那么快，在這個環境下，也是國產芯片的機會。

圖片來源：博世

　　總體上，芯片賦能汽車已成爲決定汽車生產的關鍵因素。汽車行業電動化、智能化、網聯化的發展趨勢是非常確定的，國產替代的大趨勢也是不可逆的。主機廠、Tier 1對芯片供應商的實力、產品質量的表現，也已經過了“放水養魚的階段”，要求越來越高。同時，供應保障、完整的產品覆蓋能力，以及靈活性服務、定制化开發、系統級理解，也都是芯片供應商走得更遠的關鍵因素。

　　站在巨大的行業發展紅利面前，李兆麟建議，國產汽車芯片一是要加強基礎能力建設；二是要從國家頂層設計和行業兩方面制定標准；三是要解決應用的問題，構建中國开源开放的汽車應用環境。

　　相奇也呼籲，現階段出現了非常好的機會進行較快的國產替代，主機廠和產業鏈供應商要協同合作，把產業鏈做起來。國產芯片只有規模上車，才有機會迭代升級。

　　“最大的汽車市場在中國，最快速的技術創新和變革的引擎在中國，成長最快的下遊客戶也在中國。中國的芯片廠商立足於中國這樣一個創新的土壤，最有優勢能夠去和下遊合作夥伴緊密配合，共同面向未來做一些自主定義、自主創新的產品。這可能才是面對市場競爭最終的解決辦法。”納芯微電子創始人、董事長、CEO王升楊樂觀談到。