芯片国产化不能只是口号
2023年，汽车行业能摆脱“缺芯”困扰吗？从晶圆价格下降，到全球芯片产能的逐步恢复似乎让人们看到了“一线曙光”，但随着美国芯片法案启动，新旧问题接踵而来。
汽车芯片国产化率不足10％
“随着国际头部汽车芯片企业产能逐渐恢复以及纷纷扩产，价格也开始回归理性，国产芯片企业面临不小的冲击。”国内某芯片企业相关负责人告诉记者，“毕竟国产芯片的规模和成本竞争力在短期内还不能和国外芯片企业相抗衡，因此当国外芯片恢复正常供应后，国外芯片还是车企的主要选择。”
在“芯荒”席卷汽车行业之前，国内车企采用的车用芯片基本都被国外企业垄断。必须正视的是，与国际巨头相比，国内芯片企业的综合实力还较弱。“做到行业领先要具备4个条件：第一，优越的产品性能；第二，过硬的质量和可靠性；第三，有竞争力的成本控制；第四，长期稳定的供应能力。”国内某汽车芯片领域专家坦言，“在国际头部企业产能紧张、芯片价格上涨的时段，国产芯片实现了短暂的替代，而一旦国外企业产能恢复，芯片价格回落，车企转而再次选择国外芯片也在常理之中。”
有业内人士预测，美国芯片法案的正式落地，至少在短期内会对国内芯片行业产生一定的影响。由于目前国内半导体行业对进口技术和设备的依赖度较高，按照芯片法案对出口的管制和技术封锁政策，一些项目和产能的落地或将推迟，与此同时也会导致国内芯片企业生产成本增加以及市场份额下降。
在不断变化的形势下，目前，尽管芯片产业的整体短缺情况有所缓解，但算力和稳定性高的车规级芯片国产化率仍较低，国产芯片的应用体量相对不足，国内芯片企业对整个芯片产业链的掌控能力还有较大提升空间。如何提高国产芯片应用率也成为汽车行业热议和关注的话题。今年全国两会期间，全国人大代表，广汽集团党委副书记、总经理冯兴亚建议，为解决汽车行业芯片“卡脖子”难题，需大力提高国产芯片的应用率。
提高国产芯片的应用率背后，是国产芯片性能、质量、规模和成本优势的全面提升。“我们必须面对的一个事实是，当下汽车芯片国产化率低于10％。”四维图新高级副总裁、杰发科技总经理梁永杰直言，“首先，芯片设计EDA软件基本被全球三大厂商垄断；其次，在芯片设计方面，尽管目前国内SoC（系统级芯片）自主厂商开始崭露头角，但车规级MCU（微控制单元）、模拟和存储芯片依旧被国外大厂垄断，国产化率仍较低；另外，全球晶圆产能也主要集中在国外头部与中国台湾厂商；此外，在汽车行业，国内主机厂和一级供应商的传统供应链格局相对稳定，新兴的国产芯片厂商进入主机厂供应链有难度，这些现实都导致汽车芯片国产化率不高。”
根据相关机构预测，2023年芯片供应不足将继续影响全球汽车产业，因“芯荒”导致减产将达到300万辆。未来，随着电动化、智能化在汽车产业的深度渗透，我国对汽车芯片的需求将呈现爆发式增长态势。
尽管部分领域的车规级芯片已经逐步实现了国产替代，但眼下，国产芯片规模性上车依旧是个难题。那么，国产芯片上车难，究竟难在哪里？梁永杰进一步分析道：第一，汽车芯片设计有要求高、投入大、周期长、市场小等特点。车规级产品研发周期长，客户导入周期长，与消费类、工业类芯片相比，晶圆厂缺乏向汽车领域转移或扩张的动力；第二，汽车市场在进入智能汽车时代以前，迭代较慢，供应链上下游稳定，因此一级供应商、主机厂冒风险做芯片替代的意愿并不强；第三，成本高。无论是研发设计成本，还是晶圆的采购、制造和封测成本，国内芯片设计公司对比国际大厂都很难有优势。
如何提高车规级国产芯片的自给率和应用率，全面提升车规级芯片的自主可控能力成为当下整个行业的必答题。
此前，中国电动汽车百人会与中国质量认证中心联合牵头开展的“提链计划”，针对国内车规级芯片国产化率低的痛点展开研究，提出了因地制宜分级化解车用芯片国产化率低问题的解决方案。采访中，高翔告诉记者，根据实际情况，课题组将目前车规级芯片分为易国产化、难国产化和极难国产化3个级别。“易国产化的，顾名思义是国内企业有一定技术和能力，但产品质量和生产一致性、质量管理体系仍然有待提升，通过有效管理提升或技术改进提升产品质量、降低成本，这类芯片预计在1～2年内可较快实现国产替代；难国产化的是当前国内企业的技术能力落后国际领先企业较多，产品的性能差距较大、稳定性有待提升，这类芯片国产替代难度较大，实现国产替代的时间需要至少3～5年；至于极难国产化的芯片，国内企业与国外企业在技术、材料、生产设备、制造能力、软件工具链、知识产权等多方面都存在较大差距，产品供应基本被国际企业垄断，至少需要5年或者更长时间才能逐步实现国产化替代。”他说。
高翔指出，提升汽车芯片国产化率的关键是，在芯片国产化难易程度分级的基础上，根据不同级别的实际情况，推进政府、行业、上下游企业多方联动发挥合力。比如，针对难国产的芯片，需要政府和行业上下游共同努力和支持，可通过一定的补贴政策进行帮扶，力图在3～5年内逐步实现国产化替代；极难国产的芯片，则需要国家层面制定科技战略，提供专项扶持政策，坚持长期投入基础研究，以及行业上下游企业的共同努力，预计用5～10年时间逐步实现国产化替代。
采访中，梁永杰告诉记者，目前，国产车规级芯片中，功率半导体、CIS国产化进程较快；车规MCU、模拟和存储芯片国产化率仍较低，后续国产替代速度MCU相对较快；而智能新能源汽车关键芯片领域，比如控制、通信、存储、安全产品98％被外国企业垄断。“目前，在芯片制造的流程中，封测的国产化程度有很大提升，在设计和制造环节仍有较大提升空间。芯片设计依赖于芯片工艺来实现，优秀的制造工艺能够加快芯片设计速度，同时芯片设计的Know-How能够帮助晶圆厂提升工艺水平。芯片产品、芯片工艺都是在发展中不断迭代和优化的。因此，希望国内芯片设计公司、IP设计公司多用本土芯片工艺，也希望本土晶圆厂多支持国内的芯片设计公司，尤其在车规工艺方面加大投入，为芯片设计公司提供更多的IP及工艺选项。大家各司其职、多反馈、多迭代，才能不断提升整个国产汽车芯片水平。”梁永杰说。
提高汽车芯片的国产化率是一个循序渐进的过程，对此，梁永杰也呼吁，全产业链通力合作至关重要。“主机厂和一级供应商应给予国产芯片厂商更多的上车机会，并深度参与到芯片产品布局和规划中，来共同丰富国产汽车芯片产品线；在国内建立晶圆厂车规生产线，保证国产芯片的产能、提高抗风险能力；另外从政府和行业层面扶持EDA/IP企业，提高EDA/IP厂商国产化率，以及提高芯片原厂的IP自研率。政、产、学、研、企合力构建国产车规级芯片产业的良性循环。”他说，“针对高技术门槛芯片，推动设立整车、系统、芯片的重大联合攻关专项项目，建议由政府、企业分摊研发资金，共享专利，占领未来行业制高点。成立重大联合攻关专项项目，集中力量支持技术路线明确但技术储备薄弱、应用前景广泛但前期投入巨大的项目，由政府或头部企业牵头需求端和供给端，分摊研发资金、共享专利，构建需求驱动的协同创新链。”
尽管从整体看，国产芯片与国外芯片存在一定差距，但在局部领域，国产芯片的综合质量和水平已经基本具备了“平替”国外芯片的能力。如何强化提升国产芯片在供应链中的认可度，从而提升国产芯片的应用率，也是汽车芯片国产化破局的关键。
“建立健全国产汽车芯片标准体系和测试认证平台，打通产业链上下游供需平台资源，可以解决因信息不对称带来的供需不平衡问题。”梁永杰说。
“调研中，很多车企、供应商以及芯片企业都不约而同地建议，从行业层面开展对国内主要芯片产品的评价研究，通过检测、认证等手段，客观准确地对国产芯片的性能、可靠性、耐久性、安全性等重要指标进行评价。”高翔说，“事实上，在推进国产替代的过程中，国内车企和国产芯片企业都有强烈的合作需求，这样既可以缓解短期的‘缺芯’难题，也可以促进国产汽车芯片产业全面提升自主可控能力。但目前的痛点在于缺乏权威的评价体系，建立客观的评价体系，可以帮助车企更准确地把控整车产品质量；对芯片企业来说，更有利于国产芯片更快进入车企供应链，也可有效提升国产芯片综合性能和提高国产芯片应用率。在客观准确评价的基础上，再通过失效分析找到关键问题点，并找出解决的方法，帮助国内芯片企业通过快速迭代不断进步，尽快达到或接近国外主流芯片企业的水平。”
据了解，此前中国电动汽车百人会与中国质量认证中心联合成立了车用半导体合作平台，制定客观权威的评价体系、构建完整的车规级芯片审核评价能力，为汽车芯片国产化破局提供支撑。按照计划，第一步，联合车企、一级供应商、龙头芯片设计企业、晶圆加工企业、封测企业、权威检测机构和行业专家，共同研究制定符合国内实际需求的、权威公正的产品测试标准和评价方法，推动国产芯片企业达到完整车规级要求；第二步，在易国产化芯片领域，推动国产芯片进入主流车企供应链；第三步，在难国产化和极难国产化芯片领域，推动国产芯片进入主流车企供应链。
道阻且长，行则将至。关于未来，梁永杰有着乐观的判断：“未来3～10年，新能源汽车需求持续增长，将带动第三代半导体在汽车电子器件领域上量，在新能源汽车和自动驾驶等领域，中国的自主创新力度将越来越大，最终成为中国绿色经济发展的驱动力。”
