中国汽车芯片到底差在哪里？

原创赛博汽车 2024-09-02 07:30

【直播】可替代采样电阻的电流传感器技术 构建AI未来，Arm计算平台无处不在

作者 | 章涟漪

编辑 | 邱锴俊

在汽车不断朝着智能化方向发展的今天，芯片价值越发显现。根据麦肯锡数据预计，2030年国内仅L3及以上的高阶自动驾驶汽车的半导体规模即可达到130亿美元。

但根据中国汽车技术研究中心数据，我国自主汽车芯片规模仅占全球的4.5%，汽车芯片对外依赖度高达90%。

从整车角度，汽车芯片大致可分为十个类别，包括控制芯片、计算芯片、传感芯片、存储芯片、通信芯片、安全芯片、功率芯片、驱动芯片、电源芯片和模拟芯片等。

“我们对汽车芯片进行梳理，如果不算二极管、三极管，纯电动车芯片平均是437颗，混合动力车是511颗。”8月底，中国汽车芯片产业创新战略联盟副秘书长邹广才在第二十届中国汽车产业发展（泰达）国际论坛上表示，我们国家在电源模拟类芯片方面基础最好。这些芯片在汽车上应用量很大，但因为非常便宜，有些甚至低至几毛钱，所以价值占比不是很高。

中国汽车芯片产业创新战略联盟副秘书长邹广才

从全球角度看，汽车芯片市场份额主要由头部几家厂商占据，排名前十家占比超过全球的70%，主要为发达国家企业。他们除了占比高，每家企业都也会涉足多个类别的汽车芯片产品开发。

“这给我们一个启示，我们国家要出现汽车芯片龙头，只专注于某一类芯片是很难在国际上生存下去，肯定要进行相应的品类拓展”。

安全芯片占比最高，我国芯片面临“卡脖子”

此前，邹广才刚刚对我国芯片情况进行了一轮调研。

市场份额上，控制芯片高安全性能的MCU国产化比例比较少，但是其他领域MCU已有很多国产替代，整体上车比例达到10%。

计算芯片方面，我国有一些中低算力产品上车，但高算力产品还比较空白，应用比例整体达到20%以上。

英伟达智驾芯片算力不断提升

存储芯片领域由于此前基础不错，整体比例达到25%。

通信芯片包括4G和5G通信、导航芯片、CAN /LIN/TSN等，比例在5%-10%之间；

功率器件国内布局得比较早，整体量产比例15%。他表示，我国IGBT产品比较成熟，建议大家下一步更多关注碳化硅。

电源芯片有很多产品在供给，占比10%；驱动芯片比电源芯片差一点，因为驱动芯片目前能够替代国外产品的相对少一点。

传感器芯片占比比较多，15%到20%；信息安全芯片则是量最大的，可以达到50%。

“我们国家有一个特点，头部车企都在广泛地布局汽车芯片的产业，方式各种各样。有的是自研，有的是投资，有的是合资”。邹广才称，总体来讲，大家都对控制、计算、功率这三个赛道非常关注。

针对广泛关注的赛道，邹广才进一步进行分析。

数据来源：IDC

他指出，MCU方面，目前还是国际巨头垄断的局面，特别是英飞凌。国内中低端芯片在车身、座舱领域MCU已经大量上车了，但是在动力底盘、智驾这些领域，国内量产过程中车企比较犹豫，尽管做了大量测试和验证，不过距离国外还有差距。

SOC分成两类，一类是智驾用的，特斯拉和英伟达比较领先，后者被广泛应用；另一类是智舱用的，高通比较领先。我国虽然有很多中低算力产品，但高算力产品比较缺失，这是下一步发展方向。

通信芯片方面，TSN（时间敏感网络）芯片已经逐步上车在使用了，我国很多车企投资TSN芯片企业；SerDes比TSN相对进展更快，国内SerDes企业技术指标已经与国外直接对标。“这两类产品在国内发展非常快，大家可以关注”。

碳化硅也是备受关注的领域。“大家总是说碳化硅成本太高，良率上不去”。邹广才称，我国已经进入到碳化硅成本降低周期，只是这个周期相对摩尔定律来讲慢了一点，主要问题集中在外延片上，外延片决定了大部分成本，同时对它的良率有影响。

在邹广才看来，IDM企业，既能够自行设计、也能够自行生产的芯片厂商，在产业中肯定是有非常大的优势。

整体来看，国内汽车芯片方面，大部分通用IC和元器件供应商广泛，资源相对充足，且易于替代，周期较短，代价相对较小；然而MCU、智能功率器件、电源管理芯片等高端芯片国外厂商占据主导地位，仍具有“卡脖子”风险。

探索新技术，芯片产业也想“换道超车”

面对汽车芯片整体占比不佳的现状，我国也在探索如何追赶。

“汽车芯片摆脱不了集成电路产业基础的影响，我国集成电路产业基础是在先进制程芯片的流片方面比较薄弱。”因此，邹广才指出，大家都在探讨如何用Chiplet（芯粒）这种方式满足未来智驾高算力芯片的要求。

Chiplet俗称芯粒，也叫小芯片，它是将一类满足特定功能的die（裸片），通过die-to-die内部互联技术实现多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起，形成一个系统芯片，以实现一种新形式的IP复用。可以理解为将每个小的芯片用“胶水”粘在一起，形成一个性能更强的大芯片。

D2D分层架构

Chiplet的特点是能把一些功能独立包装成单独模块，减少单颗SOC的面积，再选择相对成熟的工艺进行组合封装。这种方式可以代替产品创新、性能提升，同时可以在一定程度上控制周期和成本。不过，邹广才也指出，Chiplet是一个方向，但是它有本身的问题，即接口协议和可靠性方面，目前还没有得到车规验证。

开源架构芯片，也是结合我国产业特点在主推的技术方向和领域。

CPU是汽车产业发展的关键技术之一，其架构是芯片产业链和芯片生态的融合，长期以来，占据世界芯片主要市场份额的CPU，只有X86和ARM两种架构。

开源架构被认为是有望打破“双寡头垄断格局”的指令集，它具有开放特点，它特别适合物联网的应用，我们国家将其结合到智能网联汽车的开发上。

去年泰达论坛上，中国工程院院士倪光南曾表示，新型的开源精简指令的架构“RISC-V”架构，为我国掌握芯片产业发展主动权提供了机遇。

RISC-V，中文名称是第五代精简指令集(Reduced Instruction Set Computing)，是一种基于精简指令集原则的开源指令集架构。

所谓指令，顾名思义，就是给芯片下任务。处理器是一块芯片，而芯片并不会自己工作，需要有人告诉它该做什么操作。例如“告诉芯片下个操作做乘法”，即一条指令，而一个芯片指令的合集就叫指令集。

作为较新的指令集，RISC-V的架构具备一定的优势。比如，有更先进的架构、有更广阔的应用、有更经济的成本、有更强的生命力。

在倪光南看来，我国发展RISC-V具有三大独特优势。

首先是符合国家科技自立自强发展战略，又推动全球科技创新。历史上一直是X86和ARM两种架构垄断CPU市场的红利，整个芯片产业一直处于高垄断态势，开源RISC-V的出现打破了垄断，为全球芯片产业发展提供强大的推动力，相关生态环境也正在迅速发展完善。

第二，中国超大规模市场是培育未来新一代信息技术的沃土。此外，中国是世界最大工程师培育摇篮，人才优势为技术发展创新提供了必要条件。

但邹广才也表示，“RSIC-V在开发过程中有碎片化特点，最近RSIC-V汽车芯片产品已经出来了，但上车验证还需要一个过程”。

芯片企业要做好长期战斗的准备

尽管面临诸多不确定性，但邹广才认为，我国汽车芯片产业长期向好，不过正如新能源产业发展一样，中间难免会有制约的短板和形势的起伏。

比如，在产品开发水平、IP/EDA、车规流片工艺（良率+先进制程），以及高安全场景应用方面还有短板。同时，我国汽车芯片企业非常多，市场容量很难保证这些企业都能良性发展，未来3年会有一个优胜劣汰的过程，坚持10年以上应该是每个企业做汽车芯片必须要有的决心。

2023年EDA领域各企业市占率情况

同时，邹广才指出，汽车和芯片融合趋势是越来越明显了，特别是在打破了传统的分工。汽车行业传统的分工是车管整车、Tier1管控制器、芯片管好自己。但是现在有很多车厂自研芯片，或者是指定Tier1选择一些芯片，这会打破分工，这带来最直接的影响是压缩了Tier1的生存空间，主要是开发权，特别是成本控制。未来新机制如何捋清，有待于产业上下游合作回答。

邹广才强调，要看到我国汽车芯片产业链的基础环节还是相对比较薄弱，它跟集成电路产业基础是息息相关的。可以理解为，我国目前在产品的设计开发、集成，包括测试方面，发展比较快。但是IP/EDA、车规级工艺这些方面与国外还有比较大的差距。

“最近国内已经有很多流片厂上马，很多流片厂在它的规划中都有汽车芯片的产业规划，但是大部分在二期、三期才会进行建设。因为很多企业先考虑经营，先用消费电子把经营盘活再考虑汽车芯片的问题”。在邹广才看来，企业从建设到真正能够拿出来产品服务行业，估计得有四、五年时间。“所以我们可能还得熬一段时间。但我相信四、五年之后，我们汽车芯片流片产能会上来的”。

针对上述情况，他对行业提出了一些建议。

首先，要明确未来我们国家汽车芯片产业发展愿景。我们认为在未来5年到15年，我们国产的芯片产品一定会形成系列化，面向中高端有不同的应用和布局。高端产品的水平一定要达到世界先进水平，中低端融入国际大循环，争取好的发展生态。