6月10日,在南京举办的世界半导体大会《汽车半导体创新协作论坛》上,国家新能源汽车技术创新中心副总经理邹广才带来主题为《中国汽车芯片产业的机遇和应对》的报告。

 

国家新能源汽车技术创新中心副总经理邹广才

 

报告主要分四个方面:一,汽车芯片产业发展概述;二,汽车芯片产业创新生态建设思路与实践;三,中国汽车芯片产业创新战略联盟建设情况;四,中国汽车半导体产业供需调研情况。
   

第一,汽车芯片产业发展概述
自从十八大以来一直到现在,我们国家把科技创新放在有史以来最高的位置,特别是十九届五中全会做了专项部署,应该说在历史发展过程中,作为汽车和集成电路两个非常重要的问题,国家提出了相应的要求,我们也做出了相应回答。
   

汽车芯片定义及特征。无论是在汽车还是集成电路行业没有官方定义,但是这不妨碍我们开展这方面的工作,因为我们通过和国际上的产品进行对标,通过研究标准、规划总结出了汽车芯片所具有的车规级特征。大家知道高可靠性,工作温度适用范围、响度湿度范围、抗振动冲击程度抗电磁干扰程度、设计寿命远远高于普通电子;高安全性别是MGU等等、功能安全等级要求;高温度性,主要指的是汽车芯片在大规模生产时具有非常好的生产一致性,特别是实现零缺陷;最后还有一些其他要求,往往是下游汽车企业在应用芯片的时候具体提出的要求,这里包括成本,使用哪些材料,包括使用周期和维修要求要满足车上产品的要求,还要满足车规认证的要求。
   

应该说,一款车规级芯片要经过2-3年严苛的评价测试才能进入产业,所以门槛非常高。在国际上可以看到汽车电子厂商和整车企业是非常稳定的合作格局。
   

全球及我国汽车芯片市场表现。车上的芯片越来越多,从新能源驱动和智能驾驶渗透率迅速攀升,智能新能源汽车用芯片市场年复合增长率高达21%。(23:58)但是国内的汽车芯片的产值应该说还不到200亿人民币,占比还不到5%。另外,看一下我们现在用的汽车产品,国内用的汽车产品无论是合资品牌还是自主品牌,车上用的芯片大部分依赖于进口。2022年单车的汽车芯片产值大概是600美元,这么简单的合算整个市场上大概有150亿人民币的市场潜力。随着未来智能化和电动化的程度不断提高,这个数字还在进一步增加。
   

全球性供给紧张分析。从去年四季度以来,全球汽车芯片出现供应相对短缺的情况,就我们分析重点分以下几个方面:

第一是市场波动。因为很多产业都下调自己的产销预期,汽车也不例外,下调之后在去年第四季度汽车行业开始反弹,反弹速度非常快,所以汽车行业的下游来不及进行生产,因为市场波动的原因。

 

第二是供需矛盾。车上用的半导体是呈10%,20%的增长速度,但是全球汽车上用的半导体产能是非常稳定的,这里就一定会存在长期的缺口,这个缺口因为市场波动和疫情原因提前被放大被显现了。

 

第三是国际政治。国际某个大国打压汽车产业链还有非市场行为造成市场囤货,也会造成其他企业囤货,所以现在所有企业都在堆芯片,不管未来的生产怎么样。

 

第四是国产替代。我们国内有一个问题就是国产芯片在这一块还是非常薄弱的,当然这和我们国家集成电路的产业基础有非常大的关系。供应链的紧张是全球性的,至少需要1年时间才能缓解,也有说是到2022年才能缓解,具体什么时候才能缓解?很难进行精确预测。
   

为什么提出建立产业创新生态的命题?我们对于汽车芯片从上游到下游进行梳理,现在我们国家芯片产业存在以下几个问题:

第一标准体系相对缺失。我们现在用的汽车芯片的测试评价都是国际上的标准,国际上的标准可以用,没有问题,但是有一个问题也是显而易见的,就是我们国家是汽车产业最大的市场,全球超过30%的市场在中国,在中国将有很多新的技术、新的产品要落地,这些新技术、新产品体现出来的对芯片的要求在国际上的标准很难满足的。

 

另外,芯片企业做一块AC6在我们国内大概需要4-5个月的时间,这个时间对于集成电路设计企业来讲是非常复杂的,这个时间太长,成本太高,能不能借助这个契机在国内建立起一套自己的汽车芯片的标准体系?这个标准体系既能反映新技术的要求,又能满足下游的车规要求从而简化测试评价手段。

 

第二是测试认证平台缺失。在我们国家所有涉及到安全零部件都是有认证,唯独芯片没有认证,在两个行业中还是缺乏完整的测试评价平台和认证的体制机制。首先讲到测应该包括芯片级、系统级到整车级三个层面的测评,只有这三个层面的测评下面才能放心地使用上游芯片产品,在标准对于设计芯片产品进行相应认证,节省上游对下游进行产品相互信任相互使用的通道。

 

第三是技术研发能力不足。大部分企业还是处在第一轮和第二轮的研发过程中,对于可靠性究竟应该怎么设计还在摸索中。

 

第四是关键产品缺乏应用。作为芯片来讲最大的机会如果上游的国产汽车芯片做起来,下游汽车企业不用的话做出来只是一块石头,我理解集成电路企业相对汽车只要下游给应用机会马上可以进行迭代,有赖于我们打通上下游的合作渠道和技术通道。

 

第五车规工艺缺乏积累。在大陆地区如果没有这个产能,我们再去想缓解这个问题是非常困难的,反过来讲希望在国内领头的这些龙头企业能不能建立车规工艺线,满足大陆需求。对于中国汽车芯片产业来讲不是简单的开两个企业,推出两个产品就可以,我们重要的是建立这一种产业生态,从上下游都进行补强提升,可以可持续让产业不断出现好的芯片企业和芯片产品。
   

二、汽车芯片产业创新生态
建设目标。作为中国汽车芯片产业创新联盟,我们一直推行这个目标,就是围绕我国汽车芯片重大需求和瓶颈短板,开展上下游的信息衔接、标准制定、技术攻关、研制、封装研究、评测认证、汽车电子电控通用基础硬件平台研发、整车产品集成应用、建立技术成果转化与产业化平台,建设汽车芯片人才梯队,建成自主汽车芯片创新和产业生态,重点培育龙头企业实现产业聚集和协同发展。
   

在这个目标下,将整个产业生态分为两个链条:第一个链条是技术生态,第二个链条是产业生态。技术生态从芯片设计开始到最后的应用每一个环节,产业生态就是对应每一个环节起到的核心作用的企业或者机构。一般来讲像芯片的设计肯定是由芯片设计公司作为主力,当然上游会依赖于IC的使用,中游就会有制造封装,从流片厂、封装厂还有第三方的测试机构进行测试认证,最后汽车电子厂商选用国产的汽车芯片产品,最后实现整车的集成应用。在这个过程中,我们推动上下游进行合同,一是研制自己的芯片产品,另外帮助这些自主产品进入产业链进行应用。同时我们正在成立一支基金,通过基金方式孵化项目。
   

关键任务。在这个整体目标下把所有任务分成6个关键任务:

第一是面向汽车规模商用的关键汽车芯片研制。我们拉着下游出题向上游出题,按照下游的要求完成产品研制,同时承诺达到要求之后给予一定的市场份额,同时推动政府给予一定的经费支持。这个产品相应满足一些标准要求。去年已经开始做了一个尝试,去年牵头了10家单位承担国家重点研发计划《智能新能源汽车车载控制基础软硬件系统关键技术》,自主车载核心控制芯片MCU对标英飞凌TC38X,自主车控操作系统OS,新能源汽车整车控制器VCU。
   

第二个项目是汽车芯片评价测试标准及评测能力建设。主要目标是建设车规芯片第三方评测及认证平台,建立中国汽车芯片测试标准体系和对标评测数据库,提供第三方权威评测认证,为自主产品研发落地和上车应用提供设计参考与质量保障。
   

在AEC-Q100标准基础上,以芯片功能应用场景为引导,基于完整的芯片-系统-整车垂直架构构建汽车芯片标准体系,填补从芯片级到整车级的测试验证路径和所需标准,并可系统扩展。
   

在测试评价体系的建设过程中,一个芯片下游在使用的时候只是在芯片级和AEC是远远不够的,和系统连在一起,和整车连在一起到底后面的系统对于整车的表现有什么样的影响,所以在这里增加了一个系统级,会把芯片和电力系统连在一起,另外把芯片搭载在车上进行实地测试。
   

第三是汽车芯片第三方评测认证共性服务。我们都是为了行业服务,第三方服务 我们认为包括以下几个方面,包括评价测试、产品认证、质量咨询、数据挖掘、趋势指导、流片试制等,都是为上下游解决一个问题,下游怎么信任上游,上游怎么证明自己的产品符合下游的需求,相信大家都有非常深刻的感受。
   

这是我们初步做的尝试,从2018年开始成立车规半导体测试认证工作组,和8家第三方功率半导体测试机构进行合作,工作组纳入100家单位开展了9款功率器件和测试认证工作。
   

第四是通用平台,上游生产出的汽车芯片产品之后,下游要有应用,如果不用就没办法迭代,我们怎么把国产芯片纳入到汽车产业的供应链里去?在这里主要推的是把国产汽车芯片纳入到,下一代的电子汽车架构区别于当前的汽车,因为很多的电动部件都是重新开发的,对于国产有很大的机会。我们主要研究通用的汽车电子功能架构,主要就是研究它的基础通用平台。
   

简单讲一下我们研究的架构平台。在这个架构中,针对于控制器和智能汽车三域一网关电子电气架构预研,开放式顶层系推架构和模块化硬件通用平台,提供标准化应用层软件接口,便于迅速开发出差异化的电控部件,兼容自主的感知、计算、控制、通讯、安全芯片上车应用。
   

SIC技术研发与验证。国创中心联合国际知名高校院所,开展“基于第三代半导体的先进电机控制器技术平台开发”项目。
   

工艺质量。汽车芯片工艺质量控制方法研究与应用,重制定中国车规芯片生产线质量控制标准,和国内龙头的流片企业正在进行探讨,也在推动这方面的工作。
    
   

三、联盟建设对标
借鉴国际汽车芯片产业发展经验。我们考察国际针对汽车芯片的发展历程,可以看到国际的汽车芯片产业龙头和商业上下游大多也建立相对松散的联盟,通过长期合作逐渐形成了利益共同体,并且最后变成一个稳定的利益共享合作共赢协同机制。作为国内芯片产业发展,其实国内目前也是缺少一些专门针对汽车芯片的行业组织,成立联盟也是希望在这里能够发挥一些串联上下游的作用。
   

跨界融合,共生共赢。我们在国家工信部、科技部的支持下联合全国整车企业、汽车电子、行业组织到目前为止一共是170家单位,我们主要定位是围绕产业链构建创新链,作为联盟来讲也是行业组织的一种,我们主要是做单个企业和单个产业做不到的事情,我们既不设计芯片也不造整车,主要是帮助上下游怎么做衔接完成产业链的建设,最终提升中国芯片的产业竞争力。我们把工作分称四个方面:

第一是创新生态。直接打通下游应用场景,以下游引领上游,以汽车拉动芯片。

 

第二是产业发展。产业发展要有龙头企业和新兴企业,计划推动建立一些产业集群。

 

第三是国产替代。因为国内的汽车芯片产品和汽车芯片在市场上占的份额非常小,在汽车产品中应该是不均衡的局面,我们希望未来的国产汽车芯片在国产中占比一定的份额,所以联合上下游开展技术攻关和标准研究和测试评价的工作,帮助国产上车。

 

最后是国际合作。因为汽车产业链本身是全球化布局,汽车芯片不可能封闭在一个国家一个地区,所以在这里我们会和国际厂商进行充分合作。
   

联盟策划“3+3+1”重点工作。

 

第一个工作是建立资源平台。上半年在工信部指导下,2月26日向全球发布汽车半导体的供需对接手册,也得到行业汽车企业和产业的大力支持,这个平台就是把调研到的线下数据搬到线上,方便汽车企业随时查到上游有哪些汽车芯片产品工艺。

 

第二是走访对接。组织汽车企业和芯片企业相互走访对接,促进彼此了解和形成技术/商务合作。

 

第三是人才培训。我们国家在集成电路产业人才缺口非常大,组织汽车产业和芯片产业进行交叉人才培训。技术路线图。组织联盟内专家和企业资源,启动“汽车芯片技术路线图”研究工作。  

 

标准体系。研究体现智能新能源汽车技术要求的汽车芯片标准体系以及测试,制造质量控制团体标准。

 

评价规程。针对自主产品与国际竞品对标比较的要求,研究汽车芯片测试评价规程,为汽车厂商综合评价自主产品提供工具,计划在今年之内拿出来最后准备做首届中国汽车芯片应用创新拉力赛,主要是效仿国际好的做法,针对优秀国产芯片产品向行业推出来并且拉到下游围绕汽车电子的设计,通过比赛的方式让芯片更好地被下游所了解和接受,同时计划通过比赛筛选一些好的团队进行创投和孵化。
   

汽车芯片上车应用保险试点。在我们国家国内保险上车的时候主要是技术验证然后是商务谈判,但是在选用过程中上下游都有非常大的关心,下游担心国产芯片产品没有进行大规模验证万一出现问题怎么办,影响整品牌和质量,我们采用金融保险手段利用市场化的方式缓解上下游的焦虑,最近这个试点在国内是首创,以前没有针对国产汽车芯片上车应用保险,这块是拉在国内主要的保险公司包括人保、太平洋和平安,和上下游企业进行沟通洽谈,计划在明天举办的行业活动上进行签约仪式。在这个基础上向国家部委积极推动,和中国汽车工业协会一起把国产汽车芯片产品纳入《首台套重大技术装备保险补偿机制》的产品目录,利用政府有限的资金支持推进这样的模式,缓解上下游的焦虑,分担大家的风险。
   

四、编制和发布《汽车半导体供需对接手册》
从去年年底到2月份,在工信部电子信息司、装备工业一司指导下,开展了我国汽车半导体产业供需情况调研,向国内85家企业征集供给和需求信息,收录了国内59家半导体企业568款产品,覆盖10大类产品,共涉及53个小类。在产品需求方面,收路国内26家汽车及零部件企业的1千条产品需求信息,来自14家整车企业和12家汽车零部件企业。以前的汽车行业是缺乏标准目录,我们和汽车电子厂商和整车企业一起上来先把10大类、53个小类,后续的工作推进都是围绕这个目录进行推进的。
   

这是个芯片调研情况,控制类和驱动类芯片,接下来是计算类芯片,存储类芯片,模拟类/功率类,传感类和信息安全类。
   

汽车企业需求汇总。汽车企业提出的需求,控制芯片、驱动芯片、功率芯片,这一类芯片在目前需求量都是比较大的。
    
   

五、未来展望
作为产业生态的建设工作也是我们联盟成立的宗旨,主要是通过这些工作达到四个目标:

第一是建立汽车芯片产业创新生态。包括设计、研发、制造、封装、标准、测评、应用、孵化,通过良性循环生态帮助产业链上下游不断地去用自己的芯片,不断涌现有实力的芯片企业。

第二是培育汽车芯片产业集群。包括扶持龙头企业,扶持领军企业,孵化新兴企业,并购国际企业。

三是培养汽车芯片专业人才。

最后是提高国内外影响力,形成自己芯片产业的影响力。