[汽車之家 技術(shù)] 這兩天進(jìn)博會(huì)正如火如荼，汽車也有一個(gè)專門的展區(qū)（2H），作為汽車媒體我們自然不能放過。但進(jìn)博會(huì)中吸引我的卻不是整車，而是汽車半導(dǎo)體。前陣子汽車之家總部街對面的新東方董事長俞敏洪公開表示：“即使華為現(xiàn)在造出了自己的芯片，但沒有美國芯片專利技術(shù)，中國手機(jī)一臺也造不出來”。這句話放到中國汽車制造業(yè)，也同樣成立。

芯片有多重要？

　　芯片是半導(dǎo)體元件的統(tǒng)稱，也可以叫作集成電路，是把電路通過高精度加工的方式制作在硅片晶圓表面上的產(chǎn)物。一顆芯片的生產(chǎn)涉及多達(dá)五十多個(gè)行業(yè)，工序超過5000道，以納米為度量單位。

　　大家上學(xué)都學(xué)過歷史，知道第二次工業(yè)革命最顯著的是電器以及內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和廣泛使用。第三次工業(yè)革命雖然還沒有定論，但現(xiàn)在主流觀點(diǎn)認(rèn)為是原子能和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，而計(jì)算機(jī)技術(shù)的核心就是芯片。

　　有這樣一個(gè)觀點(diǎn)：近40年來，汽車的技術(shù)革新主要是靠芯片或者說集成電路推動(dòng)的。

　　聽起來是不是很反直覺？然而現(xiàn)實(shí)就是這樣�；貞浺幌聨资�年來不斷出現(xiàn)的汽車技術(shù)，你能找出幾個(gè)跟芯片沒關(guān)系的？車載收音機(jī)、電子點(diǎn)火、ABS、變速器控制、電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力、胎壓監(jiān)測、牽引力控制、車載導(dǎo)航，都離不開芯片。

　　你要說發(fā)動(dòng)機(jī)？很遺憾，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)革新的標(biāo)志性技術(shù)“電子燃油噴射”靠的就是芯片，指望純機(jī)械結(jié)構(gòu)來根據(jù)工況判斷和調(diào)整噴油量，那得需要多么大的體積？蒸汽朋克嗎？電噴系統(tǒng)只有靠微處理器芯片來運(yùn)算和控制，從此以后發(fā)動(dòng)機(jī)就再也離不開芯片了。

　　接著從上世紀(jì)70年代，芯片開始在汽車上大規(guī)模應(yīng)用。到了現(xiàn)在，走向車聯(lián)網(wǎng)、新能源和自動(dòng)駕駛的車，就更少不了芯片。

中國芯片有多艱難？

　　芯片產(chǎn)業(yè)可以說是個(gè)“點(diǎn)石成金”的行業(yè)，芯片的主要原料是硅，從沙子中提煉，理論上是把一文不值的沙子變成價(jià)格高昂的高科技芯片。這不可思議變化的背后是巨量的資金和技術(shù)投入，所以半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展嚴(yán)重依賴政府及軍方的支持。

　　從1953年開始，半導(dǎo)體就已經(jīng)列入五年計(jì)劃的重點(diǎn)科研項(xiàng)目中，但隨后的一系列國內(nèi)外動(dòng)蕩導(dǎo)致芯片業(yè)基本停頓。改革開放后，我國再次發(fā)展芯片產(chǎn)業(yè)，但一直到80年底末都還處于摸索階段。

　　90年代，我國才真正開始大規(guī)模投入支持芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，標(biāo)志是2000年制定的鼓勵(lì)政策《鼓勵(lì)軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策》。

　　芯片產(chǎn)業(yè)鏈有三大塊：上游是半導(dǎo)體原材料，中游是設(shè)計(jì)、制造和封測這三大核心環(huán)節(jié)，下游則是汽車、手機(jī)、高鐵和電腦等使用電子零部件產(chǎn)品。

　　2016年以前中國半導(dǎo)體業(yè)只在技術(shù)含量較低且工序靠后的封裝和測試階段有競爭力。也就是近兩年，芯片設(shè)計(jì)業(yè)開始形成競爭力，制造業(yè)也慢慢起步。

　　目前，中國芯片制造產(chǎn)業(yè)鏈中，位于制造前端的芯片設(shè)計(jì)行業(yè)，華為海思位列全球前十；位于制造末端的封裝測試行業(yè)中，長電科技全球第三。全球前20大芯片制造商，仍舊沒有一家是中國大陸的。中國大陸制造工藝第一的中芯國際，仍舊與世界水平有極大差距。至于關(guān)鍵的半導(dǎo)體制造設(shè)備光刻機(jī)，干脆就被荷蘭ASML壟斷。

　　中芯國際創(chuàng)始人張汝京近日公開表示，我國芯片企業(yè)在應(yīng)用、封裝測試領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到全球領(lǐng)先地位，但在產(chǎn)業(yè)鏈前端環(huán)節(jié)仍舊非常薄弱。

　　根據(jù)中國海關(guān)公開數(shù)據(jù)顯示：2017年中國貨物進(jìn)口量為12.46萬億元，其中芯片產(chǎn)品進(jìn)口量約3770億塊，約17594億元，占總進(jìn)口額的14.1%。而2017年的原油及成品油進(jìn)口額約為11984億元，芯片進(jìn)口量幾乎是油品的1.5倍。

　　2017年中國芯片需求量在全球的占比高達(dá)50%以上，但本土品牌芯片只能滿足8%。

　　值得一提的是，由于大數(shù)據(jù)、人工智能、車聯(lián)網(wǎng)乃至虛擬幣礦機(jī)等需求，使得2017年芯片進(jìn)口量增幅17.3%。還記得過去一年多電腦內(nèi)存條漲價(jià)嗎？與這有很大關(guān)系。

　　在汽車芯片方面呢？車輛的主要功能是交通，因此可靠性是第一位的，這就要求車用芯片有很寬的工作溫度范圍、高電壓范圍、高抗震性、低故障率和高壽命，對于技術(shù)和質(zhì)量的要求比消費(fèi)級嚴(yán)苛得多。我國芯片制造業(yè)在消費(fèi)電子級尚且薄弱，在要求更高的車用芯片方面差距就更大了。

　　截止2017年，我國汽車芯片市場規(guī)模約占全球的20%，但是國產(chǎn)汽車芯片在全球占比不到1%。國內(nèi)汽車芯片市場基本上是由國外廠商主導(dǎo)，英飛凌、恩智浦、瑞薩、意法半導(dǎo)體和德州儀器等占據(jù)著國內(nèi)絕大部分市場份額。 

　　汽車芯片包括處理器、控制器、存儲器、傳感器、光電器件和射頻器件等，這一類屬于汽車電子細(xì)分領(lǐng)域。汽車未來的發(fā)展趨勢之一是自動(dòng)駕駛，看重處理器和傳感器。在汽車電子細(xì)分領(lǐng)域，恩智浦（荷蘭）全球排名第一，英飛凌（德國）第二。不過在2015年恩智浦收購飛思卡爾之前，該領(lǐng)域第一是英飛凌。

　　另一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域是功率器件（IGBT），用于能源轉(zhuǎn)換與傳輸，是新能源車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心零部件，當(dāng)然也廣泛用于輸電、高鐵和焊機(jī)等方面。在這一領(lǐng)域，英飛凌連續(xù)14年全球第一�？梢哉f，發(fā)展新能源車，繞不開英飛凌。

新能源與自動(dòng)駕駛更需要大腦

　　在本屆進(jìn)博會(huì)上，英飛凌全方位展示了在智能汽車、智慧城市、智能家居以及智能工廠領(lǐng)域的技術(shù)、產(chǎn)品、生態(tài)能力。在博覽會(huì)前，英飛凌舉辦了第七屆英飛凌開發(fā)者大會(huì),并發(fā)布了新產(chǎn)品。在會(huì)上，筆者能夠感受到英飛凌以及相關(guān)企業(yè)的興奮，因?yàn)槠�車的未來，正需要他們的主營業(yè)務(wù)。

　　又或者說，是他們在推動(dòng)。因?yàn)橐豁?xiàng)技術(shù)要在汽車上應(yīng)用，往往在五年甚至更久之前就需要在芯片階段開始規(guī)劃設(shè)計(jì)。

　　目前公認(rèn)汽車未來的兩大趨勢：新能源和自動(dòng)駕駛。

　　在自動(dòng)駕駛方面，作為“大腦”的微處理器和作為“眼睛”的傳感器是核心部件。全球首款量產(chǎn)的L3級自動(dòng)駕駛車奧迪A8，雷達(dá)傳感器芯片采用的是英飛凌的RASIC系列芯片。AURIX系列芯片則作為中央駕駛輔助控制系統(tǒng)的微處理芯片，為自動(dòng)駕駛功能提供“大腦”這個(gè)硬件基礎(chǔ)。

　　在開發(fā)者大會(huì)上，英飛凌還發(fā)布了AURIX的第二代產(chǎn)品AURIX 2G，采用多核架構(gòu)，除了性能更強(qiáng)之外，多核設(shè)計(jì)采用的是與航空航天安全冗余設(shè)計(jì)相似的理念，多核之間可以相互檢查、備份，有利于汽車安全，性價(jià)比也更高。AURIX 2G在擴(kuò)展性、存儲、安全性和應(yīng)用場景等幾個(gè)方面進(jìn)一步地提升。

　　英飛凌加入了百度阿波羅自動(dòng)駕駛計(jì)劃，其系統(tǒng)底層就使用了AURIX芯片。而英飛凌的對手恩智浦，則早在2017年初就已經(jīng)與吉利達(dá)成長期戰(zhàn)略合作。今年9月份，恩智浦又宣布與吉利攜手研發(fā)更高一級的自動(dòng)駕駛技術(shù)。

　　新能源作為另一大趨勢，除了動(dòng)力電池和充電網(wǎng)絡(luò)，電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中所需的功率器件（IGBT）也是關(guān)鍵。英飛凌作為該領(lǐng)域的老牌冠軍，占據(jù)了電動(dòng)車用IGBT的絕大部分市場，特斯拉Model X使用132個(gè)IGBT管，均由英飛凌提供。Model 3同樣使用英飛凌的IGBT，另一個(gè)供應(yīng)商則是其老對手意法半導(dǎo)體。

　　目前備受期待的快速充電技術(shù)同樣需要IGBT模塊支持。當(dāng)筆者問及快速充電技術(shù)的前景時(shí)，英飛凌科技大中華區(qū)副總裁及汽車電子事業(yè)部負(fù)責(zé)人徐輝女士表示：快速充電功能能否解決，技術(shù)不是問題，關(guān)鍵在于高壓充電樁達(dá)到一定數(shù)量后，當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)能否承受是個(gè)很大的問題。

　　在國內(nèi)，眾多電動(dòng)車也幾乎離不開英飛凌供應(yīng)的IGBT。在今年3月，英飛凌宣布與上汽集團(tuán)成立合資企業(yè)“上汽英飛凌汽車功率半導(dǎo)體（上海）有限公司”，主要為中國市場生產(chǎn)汽車級框架式IGBT模塊——HybridPACK，8月份已經(jīng)開始供貨。

　　對于英飛凌等汽車半導(dǎo)體企業(yè)來說，全球汽車市場尤其是中國市場，有著美好的未來。

　　隨著手機(jī)和電腦市場接近飽和銷量放緩，汽車成為半導(dǎo)體企業(yè)的新戰(zhàn)場。據(jù)普華永道數(shù)據(jù)顯示，汽車芯片器件在2000年時(shí)，僅占整車成本的20%，現(xiàn)在卻達(dá)到30%以上，預(yù)計(jì)2030年將超過50%。

　　自動(dòng)駕駛車從L2級開始，單車成本開始大幅增加，其中硬件是大頭。據(jù)英飛凌數(shù)據(jù)顯示，L2級增加150美元/車成本，L3級則驟增至580美元，到L4/L5級攀升至860美元。麥肯錫也有統(tǒng)計(jì)顯示，純電動(dòng)車的芯片成本為704美元，相比傳統(tǒng)燃油車增加一倍，未來全無人駕駛等功能完善后，單車芯片成本將超過5000美元。

　　據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)估，2017年國產(chǎn)車單車芯片平均用量為580顆，2022年將增至934顆，同時(shí)期國外品牌的用量更多，到2022年全球單車平均芯片用量很可能達(dá)到1450至1500顆。

　　中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長師建華今年7月份介紹：2018年1-5月，中國新能源汽車產(chǎn)銷均完成32.8萬輛，同比增長量分別為122.9%和141.6%。

　　英飛凌科技大中華區(qū)副總裁及汽車電子事業(yè)部負(fù)責(zé)人徐輝女士在接受對話時(shí)表示：中國新能源車發(fā)展太快，2018年以前一直覺得發(fā)展速度達(dá)不到期望，到了2018年突然很多需求量大增，但整個(gè)行業(yè)的產(chǎn)能卻還沒有準(zhǔn)備好。

　　這就是我們常說的，幸福來得太突然。

　　中國芯片業(yè)也在不斷成長。根據(jù)專利檢索公司QUESTEL發(fā)布《芯片行業(yè)專利分析及專利組合質(zhì)量評估》報(bào)告顯示：中國已經(jīng)成為芯片專利申請第一大國，之后是日、美、歐、澳和印等國。而全球芯片專利數(shù)在過去18年增長6倍，中國專利數(shù)增長了23倍。

　　中興之所以被制裁，有很大原因是因?yàn)樗�是中國芯片業(yè)中手握專利最多且布局最全面的企業(yè)。華為總裁任正非今年的內(nèi)部講話中提到：我們與美國之間的差距，估計(jì)未來20-30年，甚至50-60年還不能消除，美國領(lǐng)先世界的能力還很強(qiáng)。但是，我們要將差距縮小到“我們要能活下來”。

　　汽車芯片細(xì)分領(lǐng)域，中國企業(yè)也在發(fā)力。能夠量產(chǎn)高壓大功率IGBT的企業(yè)已經(jīng)有兩家了，一個(gè)是主供高鐵的中國中車，另一個(gè)是可供汽車的比亞迪微電子。比亞迪2006年啟動(dòng)了IGBT項(xiàng)目，是國內(nèi)第一家可以設(shè)計(jì)生產(chǎn)車規(guī)級高壓大功率IGBT芯片的企業(yè)。

　　不可否認(rèn)進(jìn)口IGBT更優(yōu)秀，而且以英飛凌為首的外國芯片占據(jù)90%以上市場份額。但中國汽車芯片業(yè)也開始有起色了。

編輯總結(jié)：

　　或許是芯片業(yè)太過靠產(chǎn)業(yè)鏈上游，或許是技術(shù)太過高深，距離我們太遠(yuǎn)，以致于讓很多人覺得這個(gè)“大腦”不如發(fā)動(dòng)機(jī)這顆“心臟”重要。然而事實(shí)是，很多時(shí)候就連發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)升級也是要依賴于芯片以及控制技術(shù)的提高，更不用說新能源和自動(dòng)駕駛這樣更加依賴芯片的技術(shù)了。我國在大力發(fā)展新能源以及自動(dòng)駕駛技術(shù)，但短期來看，我國芯片制造業(yè)仍舊趕不上歐美巨頭，但也讓我們看到了差距。中美貿(mào)易戰(zhàn)對華芯片產(chǎn)業(yè)的打壓，反倒讓國內(nèi)加大了對芯片業(yè)的支持。雖說很多人覺得在全球化之下沒有必要什么都要拿過來自己做，但芯片這樣重要的東西，中國“芯”能自強(qiáng)沒什么不好。對于未來我國汽車芯片能否在世界上有一席之地，值得期待。