进入2024年以来，方锐公司设计的多款车规级芯片产品已进入验证阶段，而采购这些产品的客户无一例外都是国内汽车厂商，而这些产品也将被运用在一些汽车的各种上。制造商的旗舰型号。
作为一个在行业摸爬滚打十多年的老“半导体”人，这样的情况让方锐感觉自己仿佛是从另一个世界来的。 “主机厂积极寻求国产芯片作为替代品，这是我刚进入这个行业时无法想象的。”方锐表示，随着汽车智能化程度不断提高，国内车企对国产芯片产生了兴趣。需求将不断扩大，他对未来国内芯片市场非常看好。
深圳方正微电子有限公司（以下简称“方正微电子”）市场总监敖丽曼也有类似的感受：“我们预计，未来一两年，国产碳化硅芯片在电动汽车会大幅增加，现在其实是国产替代的关键时期，而且是从0到1的突破，量会增长得非常快。”
上述两位资深“半导体”人士的乐观情绪很大程度上得益于国内汽车级芯片市场的快速增长。据知名研究机构Omdia预测，2025年全球汽车级半导体市场规模将达到804亿美元，其中中国市场为216亿美元。
“从大趋势来看，人们常说‘软件定义汽车’，但实际上，我更愿意称之为‘芯片定义汽车’。没有芯片和硅，软件定义的汽车就无法实现。”新金通半导体产业研究院院长华武权告诉记者。
救命稻草
事实上，过去几年，国际贸易环境的变化和消费电子需求疲软，让不少国内芯片企业日子不好过。
企查查数据显示，2023年，我国已有1.09万家芯片相关企业完成工商注销或撤销。在去年芯片企业关停或破产的浪潮中，比较有代表性的案例就是OPPO、TCL、魅族关闭其芯片业务。
中国半导体行业协会集成电路设计分会理事长、清华大学教授魏少军在第29届中国集成电路设计产业2023年会上提供的数据显示，2023年，国内芯片设计企业数量我国则有3451家，其中1910家企业销售收入在1000万元以下，占比高达55.35%。
消费电子原本是芯片行业出货量最大的，在国产替代的背景下应该有很大的潜力。然而，市场的逐渐饱和以及换机周期的拉长，却让情况“大不相同”：2023年，全球智能手机出货量将持续下滑。 IDC公布的数据显示，2023年全球智能手机出货量为11.7亿部，同比下降3.2%。
方锐的公司原本主要服务于手机厂商，但是客户需求的持续下滑，迫使他们公司的管理层不得不另谋出路，而这个出路就在于汽车厂商。
在刚刚结束的湾区半导体产业生态博览会（以下简称“湾芯博览会”）上，蔚来汽车联合创始人兼总裁秦力宏透露了一个数据：“以蔚来汽车为例，智能汽车已经对计算能力影响巨大，对功率半导体、传感器、存储芯片等的需求日益增加，每辆车搭载的芯片数量从几年前的3200颗增加到如今的4200颗。”
相比之下，手机中的芯片数量约为100个，主要包括主处理器、存储芯片、通信芯片、电源管理芯片和各种传感器芯片。
“新能源汽车本身的出货量大幅增长，新能源汽车所用芯片的数量和价值不断上升，芯片的需求和成本也在增加。这导致了新能源汽车对车规级的需求芯片，特别是硅基芯片的需求正在快速增长。”吴权指出。
中国汽车工业协会数据显示，2024年1月至6月，我国新能源汽车产销量分别达到492.9万辆和494.4万辆，同比分别增长30.1%和32%。
采访中记者了解到，车规级芯片目前主要包括电源芯片、MCU（微控制单元）、传感器芯片和存储芯片等。
其中，功率芯片在新能源汽车中尤为关键，负责控制和管理电能的转换和分配，满足电力系统、充电系统等高效稳定的要求； MCU负责车内控制指令的传输。发动机、传动系统、车内电子设备的控制都是通过集成电路完成的；传感器芯片负责捕捉外部环境和车辆运行状态的数据，是实现智能驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶功能的核心部件之一。
此外，存储芯片的市场前景也值得关注。随着智能汽车功能的扩展，包括高清地图、摄像头数据、行车日志等，需要大容量存储。板载系统需要 DRAM（动态随机存取存储器）和 NAND（非易失性闪存芯片）等存储芯片。需求量也在逐年增加。
在方锐看来，随着汽车逐渐向智能化发展，整车配备的功能越来越多，比如自动驾驶、智能座舱、车联网等，这些功能的实现依赖于大量的电子元件和高性能。芯片。例如，自动驾驶需要摄像头、雷达、激光雷达、超声波传感器等多种设备协同工作，分析周围环境并实时响应，这就需要车载芯片具备强大的计算能力。
同时，方锐还告诉记者，智能汽车系统产生的数据量极其庞大。从传感器、摄像头到车辆网络，每秒都会产生大量信息。这些数据需要高速处理、分析和存储，这对芯片的处理速度和存储能力提出了更高的要求。
“L4级自动驾驶汽车每天会产生数TB的数据，需要高效的芯片进行实时处理。汽车越智能，对芯片的要求就越高。”方锐指出。
“（汽车级芯片）蛋糕越来越大，可以容纳多个玩家。”深圳江波龙电子股份有限公司（301308.SZ）嵌入式存储事业部高级营销总监王作鹏也告诉记者。
敖丽曼所在的方正微电子在汽车级碳化硅功率芯片的应用方面取得了实质性突破。公司最新发布的1200伏汽车级碳化硅MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）产品定位为新能源汽车关键零部件，特别是主驱动系统和车载电源管理系统。由于碳化硅具有优异的高温稳定性和高性能，可以有效减少电动汽车的能量损失，提高车辆的续航和加速性能。
“现阶段，电动汽车主驱动碳化硅产品解决方案大部分来自国外厂商，国内厂商进入市场较晚，还处于发展阶段。不过，经过几年的努力，我们已经克服了很多困难。”现在我们能够提供真正意义上与国际品牌相媲美的高品质产品，并且能够稳定地大批量供货。”敖丽曼告诉记者。
据方正微电子副总裁彭建华介绍，到2024年底，方正微电子Fab1（半导体工厂）6英寸碳化硅晶圆（用于制造芯片的衬底材料）产能将增至每月1.4万片。到2025年，该公司将拥有年产16.8万片汽车级碳化硅MOS（金属氧化物半导体，一种用于控制电流流动的半导体器件）的产能。同时，公司Fab2 8英寸碳化硅晶圆生产线也将于2024年底上线，未来规划产能为每月6万片晶圆。
“汽车级市场是半导体领域为数不多的增量市场之一，尤其是在供应链自主可控的要求下，打入车厂对于芯片企业想要生存至关重要。”方锐强调道。 。
“从整体市场趋势来看，电动汽车的发展势不可挡，关键是谁能抓住这些机会，谁能赢得这些市场。”敖丽曼说道。
“入侵”汽车厂
虽然车规级芯片是一个蓝海市场，但这并不意味着“打入”车厂供应链是一件简单的事情。
国产芯片在国内的市场占有率其实并不高。盖世汽车研究院数据显示，截至2023年底，除功率半导体外，国产品牌在计算、控制、电源等其他关键芯片市场份额不足10%。 。
“国产汽车芯片占比较低，一方面是因为汽车芯片的测试认证周期比消费电子芯片更长，规格更高，需要长期的技术积累和大规模市场验证。大部分国内汽车芯片厂商还在发展路上，还需要更长的时间；另一方面，部分汽车芯片需要IDM模式，这几年才刚刚布局。产能尚未释放，良率仍在攀升，希望能跟上国外厂商的步伐。” WitDisplay首席分析师林志告诉记者。
所谓IDM模式，即“垂直集成制造模式”，涵盖了芯片设计、制造、封装和测试的完整流程。
IDM模式下，芯片厂商不仅需要具备强大的设计能力，还需要具备生产制造设施和能力。这种一体化模式可以有效提高产品质量的稳定性，但也影响了生产厂家的资金、技术和管理。能力提出了更高的要求。
相比之下，国内芯片企业大多采用“Fabless”模式，专注于设计，将制造交给晶圆代工厂。这种模式虽然成本低廉，但在汽车级芯片的要求下，很难保证质量的一致性。
对于正在加速发展的国内车级芯片企业来说，转向IDM模式意味着一条艰难而漫长的道路。林志指出，IDM模式不仅需要大量的前期资金投入，还需要从材料端到封测端的高度配合，这对于大多数还在研发阶段的国内厂商来说是一个不小的挑战。在爬坡阶段。
同时，林志还告诉记者，目前，汽车芯片市场也出现结构性短缺，主要是低端汽车芯片不缺，高端芯片供不应求。
“大多数汽车芯片厂商都处于IDM模式，此前扩产积极性较低，跟不上新能源汽车市场的发展和迭代需求。但目前晶圆代工厂和汽车芯片设计厂商与此同时，“IDM模式下的汽车芯片厂商也在积极扩产，弥补部分特殊工艺汽车芯片的短板，因此高端汽车芯片的结构性短缺将会出现。”未来逐步缓解，供应链短缺风险明显降低。”林志表示。
除了制造模式需要跟进之外，汽车级芯片漫长的验证流程也是国内芯片厂商必须克服的一道坎。
吴权指出，车规级芯片从设计到量产，通常需要3.5至5.5年左右的时间，并经过严格的车规级验证流程。汽车制造商对芯片的要求比消费电子高得多，尤其是在可靠性、安全性、温度适应性等方面。汽车关系到人身安全，因此车标芯片的故障率必须控制在极低的水平，这通常需要在高温、高湿、高压等极端条件下进行长期测试。即使通过了这些严格的验证，最终被车厂选中，国产芯片仍需要面临产能稳定、持续供应、售后支持等方面的挑战。
“我接触过很多厂家，他们想用国产的产品，但国产的产品不能用，或者达不到他们的要求，这种情况还是存在的。因为检测的成本在那里，如果出现问题，就会被淘汰。”一条生产线或者一批型号出现问题，这个费用谁来承担？”吴泉向记者强调。
“汽车级芯片的测试验证周期之所以长，是因为它与人的生命息息相关。如果芯片不能保证可靠、稳定，汽车厂商一般不会使用。如果在以牺牲客户或产品质量为代价，汽车制造商不会使用它。”同意。要加快测试验证周期，可以购买或获取通过测试认证的技术方案，然后跟进研发，不断升级芯片规格。”林志还告诉记者。
在此背景下，国产芯片厂商想要打入汽车厂商，就需要制定远高于行业的标准，以证明其产品的可靠性。
“在国内多家主机厂的汽车级芯片验证中，客户对产品的标准远高于行业标准。”敖立曼还告诉记者，“尤其是在主驱动应用方面，车企对国产芯片可能信心还不够，需要高性能、高可靠性才能上车，这是我们需要继续做的方向。”突破。”
敖丽曼还告诉记者，方正微电子的产品在国内率先通过3000小时汽车级验证，而传统汽车级产品验证通常需要1000小时。
“我们在材料端、设计端、晶圆制造端、封装测试端等方面都采取了更严格的措施，并且高于行业标准，因此我们有信心实现更长期的可靠性测试。”敖丽曼说道。
记者在采访中注意到，接受采访的业内人士普遍认为，功率半导体是国内芯片厂商短期内最好的突破方向。
在新能源汽车等应用领域，功率半导体通常采用90nm以上成熟的工艺技术，这与计算芯片对先进工艺的要求不同。这一特点使得国内厂商在中低端功率半导体的生产方面具备一定的自主能力，可以满足国内众多汽车厂商的基本需求。但在高效碳化硅器件、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块等高端功率半导体方面，国内技术与国际领先水平、关键技术和产能仍存在明显差距。很大程度上仍依赖进口。
“在全球竞争中，功率半导体可以成为我们与国际巨头竞争的切入点。”吴全说道。不过，他也向记者强调，汽车级MCU、SoC（片上系统）和传感器将是未来国产产品替代最快的三个领域。
研究机构致同在其2024年汽车级芯片研究报告中指出，在汽车级MCU领域，国内厂商主要包括芯王微、比亚迪半导体、杰发科技等，国外竞争对手主要包括瑞萨、恩智浦、英飞凌等；汽车级SoC芯片中的智能座舱芯片已经由国内厂商供货，如地平线等，但主要供应商仍是国外厂商，特别是在单价40万元以上的汽车市场，英伟达、英特尔、高通等占据更大的份额。
“这些与智能驾驶、智能座舱相关的芯片或许能够更好地支撑汽车的差异化卖点。对于车企来说，至少需要掌握芯片的控制权。虽然不一定要自己生产，但他们必须有能力控制他们。”吴泉向记者强调。
