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如何破局車規(guī)級芯片?

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如何破局車規(guī)級芯片?

來源:中國電子報

由于多種因素影響，去年以來全球范圍內芯片供應出現(xiàn)短缺，許多行業(yè)均受到困擾，汽車產業(yè)尤為嚴重。今年兩會上，多位代表委員呼吁完善車規(guī)級芯片產業(yè)布局，穩(wěn)定汽車芯片供應鏈。那么，何為車規(guī)級芯片?國內企業(yè)如何發(fā)展車規(guī)級芯片?
　　
　　車規(guī)級芯片受關注，市場需求不斷增長
　　
　　與消費級、工業(yè)級產品相比，車規(guī)級芯片穩(wěn)定性要求高、研發(fā)周期長、技術門檻高、資金投入大，因此，發(fā)展車規(guī)級芯片面臨的挑戰(zhàn)也更多。2021年出現(xiàn)的汽車芯片供應短缺，一度使得部分汽車企業(yè)不得不“停產待芯”，這也暴露出我國在車規(guī)級芯片上發(fā)展不足的問題。
　　
　　這些問題引起今年兩會期間多位代表委員的重視。全國人大代表、上汽集團董事長陳虹建議，應著眼“產業(yè)鏈補鏈強鏈”，推進車規(guī)級、大算力芯片的本土化，支持國內汽車芯片產業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。全國人大代表、小康集團董事長張興海認為，當前，提高車規(guī)級芯片本土化率已經成為國家產業(yè)重要戰(zhàn)略方向。
　　
　　從全球市場供應情況來看，目前為止汽車缺芯的局面尚未完全逆轉。AutoForecastSolutions數(shù)據(jù)顯示，截至2月13日，今年全球汽車市場由于芯片短缺造成累計減產量約為52.74萬輛。創(chuàng)道投資咨詢總經理步日欣指出，汽車芯片市場規(guī)模較大，產業(yè)鏈條復雜，短期內難以完全達到供需平衡。2022年汽車芯片的供應短缺現(xiàn)象還會存在，但主要體現(xiàn)在結構性缺貨。據(jù)了解，按功能分，汽車芯片可分為MCU、AI芯片、功率芯片、模擬芯片、傳感器、存儲器等多種類型芯片。賽迪顧問集成電路中心高級咨詢顧問池憲念表示，2022年，MCU、AI芯片、功率芯片這三大類型車規(guī)級芯片可能會繼續(xù)呈現(xiàn)供不應求的局面。在此情況下，發(fā)展車規(guī)級芯片成為穩(wěn)定汽車供應鏈，推進高端芯片產業(yè)發(fā)展的重要策略。與此同時，車規(guī)級芯片的未來市場也被廣泛看好。德勤公司預測，2025年全球芯片行業(yè)市場規(guī)模將達6300億美元，其中新能源汽車正成為拉動芯片行業(yè)增長的重要驅動力，未來5年，汽車芯片復合增長率約10%，增速位居第一。
　　
　　汽車向新四化發(fā)展，車規(guī)級芯片更趨嚴格
　　
　　一般而言，芯片分為消費級、工業(yè)級與車規(guī)級等不同等級。與消費級、工業(yè)級芯片產品相比，車規(guī)級對芯片的穩(wěn)定性、安全性方面要求最高。具體來說，車規(guī)級芯片在環(huán)境要求、抗振動沖擊、可靠性、一致性等方面都有著更嚴格的要求。以溫度為例，一般民用產品的溫度要求是0℃～70℃，發(fā)動機周邊器件的溫度要求為-40℃～150℃，乘客艙為-40℃～85℃。在抗振動沖擊方面，由于汽車在運動環(huán)境中工作，很多產品會遭遇更多的振動和沖擊，因此抗沖擊要求要求會比一般消費類產品高很多。隨著汽車向智能化、電動化、網聯(lián)化、共享化方向發(fā)展，其對芯片的要求更加寬泛和嚴格。
　　
　　中國電子技術標準化研究院研究員陳大為在此前演講中總結了車規(guī)級芯片的幾個特點：一是高可靠性，具體到車用體現(xiàn)為應對室外環(huán)境及EMC的要求嚴苛;二是高安全性，即實現(xiàn)復雜電路下的功能安全;三是零缺陷率，需要實現(xiàn)更高的批次一致性，同時具備10~15年的長期供貨能力。
　　
　　芯馳科技副總裁徐超也指出，高可靠車規(guī)芯片至少有6個設計維度要考量，包括性能、功耗、價格、可靠、安全、長效。一顆車規(guī)芯片，從設計到上市，需要2~3年的時間，2~3年之中車型不斷升級和迭代。一輛車的整個生命周期更是需要10年之久。如何把芯片供到5~10年，同時支撐這個車5~10年供應售后的保障，是考驗芯片供應商的一個重要課題。
　　
　　近年來，我國在車規(guī)級芯片方面取得一定進展。比亞迪通過旗下子公司比亞迪半導體的自主研發(fā)，在車規(guī)級MOSFET和IGBT方面取得進步，深溝槽型SiC功率模組在真車實驗中的性能表現(xiàn)優(yōu)于國外供應商的產品。華為自研的5G基帶芯片巴龍、AI芯片昇騰以及CPU芯片鯤鵬開始在車用領域發(fā)揮作用。吉利旗下芯擎科技自主研發(fā)出7nm車規(guī)級SoC芯片“龍鷹一號”，采用7nm工藝，集成88億個晶體管，將于2022年第三季度實現(xiàn)量產。聞泰科技全資子公司安世半導體完成對英國新港晶圓廠(NewportWaferFab)的收購，擴大車用半導體的制造能力。
　　
　　然而，從總體上看，我國車規(guī)級芯片的發(fā)展仍然不足，與國際先進水平相比還有很長一段路要走。
　　
　　加強標準化工作，牽引汽車芯片發(fā)展
　　
　　標準是經濟活動和社會發(fā)展的技術支撐，是國家基礎性制度的重要方面。發(fā)展車規(guī)級芯片離不開相關行業(yè)標準的推進與規(guī)范。陳虹在提案中就建議通過政策引導，多方協(xié)同建立車規(guī)級芯片統(tǒng)一的技術規(guī)范和標準，并成立第三方檢測認證平臺。陳大為則指出，從發(fā)展現(xiàn)狀來看，我國國產汽車芯片的高可靠芯片設計能力依然不足。由于國內芯片業(yè)的發(fā)展歷程較短，且以消費類芯片占比居多，高可靠設計能力有待進一步提升。而我國車規(guī)芯片的系列標準仍舊缺乏，特別是缺少車規(guī)芯片的基礎準入標準。因此，加強國產汽車芯片標準化工作將是未來發(fā)展的重要方向之一。
　　
　　事實上，國際標準組織就非常善于綜合運用政策、標準、認證等手段，牽引產業(yè)的發(fā)展。這一點值得我國借鑒。比如國際標準化組織(ISO)就在IEC61508的基礎上專門針對汽車電子電器系統(tǒng)制定車用安全標準《ISO26262道路車輛功能安全》，該標準涵蓋車規(guī)芯片包括需求規(guī)劃、設計、實施、集成、驗證、確認和配置的整體開發(fā)過程。為實現(xiàn)汽車芯片的穩(wěn)步發(fā)展，我國也需要對產業(yè)鏈各階段制訂標準，進行規(guī)范，包括圍繞設計、生產流片、封裝測試、建立檢驗、應用驗證來分別制定相應的標準，從而引領指導國內汽車芯片的良性發(fā)展。
　　
　　加強標準工作的同時，車規(guī)級芯片的發(fā)展也需要產業(yè)各環(huán)節(jié)各企業(yè)的協(xié)同推進。產業(yè)界應當認識到，車規(guī)級芯片標準化工作的推進與行業(yè)發(fā)展程度是密切相關的，兩者相互促進。標準化工作應當關注行業(yè)發(fā)展進程，與行業(yè)的發(fā)展相互配合，在滿足行業(yè)需求的同時，引領行業(yè)的發(fā)展。

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