如果要給2021年上半年的汽車產(chǎn)業(yè)定個關鍵詞，“芯荒”肯定跑不了。缺芯的日子仿佛沒有盡頭，整車生產(chǎn)“陣痛”曠日持久。缺芯倒逼著芯片自主可控，加速芯片本土化也再度成為了業(yè)界焦點。

其實早些時候，中興、華為被“禁芯”已經(jīng)敲響了芯片自主化警鐘。在那之后政產(chǎn)學研一致提出大力支持半導體的發(fā)展，目前產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)開始發(fā)力。泛亞汽車硬件開發(fā)經(jīng)理楊玉良提出，應由主機廠牽頭，與系統(tǒng)供應商共同扶持重點芯片企業(yè)，通過其內(nèi)生動力解決高門檻技術車規(guī)級芯片國產(chǎn)化；同時基于AEC-Q100，“因時制宜”完善芯片的準入機制，共同推動性能對標平臺的建立；此外，還要拓展開發(fā)體系框架和生態(tài)。需要考慮支持EDA設計、指令集、編譯器等工具軟件較好的芯片便于整車廠使用。

“缺芯”倒逼汽車半導體加速自主化

新四化浪潮下，國內(nèi)新能源、智能汽車市場快速崛起，催生了汽車半導體發(fā)展新機遇。

“未來，一輛汽車上的半導體將達到6000-10000個。”大眾汽車集團(中國)執(zhí)行副總裁Thomas Manfred Müller曾公開表示。“如果實現(xiàn)了無人駕駛L4的水平，半導體在一輛車里的價值還有望翻3倍。”

在這種巨大的需求下，汽車半導體的市場規(guī)模也在快速擴大。“有可能在2027年之前，汽車半導體的市場規(guī)模就超過了1000億美金，像ADAS、通信、電動車領域新需求對半導體提升都是非常快的。”近日在蓋世汽車主辦的2021中國汽車半導體產(chǎn)業(yè)大會上，上海海思戰(zhàn)略與業(yè)務發(fā)展部（車載領域）部長鮑海森就如是說。

然而提到中國本土企業(yè)能夠把握在手里的份額，直到現(xiàn)在仍微乎其微。中國汽車工業(yè)協(xié)會總工程師、副秘書長葉盛基此前介紹稱，截至目前，中國半導體自給率僅為15%，其中汽車芯片自給率不足5%，本土汽車半導體供應鏈高度依賴國外廠商。

尤其是此次缺芯最為嚴重的車規(guī)級MCU控制芯片，是個外資廠商高度壟斷的市場。來自IHS的數(shù)據(jù)顯示，在車規(guī)級MCU領域，全球7大供應商——瑞薩、恩智浦、英飛凌、賽普拉斯、德州儀器、Microchip、意法半導體，共占據(jù)98%的市場份額，接近壟斷，國產(chǎn)份額幾乎為0。

“還有新能源汽車領域，目前涉及到的半導體也仍然是國外十大廠家占絕對份額，中國占比是相對比較低的。而且國內(nèi)廠家主要聚焦在低端的電源、分立器件、邏輯器件等領域，產(chǎn)業(yè)鏈完全自主可控還有比較長的路要走。”鮑海森指出。

所以很尷尬的現(xiàn)狀是，國內(nèi)汽車芯片在過去很長一段時間里高度依賴進口，并且直到現(xiàn)在仍沒有明顯的改善。據(jù)楊玉良透露，汽車芯片的進口額從2016年到現(xiàn)在始終保持著10%以上的增速，2020年中國芯片進口總額突破3000億美元，超過石油1倍。

正因為如此，隨著海外疫情的蔓延，主要半導體廠商產(chǎn)能持續(xù)吃緊，由“芯荒”引發(fā)的汽車產(chǎn)業(yè)停工停產(chǎn)危機也在不斷擴大。據(jù)蓋世汽車研究院預測，受缺芯影響，2021年全球汽車預計將減產(chǎn)超400萬輛，其中國內(nèi)市場全年預計減產(chǎn)超過60萬輛。

2021年全球汽車減產(chǎn)預測，資料來源：AFS&蓋世乘用車預測數(shù)據(jù)庫

其中大眾汽車今年第一季度和第二季度在歐美關鍵地區(qū)都經(jīng)歷了中斷和停產(chǎn)。而在中國，其合資公司一汽大眾和上汽大眾的生產(chǎn)中斷也十分嚴重。在公布2021年第一季度財務業(yè)績時，首席財務官Arno Antlitz 也再次重申整個汽車行業(yè)的半導體短缺預計將對第二季度汽車生產(chǎn)帶來的影響要高于預期。

同樣認為第二季度最難熬的還有通用、本田和日產(chǎn)。其中，通用汽車在宣布2021年第一季度財務業(yè)績時表示，預計2021年第二季度半導體短缺最嚴重，2021年下半年情況會有所改善。其位于美國、墨西哥和加拿大的工廠已經(jīng)持續(xù)停產(chǎn)數(shù)周時間。而在中國，其合資企業(yè)上汽通用在第二季度的生產(chǎn)也受到了有限的中斷影響。

本土車企中，3月29日，“江淮蔚來”合肥制造工廠因受芯片短缺影響暫停生產(chǎn)5個工作日，成為國內(nèi)首家宣布受缺芯影響停產(chǎn)的新能源公司。此外，蔚來還下調(diào)了其第一季度交付量至1.95萬輛。據(jù)悉因為芯片在Q2的持續(xù)短缺，5月該公司再次調(diào)整生產(chǎn)計劃。

跪產(chǎn)能背后，自主車用芯片為什么“爬不起來”

芯片生產(chǎn)之路始于設計。雖然產(chǎn)業(yè)鏈上游的電子設計自動化（EDA）軟件及IP供應在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中產(chǎn)值占比雖小，但地位極其重要，而這恰恰也是中國的短板，中國芯片產(chǎn)業(yè)從一開始就被卡住了脖子。

以EDA產(chǎn)業(yè)為例，在這個市場上，主要還是為Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登電子）和Mentor三巨頭把控（90%以上），國產(chǎn)化率非常低，且競爭格局分散。

據(jù)統(tǒng)計，截至2020年全球EDA行業(yè)市場規(guī)模達到115億美元，而國內(nèi)EDA市場規(guī)模僅在5億美元上下。這就意味著，一旦美國限制中國使用EDA軟件，中國芯片的發(fā)展將遭受巨大沖擊。此前就有過先例，2020年6月，受美國實體清單出口管制影響，哈工大和哈工程就被宣布禁用Matlab軟件，其正常的教學、研究也受到了影響。

晶圓產(chǎn)業(yè)鏈，圖片來源：天風證券研究所

除此之外，制約我國芯片發(fā)展的客觀因素主要還有兩點：

1、56%的晶圓制造產(chǎn)能集中在臺灣和日韓，封測則集中在東南亞，國內(nèi)生產(chǎn)能力缺乏；

2、國內(nèi)測試、認證機構較少，國家標準體系不健全。

中國是個制造大國，但在最上游的“晶圓制造”領域卻遲遲未攻克。打蛇打七寸，晶圓制造就是汽車芯片的“七寸”。

事實上，過去這些年，中國一直在芯片上不斷擴產(chǎn)，2020年已經(jīng)占據(jù)全球芯片產(chǎn)能的15%，僅次于中國臺灣、韓國，排名全球第三。

但與此同時，我們也要正視下這15%的產(chǎn)能的構成。其中60%的產(chǎn)能其實是由外資貢獻的，中國本土企業(yè)的產(chǎn)能只占不到40%左右，即總全球芯片總產(chǎn)能的6%。

我國工程院院士吳漢明還指出，中國至少還需要8個現(xiàn)有中芯國際產(chǎn)能，才能改善當下的芯片供給狀況，因為中國芯片需求太高了。

全球晶圓制造能力劃分（地區(qū)），圖片來源：BCG

此外，在產(chǎn)品層，國內(nèi)大部分芯片公司對ISO 26262標準的接觸還不深，目前僅有極少數(shù)公司通過了該體系認證。

據(jù)中國電子技術標準化研究院陳大為透露，國內(nèi)的車規(guī)芯片廠商在2010年時就只有幾家；2015年10家左右，但多集中在后裝市場；2020年的時候成長到了40家；而到6月為止，統(tǒng)計大概有70家車規(guī)芯片廠商，250種準車規(guī)芯片。

即便如此，依舊有很多車規(guī)芯片其實“名不副實”。“目前國內(nèi)大部分芯片公司對ISO 26262標準才剛剛開始接觸，可能只有極少數(shù)公司剛通過了ISO 26262體系認證，但是芯片認證可能現(xiàn)在還正在進行。” 陳大為指出。

這反映在產(chǎn)品上，主要是相關的測試認證十分不完善。據(jù)陳大為介紹，在由中國集成電路創(chuàng)新設計聯(lián)盟牽頭做的汽車電子創(chuàng)新產(chǎn)品目錄中，73家單位的293款產(chǎn)品里，就只有25家提供了38份AEC-Q100報告，絕大部分的產(chǎn)品在AEC-Q100合規(guī)性測試驗證方面都不完善，這顯然不符合汽車電子的嚴格要求。

汽車芯片全產(chǎn)業(yè)鏈各階段的標準要求，蓋世汽車整理

另外，芯片行業(yè)上游存在一定技術壁壘，與消費類芯片和一般工業(yè)類芯片相比，車規(guī)級芯片開發(fā)難度更高，工作環(huán)境也更嚴苛，由于涉及到人身安全，還要求極高的安全性和可靠性，這也從源頭上遏制了一些本土企業(yè)的積極性。

“像使用環(huán)境，汽車芯片比傳統(tǒng)工業(yè)類和消費類芯片更加嚴苛，設計壽命差別大，消費類芯片只考慮三年生命周期就可以了，三年之后可能就換代了。但是汽車芯片必須維持十年以上的生命周期，還有20萬公里的壽命要求，溫濕度要求都跟傳統(tǒng)的消費類電子不一樣，產(chǎn)品良率還要高。”鮑海森指出。

但另一方面，汽車芯片的回報周期卻比消費類芯片更長。據(jù)鮑海森透露，目前汽車半導體的回報周期基本要七八年，從研發(fā)投入到流片到最終驗證，驗證之后還有產(chǎn)品的試驗上車，最后到下線，這個周期很長。“所以很多SoC芯片投資回報基本上是1000萬片以上，但是汽車上到1000萬片是非常難的，事實上由于高配和低配設置問題，芯片規(guī)模上量沒有那么快。”

正因為如此，鮑海森指出，并目前很多本土供應商其實都處于“以消費電子芯養(yǎng)汽車芯”的困境中。

本土半導體產(chǎn)業(yè)的突圍路徑

在疫情和中美貿(mào)易爭端的大環(huán)境下，芯片國產(chǎn)替代不再是一句口號。當前車企、Tier1、Tier2都在加大引進本土供應商及產(chǎn)品認證的力度，這為重塑國內(nèi)車用半導體產(chǎn)業(yè)鏈提供了窗口契機。

據(jù)蓋世汽車研究院整理分析，多家自主車企已與互聯(lián)網(wǎng)公司、EDA公司簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，深度綁定共同研發(fā)以實現(xiàn)汽車芯片自主供應的戰(zhàn)略目標。如北汽攜手Imagination成立北京核芯達科技有限公司，東風集團攜手中國中車合資組建智新半導體，吉利子公司億咖通也通過與Arm China合資成立芯擎科技（Siengine），布局芯片研發(fā)，提升芯片自給能力。

尤其是在自動駕駛、智能座艙芯片等細分領域，已有一些自主芯片公司開始展露頭角。“因為隨著汽車電子電氣架構的逐步演進，對芯片的種類和功能要求會不斷變化，比如自動駕駛、智能座艙域，甚至進入車載計算機的時代，可能會需要集中度更高、性能更高、算力更大、功能安全要求更嚴苛的芯片，圍繞核心大算力芯片形成完整的生態(tài)體系和供應鏈體系，這給我們這些新進入的芯片創(chuàng)業(yè)企業(yè)提供了機會。”黑芝麻智能首席市場營銷官楊宇欣指出。

對此，楊玉良也表示贊同，并提出“智能座艙芯片是前哨戰(zhàn)，自動駕駛芯片才是國產(chǎn)超車戰(zhàn)爭的制高點”。以地平線、黑芝麻為首的科技類企業(yè)已成為高算力自動駕駛芯片主力軍，且在逐步完善自身產(chǎn)品矩陣。據(jù)悉，地平線目前已與長安、理想、一汽、廣汽、比亞迪、長城、上汽等車企達成了合作，多款搭載有地平線AI芯片的車型已經(jīng)成功上市。

此外，國內(nèi)傳統(tǒng)芯片廠商也在新一輪革命中嗅到了發(fā)展機會。以MCU為例，近幾年取得了明顯的進步，甚至在門檻高、周期長、安全性強的汽車前裝市場也已經(jīng)有32位產(chǎn)品推出。

例如，杰發(fā)科技在2018年年底、2020年上半年，分別推出了國內(nèi)首顆自主研發(fā)達成量產(chǎn)的車規(guī)級32位MCU芯片AC781X，以及經(jīng)過功能優(yōu)化及成本控制后的AC7801X系列產(chǎn)品，目前該公司MCU芯片已被多家汽車電子零部件廠商納入供應鏈系統(tǒng)中。

杰發(fā)科技產(chǎn)品框圖，圖片來源：杰發(fā)科技

同樣在車規(guī)級MCU取得突破進展的還有芯旺微電子和兆易創(chuàng)新，芯旺微電子KF32A15X系列MCU目前已初步導入到國內(nèi)汽車廠商，兆易創(chuàng)新預計2021年其MCU業(yè)務營收將翻倍，并成為主要營收增量。

在自身研發(fā)實力逐步增強的同時，有企業(yè)還通過投資并購的方式來快速覆蓋產(chǎn)能資源。7月5日晚間，聞泰科技宣布旗下全資子公司安世半導體已完成對NEPTUNE 6 100%股權的收購。據(jù)悉，NEPTUNE公司的主要資產(chǎn)為8英寸晶圓廠Newport Wafer Fab，是英國僅存的最大的半導體工廠，現(xiàn)有月產(chǎn)能為3.2萬片8英寸晶圓，最大月產(chǎn)能可擴充至4.4萬片，主要產(chǎn)品為應用于汽車行業(yè)的MOSFET、IGBT芯片，以及CMOS、模擬芯片。

在此發(fā)展態(tài)勢下，SIA預測，中國有望在未來10年增加約40%的新產(chǎn)能，成為全球最大半導體制造基地。

國家層面也認識到，完整的產(chǎn)業(yè)鏈對于國家安全的重要性，正在積極利用政策“東風”引導半導體產(chǎn)業(yè)。恰逢十四五開局之年，浙江、山西等多地先后發(fā)布“十四五”規(guī)劃，點名著重發(fā)展第三代半導體。國家也在十四五重申了科技興國戰(zhàn)略以及扶持半導體的計劃，芯片“內(nèi)循環(huán)”投資布局正在如火如荼上演。

尤其值得一提的是國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金的成立，以市場化投資的形式推動該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。據(jù)悉，國家大基金一期從“強長板、補短板”的角度出發(fā)重點投資了52家公司，兼顧芯片設計、封裝測試、設備和材料等產(chǎn)業(yè)；國家大基金二期進一步針對半導體行業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)（成熟制程晶圓制造）進行突破。目前大基金二期公開投資項目已超過10個，總投資金額已超300億元。

不僅是產(chǎn)業(yè)基金，其實民間資本也在持續(xù)支持半導體行業(yè)。據(jù)云岫資本給出的數(shù)據(jù)顯示，過去一年，共有534個半導體公司獲得融資，總融資額達1536億。值得一提的是，資金多由民間資本推動，這在發(fā)展歷史上十分罕見。另據(jù)報告分析，融資主要集中在數(shù)據(jù)中心、汽車和半導體制造三個賽道。

過去一年，半導體公司融資風向，圖片來源：云岫資本

一出好戲，需要好的“臺子”。可以肯定的是，國產(chǎn)汽車半導體已經(jīng)有了一個肥沃的生長土壤，但是在泡沫相隨的窗口期，我們也需要想清楚，想得長遠。

蓋世汽車CEO周曉鶯也直言，“這個領域研發(fā)投入大，回報周期長，也需要政產(chǎn)學研共同推動，才能真正形成本土力量。現(xiàn)在有越來越多的關注度，對于行業(yè)發(fā)展，是個好的開始。路阻且長，行則將至。”

突破很難，但是一旦突破，光是龐大的中國市場就足以成就一家超大型企業(yè)，你看寧德時代。