汽车芯片联盟邹广才:中国汽车芯片产业的发展态势和生态加速

以“芯存储 AI未来”为主题,由DOIT传媒主办的2023闪存峰会近日在杭州召开。峰会聚焦以闪存和内存芯片为核心的存储器产业生态,上千余位观众现场交流研究成果、技术应用与实战经验。中国汽车芯片产业创新战略联盟副秘书长、国家新能源汽车技术创新中心副总经理邹广才,在“闪存与创新行业应用论坛”以“中国汽车芯片产业的发展态势和生态加速”为题,对当前国内汽车芯片产业发展进行了梳理并对未来产业趋势进行了深入分析。

以下为演讲实录:

谢谢大会主办方的邀请,借这个机会分析一些工作总结以及未来的想法以及汽车芯片产业的发展态势。当前几乎所有种类的芯片都可以在汽车上应用,包括存储芯片。总体来讲判断一下中国汽车芯片产业的形式,从今年二季度开始,汽车芯片的供给开始缓解了,重新回到一个新的平衡状态。但是从国际形势来看,不确定性依然存在。各个车企经历了一轮缺芯之后,普遍把汽车芯片在工业园上进行备份。作为一个普遍的经营决策,给国产芯片进入了产业链提供了一个很好的机会。

国内汽车芯片产业进入快速发展阶段

从国内方面来讲,咱们国内的汽车芯片企业,最近一两年特别多,我们也不完全统计应该有两百多家,都在宣称自己在做汽车芯片产品。当然这里有的有产品,有的还在研发,有的已经开始做验证。总体来讲,应该说这个起步阶段已经过去了。下一个阶段会进入到一个快速发展时期。在这个发展时期中,我们判断未来应该是一个长期的发展趋势。为什么这么说呢?因为仅就汽车行业而言,过去30年大家可以看到,很少有一个细分领域国家政策在支持。我们的行业有需求,同时我们的企业也有动力,特别是我们的老百姓也很支持,用国产芯片上市了,上下形成共振。

从芯片供给侧来讲参与的企业很多,但是可以看到绝大部分企业他们的产品成熟度跟国外比还是有差距的。国内已经开始逐渐的有这个趋势出现,比如说现在国内已经开始逐渐的有这个趋势出现,用RISC-V开源架构来开发这个车规芯片。这个是以前国际上共用车规芯片很少去采用的一种架构,基本上是集中在ARM。但是在中国这么一个自主可控的要求下,现在上下游都在积极推动这个事儿。未来相信会经历一个鱼龙混杂和百花齐放的阶段,今年开始,国内市场开始整合。

汽车芯片应用市场现状

目前国内的芯片产业发展策略是这样的,很多企业原来是做消费和供应芯片,汽车芯片发展非常快,但是业务量不超过20%,当然也有一些创业公司从外企或者海外团队回来用创业的方式来做,他们的路径会更加激进一点。

从未来规划来讲,未来中高端、低端产品都有,目前产品比较少,刚才讲的还没有形成,很多芯片的设计大厂现在开始有一种趋势,就是自己做整个控制器的主芯片的同时,也要把控制器上所有的芯片可能也要自己做,或者说绑定到其他的小厂,形成一个深度绑定的关系,给汽车电子提供一个整体的芯片解决方案。一个控制器上至少要用五大类左右的汽车芯片。每个加起来应该至少有8到10个左右,这是可能会成一个打包的方案。还有就是融入RISC-V 并且把这个芯片的产品融入更多的性能,甚至把其他周围其他一小芯片的功能融合到一颗芯片来实现。这样可以加快下游汽车电子开发的速度降低难度。

另外我们国内其实还是有几家耕耘了十年以上,汽车芯片产品的赛道的企业。他们现在逐渐的开始形成质量管控体系。当然这个质量管控体系也不是自然而然形成的。他们更多的是在以前给一些国际的汽车厂商在供芯片的时候。经过多轮国际上厂商对他们的质量体系进行检查审核,逐渐的形成的自己的管控体系。

从汽车应用端来讲,因为这个经营环节了,所以说但是整车企业响应国家号召也好,居安思危也好,还是非常积极的。但是这里有一个问题,就是我们国家现在国产芯片上车,芯片企业我的汽车整车企业非常积极,Tier 1也比较积极,但是压力会很大。因为传统上来讲,这个整车企业它很多验证的成本,验证的这个周期的要求都会压在铁板上。所以现在从动力来讲,Tier 1可能压力最大,动力稍显不足,那么都是芯片和整个企业在往前拉动的情况。

从整车企业来看,经过过去这么三年,也是伴随疫情的三年缺芯的情况。现在国内的汽车企业也逐渐的发展起来,自己对芯片的一些理解和管控能力。这里我们看到现在已经出现了分化。

第一类,比如说还是对零部件供应商依赖比较大,那么自己对国产芯片的验证也比较少,但是也比较关注这个事。这些商用车居多,因为商用车量不大,它自己自研控制器的经济性能不够,所以更多的依赖零部件供应商。

第二类是联合零部件供应商,正在积极的推进国产化的工作。当然这个主要是面向一些整车企业,它的可能自研控制器的能力目前还没有完全建立起来的这类企业。还有一类是这个控制器可以自研的,特别核心控制器,像预控制器这种,它会制定比较激进的国产芯片上车的目标。现在行业中有些企业提出来,比如50%、60%甚至更高,就国产芯片上车这个的一个比例,整体来讲,汽车企业和主要的芯片企业开展深入合作,建立自己的专项组织来管控芯片的采购和供给,控制器开发实现自研自主,并且在自己选定的环境下建立这种芯片的体系能力,这也是长远的一个趋势。

从公共服务平台来讲,我们讲这个上下游的公共环节,在基础供应链中,我们应该说测试和封装这两个环节发展的比较好。在我们国内来讲,很多问题已经可以解决了。EDA工具还有包括IP在内的,以及车规工艺,集成电路行业一直以来的一个发展难题,在汽车行业也是如此,目前对车位规的支持还是比较少,目前像EDA,出现了一些新兴的创业企业在做车规的一些部分的IP工作。很多经销商国内最近上涨的非常多,他们一般在规划中都会有汽车芯片的生产线。但是从建设到投入运营至少三年以上的时间。所以说在大陆地区,这个车规流片的能力的提升可能还需要更长的时间。

从学术界来讲,应该说这个是比较遗憾的地方,就是我们国家目前从学术研究这个角度,对汽车芯片的支持力度还不是很大,主要原因是因为我们国家的学术导向更多是面向前沿、高指标、高性能,对标国际的这种更偏理论的研究。那么车规芯片更多是偏工程化开发,它的可靠性、安全性目前是大家最关注的,包括电子兼容。这方面的学术研究比较少,相应的专门针对车或芯片培养的人才就更少。很多是从其着电子,从原有的芯片领域转化过来的。

这里分系统讲一下我们国家目前国产芯片上车的一个情况。第一是动力系统,动力系统一般要求是32位的内核,特别是控制芯片,安全性要求比较高。还有一些其他的,比如说执行器的驱动芯片、高度集成的数模式的转换芯片,SVC芯片等等,还包括一些电源的芯片是比较缺失的。根源就在于它对安全性和可靠性要求是比较高的。我们目前的产品成熟度可能还不能完全满足他的要求。

那么在新的进程中,像IGBT这类已经量产了。实际上我们国家IGBT跟国际的产品来讲,已经差距没有那么大了,但是碳化硅第三代半导体的驱动用的器件其实还是有一定追赶的距离。那么底盘系统跟动力系统比较相近,也是要求高安全性的。除此之外还有一些比如说驱动芯片,高精度、大量程、安全专用的传感器,这些是缺失的。当然有些产品不是说我们攻关不下来,而是说它的这个用量比较小,技术难度比较高。那么国际上也只有一两家在供,它的供应这么大量之后,它的价格压的特别低。作为我们市场化的这种推荐来讲的话,很少有企业有这个动力,也来研发这类产品。还有一种就是国际芯片厂商实际上给奔驰、宝马这一类国际的车厂是有专门定制化芯片的,是由车厂提出要求,包括嵌入IP。定制化之后,专门给某一个品牌来使用。像这些芯片,我们已经发现了。但是我们国内的车厂目前在这种定制化要求的设计能力上目前还有缺失,所以说现在还提不出这种要求,国内没有厂商接,这可能是也是一个长期要解决的问题。

车身系统比较简单一点。因为车身系统会影响行驶的安全性,它一般功能安全等级要求到ASIL-B级,可靠性也是AEC-Q grade two级别。所以说现在大量上车的,目前我们在量产车上能看到的应用的国产汽车芯片,大部分都是车身领域的。有一个统计数字,就是我们到目前为止,其实咱们国内国产汽车芯片上车的比例应该是提升到10%左右了。已经从5%到10%的跨越,这里大部分是车身目前用的芯片。

还有就是面向智能网联,这是汽车行业的发展趋势。我们国内很多芯片厂商也是瞄准智能网联的功能,在开发一些专用的汽车芯片。包括了比如说我们经常在新闻中可以看到,像这个车规的自动驾驶用的AI芯片。国内也有几家创业的明星企业在做。像这类芯片,它的迭代的逻辑,跟前面在咱们讲的控制驱动电源不太一样,它实际上是迭代是特别的快。我们理解像这种AI芯片,实际上国内上都是处于相互追赶的这么一个趋势。大家比的是就是不犯错的能力,因为它迭代非常快。所以你这一轮如果犯错的话,很快就会被竞争对手追上。

另外还有就是通信芯片,因为网联功能,它要求数据的传输,这一类是原来传统车上没有的这个功能。在这方面,咱们国家好多企业在做,包括以太网,包括各种数据通信,在这方面会有一个比较好的增长空间。整体来讲,我们有这么几个判断,我们国产替代的一个前景仍然非常巨大。这是整个产业的巨大驱动力。这个驱动力产生的成果不仅是支持汽车,我们在工作中发现,航天高铁,包括轨道,包括我们平时说的这个城市轨道交通,包括船舶,包括飞机,也都跟我们在做交流。他们在等着我们国产的车规芯片上车,只要我们的芯片一上车,在车上用的没问题了,他们可能就要从这里去选用他们用哪些芯片。因为他们的量相比汽车来讲就更小,没有芯片企业愿意专门为了这些交通的系统领域专门开发芯片,所以说这也是一个大的趋势,整个交通行业都在等。另外我们国内的汽车芯片企业,现在我们中低端产品比较多,建议大家还是关注这种高端的特色产品,还有一个长期的质量管控能力。当然质量管控能力是需要一个五年以上的建设周期,这也是对汽车企业汽车芯片企业提出一个比较大的挑战。

缺芯现象逐步缓解之后,市场会回归一个新的平衡。这个新的平衡下,国外的厂商其实在中国的有些产品已经开始降价促销了,这就要求是我们的芯片企业承担了很多成本,回收的这个压力。特别是长时间的一个经营能力的考核。所以从今年我们可以可能会在新闻上看到有些汽车芯片的这个产线,或者是他的事业部,或者是企业有扛不住,有可能会被兼并重组甚至倒闭的。整车企业国产化控制的开发能力和验证的资金缺口比较大,一般整车厂会向上游传递,向上游传递以后,上游也会感受到压力。所以说这一块也是考验全行业一个耐久能力。

建设创新产业生态

我们是作为中国汽车芯片联盟来讲,一直在致力于做这个产业生态的建设工作。我们也想推动咱们成为全球的汽车创新高地和产业高地。从过去来讲,我们首发了中国国内的汽车芯片的定义还有分类,包括它的供需平台。在今年3月28号发布的工信部发布的国家汽车芯片标准体系建设指南,我们是牵头单位。同时也推了这个汽车芯片的保险。在九月初,我们跟中国人保还会有一个联合的研发成果,就关于汽车芯片保险会进行发布。还有多项的汽车芯片产业研究工作,包括举办的这种行业赛事,行业的论坛、展览展示等等。

总体来讲,联盟想为国家集成电路和汽车行业搭建一个非常好的对接环境,帮助大家能够在一个平台上进行沟通,交流、合作。从下一步来讲的话,我们在倡导这个行业中,我们在打造这种叫生态发展的支撑平台。刚才讲之前的工作都是在打造这个软偏软性的这种好的生态环境。下一步如果想发展,就有几个大的平台在支持我们的芯片企业,支持我们的汽车企业,把芯片设计好,把芯片用好。在这里按照产业链的梳理,包括了设计、流片、封装、测试,包括标准研究,汽车电子,还有售后保障这么几个平台。未来联盟会致力于和联盟成员一起去建一些大的平台,来满足行业的快速发展的需求。

针对车规设计服务平台,我们会拉着汽车企业,帮助我们的芯片企业做产品定义的研究工作。对于工程化开发能力,咱们好多企业都具备,关键是在产品定义的时候,你定义的性能是否和你下游的这个汽车应用是完全匹配的。可以帮助企业也少走很多弯路。目前已经开展这种试点工作,以前期已经有两个项目在推了,就是帮助我们一些芯片企业在规划它的定义,拉着汽车企业一起,那还在往前逐渐铺开。

 第二个车规流片。刚才讲我们国内其实好多经销商正在上马,里面都有流片的能力。帮助我们的流片的企业,帮助他去筛选和推荐一些好的用户,就是我们的有潜力的汽车芯片设计企业。它的产品已经进入到产业链或者是有好的应用前景。帮助我们流片企业能够和他们形成一个好的稳定的合作关系。还有就是今年测试平台和快速增长平台,其实也是属于生产领域的。就是因为车规的芯片,它的可靠性要求非常高,所以说它晶圆上出来的芯片,每个芯片都要测,那么这里就涉及到有一个比较快速的高效率的经验测试平台。而且测试平台的数据出来之后,可以反馈到我们的芯片设计端,可以改进它的优化设计。我们会和一些EDA合作伙伴来合作,建立这种晶圆的快速测试平台。包括一些快速的封装线。再就是标准和测试认证这块相当于是两个行业的交汇点。建立两个行业的汇聚机制,是依靠测试验证工作。我们有标准,有测试认证,有三方面的工作。目前这个工作已经开始了。目前是把标准研究、测试评价、产品认证三位一体在融合发展。

下一步准备是按照行标和团标两个方向来推进。行标是在行业标委会的组织下,我们也会牵头一些行业标准的研究,也会参与一部分。另外但是行标周期特别长,从立项到立项有一年,从立项到发布要三年。所以说这个周期满足不了行业的要求,我们也先推动一批团标的研究,形成行业共识。未来能够在行标研究的时候也提供参考。

与此同时,我们在北京已经算是第一个测试基地,建成了一个四层级的测试平台。这里面把芯片,单芯片的可靠性,芯片在SLT板级测试上的可用性,芯片搭载模拟控制器环境,它的功能安全和电子兼容,以及芯片和整车匹配四个层级的测试都已经实现了技术的落地。目前已经给行业中三十多家芯片企业,已经提供了这种各个不同的测试的服务。当然这里也服务汽车企业,不光是服务芯片企业的,因为特别到后几个层级的测试验证是跟汽车的应用场景紧密结合的。

目前来讲,我们在给下游的车厂在提供服务的时候,也是提供很多定制化的服务。有这个功能安全的辅导咨询,有帮助下游的车企在建他的汽车芯片的实验室。按照他提技术要求,没有行业标准支撑的技术要求,我们把它转化成为测试方案。然后芯片企业到我这来做测试,再提交报告,包括我们在帮他推荐这个芯片和这个测试结果一起来向他推荐等等这些工作都在做。包括我们芯片企业,会给汽车企业提供ACQ的报告,我们会帮汽车企业来评价这个报告的完整性和数据的质量。这些工作都在做,同时也在帮上游做测试和认证工作。

谈到认证,这里有可靠性的认证,有功能安全的认证。功能安全有流程产品两方面都已经实现了,已经落地了。目前在给一些企业提供服务。我们的国内机构的认证机构和国外的认证机构的认证机构能够相互互认。这个主要面向我们的产品,可能伴随着汽车进行出口。

下一个平台就是汽车电子。大家知道我们芯片上车,有两个技术通道要打通的。第一个就是刚才讲测试验证,第二个就是汽车电子。底层软硬件方面,在这里我们也做了几款产品,这个产品已经进入到这个产业的供应链。还有一个,基于全国站芯片的中央网关,就以太网控制和车联网功能的中央网关。这上面用的五大类芯片一共7到8颗,全是用国产芯片来开发的。国内第一个芯片国产化的以太网网关,目前已经进入到另一家车企的供应商体系中去了。下一步还会开发一些新的控制器,也会把国产的芯片用上。

还有就是汽车售后保障。8月23号我们已经发布了这个评价指标体系。未来也会通过我们的联盟的公众号把这个体系公布出来。大家可以按照这个体系,再结合自己的企业的特点和要求,形成自己的评价体系,来选用我们上游的芯片厂商。这里不包括产品的,不仅包括产品功能、性能,还包括我们对质量管控能力,我们对企业的这种可持续发展以及它的保护能力的评价。也是一个综合评价的指标体系。

我们还举办很多行业论坛,我们每年会做中国汽车芯片大会,也是把联盟的工作做一个梳理。总体来讲,还是回到联盟的目标。我们是想建中国汽车芯片的产业生态。在这个生态中,从设计、流片、封装、测试、评价、认证、验证应用,包括标准,包括项目孵化。也会跟一些地方政府合作,把产业集群建立起来,最后也是简单总结一下,联盟一直也是围绕自己的目标在做工作。但是这里其实也离不开咱们联盟成员,包括产业链上下游合作伙伴的支持,我们也愿意和合作伙伴一起完成这个伟大的目标。谢谢大家。