深響原創 · 作者｜陳文琦
漲價、減配、停産......新能源車行業不缺新故事，但是這些消息看上去對消費者都不是那麼友好。在充滿歉意的解釋中，車企不約而同地提到一個無奈的原因，缺芯。
受到疫情、突發自然災害影響，晶片供給端産能出現問題，囤貨等市場行為又加劇了需求錯配和供應鍊的混亂。但究其根本，缺芯的核心原因是需求品質的更新和需求數量的激增。汽車行業“新四化”（電動化、網聯化、智能化、共享化）趨勢下，單車搭載的晶片數量、規格雙雙上升。
越進階别自動駕駛車輛所需傳感器晶片數量越多 新能源汽車搭載晶片量更高 圖源：德勤晶片行業系列白皮書
有“危”就有“機”，正因為這股前所未有的産業動力，讓國産汽車晶片廠商看到了未來的光亮——資本方面，芯馳科技、黑芝麻、地平線等汽車半導體廠商融資不斷，比亞迪半導體沖刺IPO；産品方面，各種研發産出節奏明顯加快，上周芯馳釋出車規MCU E3系列，黑芝麻則表示今年要釋出7nm制程的自動駕駛晶片......從傳統車企到新勢力，造芯消息紛紛，各路人馬以投資、合資、自研等各種姿勢入局。
這樣如火如荼的奮鬥場面也不禁讓人發問：目前車規級半導體市場供需狀況究竟如何？國産自研步伐加速，廠商要如何啃下這塊硬骨頭？國産車規級晶片到大規模量産、上車還要多久？
缺芯視窗期下，車規半導體行業暗流湧動，産品競争、落地挑戰，供應鍊的洗牌與話語權的博弈更新。市場容量的擴張、入局企業的産品競賽、技術層面的突破，都在改變着車規級晶片市場格局。
一個新的汽車晶片時代已經到來。
車芯的難題
按功能種類劃分，車規級半導體可大緻分為計算及控制晶片、存儲器、功率半導體、傳感器、無線通信及車載接口類晶片等等。
它們“遍布”車輛全身，從制動刹車系統、儀表、螢幕、天窗、車燈、雨刮器到遙控鑰匙，都離不開晶片。這也導緻了隻要缺少某幾顆關鍵晶片，車企就無法傳遞，或是減配。
汽車新四化背後是汽車電子電氣架構從傳統的分布式朝着“集中式”方向轉變，進一步推動了對新型器件的需求以及性能的轉變。
晶片在汽車上的應用 圖源：方正證券汽車半導體研究架構專題報告
但相比工業級、消費級晶片，車規級晶片在研發、制造、合規、量産等環節都遭遇着更高層級的挑戰。
因為與人們的出行息息相關，車規級晶片對“安全”、“可靠”兩條基本線的把握更緊。從研發難度角度看，在百萬晶片規模中，允許消費晶片出錯的機率是300-500個，而對車規級晶片的要求是無限接近于0，這使其設計、研發、驗證周期大大拉長。
車規晶片的原材料、IP、封裝測試相對于消費類晶片來說也更貴，以封裝測試來說，由于車規特有的三溫等極限場景的測試，光測試費用就是消費類晶片的5倍左右。
一款汽車晶片在生産後還需要通過多重認證才能得到市場的“入場券”，其中包括ISO 26262（道路車輛功能安全國際的标準）、AEC-Q100（車用可靠性測試标準）等等，這不僅是對晶片産品安全性、可靠性的驗證，也是客戶方重要的考量名額。
車規級晶片的認證過程極為艱難，甚至“反人性”。芯馳CEO仇雨菁表示，“功能安全認證ASIL D需要逆向思維。不是電路設計出來了，達到想要的結果，而是在不知道哪裡會錯，各種情況都有可能發生的情況下，這個電路會出來什麼樣的結果，如何能抗得住錯誤的結果，這才是最難的。這是一個反人性的思維。每個工程師每天都要想這個地方錯了會怎樣，那個地方錯了會怎樣，通過各種流程、驗證手段，把這些錯誤全部抓住，這個是非常難的。”
另外，因為汽車非快速消耗品的屬性，晶片的使用壽命也是一道關卡。一輛汽車的生命周期一般都超過10年，對于廠商來說，這意味着10-15年的長期供貨保障和更高的産線維護成本。
從市場次元看，國際車規級半導體廠商長期占據了市場主要份額，且頭部集中度高，國内廠商起步晚、基礎弱，面前需要超越的競争者衆多。
據Omdia資料，2020年，全球前十車規級半導體廠商市場佔有率達到60%，由英飛淩、恩智浦、瑞薩電子、意法半導體、德州儀器等領先，博世這樣Tier1零部件供應商面對主機廠有着極強的話語權。
雖然中國市場的内生需求随着新能源行業的發展迅速擴張，但是車芯國産化率低，在缺芯的特殊時期，車企的被動、緊張姿态凸顯。
雖然面臨重重挑戰，但缺芯視窗期以及本土市場日益增長的需求，給予了新入局者新的機會點。
破局的機會
複盤近幾年的汽車産業，一些趨勢已經逐漸明晰：傳統燃油車業務進入瓶頸，新四化帶來的增量市場吸引了衆多新玩家入場；車企也在突破傳統供應鍊格局，深入參與各個環節，晶片供應商與車企的關系愈加緊密；不同地區、市場在全球化分工中的角色也在悄然發生改變。
在整合中，晶片廠商需要快速精準卡位，主動順應與車企關系的動态變化。
“順勢而為”是仇雨菁在與「深響」的對話中多次提到的四個字。在她的了解中， 晶片廠商不僅需要能判斷大趨勢，也要在産品比對度上能精準踏對需求節奏。
近日，芯馳釋出了高性能車規MCU E3系列産品，細究這一系列的産品和布局思路也不難看出芯馳的“順勢而為”。
首先是晶片本身的工藝。
采用台積電22納米車規工藝制程的E3系列産品具有高達6個CPU核心，其中4個核心可配置成雙核鎖步或獨立運作。主頻高達800MHz，處理能力和實時性相比市面上主流的200MHz-300MHz産品大大提升。
在這輪缺芯潮中，最為緊缺的就是MCU，因為其工藝複雜度高且産能集中，而且國産替代程序緩慢，僅有少量中國廠商可量産低端車規MCU，但主流廠交貨周期在去年基本延遲了2倍左右。
圖源：德勤晶片行業系列白皮書
車規方面，芯馳E3在設計之初就設定了非常高的穩定性和安全性目标：AEC-Q100 Grade 1和ISO 26262 ASIL D，都是行業的領先水準。
功能與場景方面，芯馳E3系列MCU晶片可全面應用于線控底盤、制動控制、BMS（汽車電池管理系統）、ADAS/自動駕駛運動控制、車身控制、網關、T-Box、HUD、液晶儀表、流媒體視覺系統CMS等場景。
值得注意的是，這不是單塊晶片的釋出，而是一套綜合的解決方案。
在此之前，芯馳曾釋出了自動駕駛晶片“駕之芯”V9、智能座艙晶片“艙之芯”X9、智能網關晶片“網之芯”G9等系列産品。
加上這次的“控之芯”，芯馳已完善了“全場景”布局，其産品線基本覆寫了智能汽車最核心的應用場景，采用通用的底層架構，配合完善的底層作業系統和架構。客戶得以實作快速适配，縮短研發周期，加速産品上市，這也正順應了車企“定義汽車”的訴求。基于這樣的産品組合，芯馳也釋出了一套完整的中央計算架構——SCCA 1.0，這一架構既能支援安全可靠的任務部署，又具有靈活的系統擴充能力，為智能汽車架構更新打下基礎。
芯馳釋出的四個系列晶片産品 分别是汽車的“智商”、“情商”、“溝通力”和“行動力”
芯馳中央計算架構SCCA 1.0示意圖
背後的艱辛
羅馬不是一天建成的，在這樣泥濘的一個賽道上，做出今日之成果實屬不易。
“看晶片點亮的過程，就像在等待孩子出生。”仇雨菁在與「深響」分享E3系列晶片的bring up（初啟）過程的時候說。
晶片在測封廠經曆了三天三夜，在約定的時間一早被“押運”進公司實驗室進行bring up。與bring up無關的“閑雜人等”在外面等待結果，大家情緒在緊張和興奮之間反複橫跳。
“做晶片的人對行業一直保有敬畏之心，因為太難了，每個環節都有可能因為疏忽出錯。”仇雨菁說。
一輛汽車，MCU少則50顆，多則上百顆。缺一顆，車就無法下線。芯馳的這顆晶片，有望填補國産高端高安全級别車規MCU市場的空白，為車企提供更多、更可靠的選擇。據了解，這款晶片将在今年Q3量産，在正式釋出前已有20+α客戶提前做産品設計。
仇雨菁表示，為了按時履行對客戶的承諾，時時刻刻都要問自己“怎樣把每個環節做到最好？”。
2020年初，為了降低春節前物流停運影響，仇雨菁和同僚親自跑去台灣提回晶片，減少在物流轉運上的時間。幾天後，新冠肺炎疫情爆發了。
“如果我們當時沒有重視對客戶的承諾，有可能年後樣片才會寄回來，撞上疫情，可能就要錯過兩三個月了。”是年農曆新年期間，對遠在泰國休假的芯馳科技董事長張強而言，度假變成搶口罩，最後他帶回公司兩千多個口罩，芯馳得以成為第一批複工複産的企業。
芯馳能在短時間内啃下車規晶片的硬骨頭，不僅是中國廠商技術實力的顯現，也是背後點點滴滴細節的累積。
客觀來看，國内車規級半導體行業還有很多路要追趕，比如自主的底層架構、國标認證規範、制造技術等等。眼下，傳統主機廠、新勢力品牌、初創企業、晶片廠商帶着自身優勢和不一樣的包袱進入行業，開啟卡位戰。對于一個方興未艾的行業來說，都是好消息。
進入後缺芯時代，“破局”是關鍵詞，市場、企業、技術、産品都在變，新的格局正在孕育之中，國産晶片廠商已經提前占位。