指南:晶片!晶片!晶片!不僅手機制造、晶片短缺也已經蔓延到汽車行業,中國汽車的發展已經成為"卡脖子"技術。在2021年第三屆世界新能源汽車大會(WNEVC 2021)上,浙江大學先進內建電路制造技術研究所副所長張銳、國家新能源汽車技術創新中心總經理哈拉成軒聚焦汽車晶片行業,提出我國汽車晶片嚴重依賴進口,急需提高國産率。本文基于現場速記,未經演講者稽核。
張銳:
近年來,新能源汽車發展非常快,去年我國新能源汽車銷量超過136萬輛,因為我國得到了政府的推廣、碳中和和碳峰等相關政策的支援。
在以傳統燃油車為主的美國市場,新能源汽車的銷量也在逐年增長,而且速度非常快。市場的飛速發展有技術原因,也有政策原因,我國汽車晶片的發展帶來了巨大的機遇,一輛汽車内部的晶片種類非常多,中間有上百種電子裝置要用到晶片。汽車産量正在增加,那麼我們現在面臨的挑戰是什麼?如何解決這些問題?

去年年底,晶片短缺問題影響了汽車行業的整體發展,許多晶片燃料汽車和新能源汽車都受到了影響。從晶片制造的角度來看,根源是供需不公:一方面是産能下降引起的爆發原因;兩者的結合導緻了我國汽車晶片的短缺。
國産自制汽車晶片面臨幾個問題:一是市場規模,還是利潤規模相對較小;這些原因加在我國大部分晶片仍為進口,第一晶片超過5%,後置晶片80%以上為進口,國際汽車晶片供應商大部分來自日本、歐洲、美國,我國約占3%以上。
那麼為什麼我國不能生産晶片,卻不能生産汽車晶片,尤其是高附加值晶片呢?
光刻機卡脖子的問題我們聽得很多,目前台積電最好的光刻可以做7納米的光刻,中間線是英特爾的193i光刻機,其晶片的生産水準與台積電技術水準相當,它們的晶片非常相似,也就是說, 開發晶片制造技術不需要單個器件。就我國而言,中芯國際用193i光刻膠器件制造晶片,中芯國際的14nm略弱于英特爾的14nm。
這三個例子說明了當今內建電路制造中的一個問題,單一技術突破的作用非常有限。而且,我國晶片制造成套技術與國外有一定的差距,目前能達到的工藝能力比國外一些先進水準要弱,這導緻我國晶片的生産更難形成市場優勢。
我們經常把晶片做成設計、生産、密封三個階段,但設計和制造不僅僅是這三個階段,圍繞這三個階段需要很多行業或企業來供應這些晶片廠商,包括一些原材料企業,晶片制造需要矽、光刻、化學氣體等,還有各種裝置, 包括工藝裝置和檢測裝置。
此外,我國無法生産高精度光刻膠和光合作用,包括測量薄膜厚度等檢測裝置,都是我國的短缺和汽車晶片制造面臨的一些困難。這不是我們晶片制造本身的問題,晶片制造領域的競争實際上是整個産業鍊的競争。
目前晶片制造面臨的問題隻是表明,我們需要在整個産業鍊上取得進展。要形成汽車晶片産品,需要把薄膜、光刻膠這些東西放在一起,但這是一個非常大的技術項目,這些器件要驗證,每種不同的方法都會展現在晶片的性能上。
智能汽車晶片
後期是關鍵工藝的制定和關鍵工藝的整合,最後通過工藝參數的優化,提高晶片使用率,整套稱為晶片制造成套工藝,為了提高晶片制造業,或者說這個行業的水準,我們必須努力創造。
我們最大的機會是實體上的摩爾定律,由于一些實體限制,摩爾效應以較慢的速度發展,在過去五年中,每一代的技術性能僅提高了3.5%,這意味着智力增益非常有限。摩爾效應讓我們有更長的時間趕上技術,在追趕技術的過程中,我們面臨着成本和技術本身,如果我們突破這兩個制約因素,我們或許能夠迎頭趕上。
另一個機會,從我國的實際情況來看,我們需要沖擊更先進的制造技術,也要看到更多的産品需要最先進的14nm節點工藝或10nm節點工藝,龍頭企業占收入的80%以上。我們要在中國做晶片制造,重點肯定是55納米以上的節點,這也有技術優勢:産品線、壽命長、價格高。未來,如果我們想進一步突破卡脖子的限制,我們需要關注相對容易本地化的節點,而我們晶片制造業發展的首選方案必須是從相對成熟的節點開發一些工業技術。
當然,在産業技術發展過程中也有一些特點,學校或科研院所做的更多是原型技術,是無國界的創新,方向不明确,在創新過程中是按照自己的利益去做的,而企業主導的創新是以産品為導向,以市場需求為目标,必須能夠賣錢的産品。
但在尖端技術和工業技術中間,有一些技術被歸類為工業技術,但尚未達到工業化的成熟度。這一步在我們目前的産業發展過程中是空白的,是以必須有政府、學校、企業做前沿的技術研發。
這樣的平台不是我國獨創的,在國際上有很多成功的經驗。一個是IMEC,另一個是美國的DARPA,無論誰在基地,它對一些産權技術的發展都有類似的效果,同時吸收尖端技術并将尖端技術轉向工業。
國内汽車晶片發展的道路艱辛而漫長,三五年都解決不了問題,雖然發展道路漫長,但并不意味着我們不做,勇敢地接受這樣的挑戰。
在當今時代,我們面臨着挑戰和機遇,許多行業處于高速增長的局面,如果與行業的高速增長相結合,晶片行業仍有較好的發展前景。汽車晶片具有特殊性,想要切入汽車晶片行業,很多企業和創業投資創新企業都有一定的難度,如果我們想推動汽車晶片的發展,我們必然需要行政力量和國家的支援來實作這樣的目标。
哈拉辛:
自去年9月正式成立以來,汽車晶片聯盟主要圍繞以下幾個方面開展工作:一是引入汽車晶片的商業保險,讓車企敢于使用國産汽車晶片;增進互信和互相承認。結合上述工作和目前汽車晶片行業的需求,我的報告題目是《中國汽車晶片行業生态建設實踐》。
首先,新能源汽車非常明确地發展戰略産業,而在中國市場,新能源汽車的份額正在迅速增加,預計今年有250萬輛以上。除了市場擴大還有技術,我們怎樣才能适合行業,适合使用者,更适合市場需求的技術挖掘出來?新能源汽車産業與傳統汽車不一樣,新能源汽車企業越來越高端的産品定位,不像以前的自主品牌都在10萬元以下,一些新勢力品牌有機會争奪高附加值市場。
近年來汽車行業發生了翻天覆地的變化,新四人對我們提出了更高的要求,對于我們的汽車制造商來說面臨着更大的挑戰,我們可能會從軟硬體架構,包括新技術甚至新思路中對汽車商業模式的營運進行更多的嘗試。我們未來的趨勢是新興的電氣和電子架構從分布式到域集中式再到集中式發展,包括對軟體,硬體和通信技術的三大更新,以及内置于完整閉環中的大資料技術。
其次,智能網絡網絡加速導入。在加速導入智能網絡的過程中,我們發現造車的力量也發生了變化,最早加入汽車的人是網際網路企業的成功,他們看到了個人創業的機遇,包括其他一些科技公司進入市場,整個行業的鍊條包括傳統的主機廠, 新型動力建築車輛、傳統Tier1、新技術企業紛紛加快布局智能駕駛技術,希望更多軟體企業加入。
我們的舊車是機械定義的,發動機,100公裡的加速,但現在是軟體定義的汽車的時候了。越來越多的軟體應用可以在預埋、高比對、備援的硬體和強大的計算平台上運作,通過軟體設定和後續更新實作對車輛功能的集中控制,滿足使用者的按需功能、按時更新功能和"千人"體驗,滿足不同人的不同需求,而這需要有足夠強大的硬體平台支援。
此外,主機廠不再是銷售産品的企業,更多的是一套全生命周期的産品和供應商,一次付模式将逐漸被各種軟體疊代,各種服務所取代,這種模式将出現許多主機廠從銷售産品硬體到軟體,進入持續服務模式, 對産品前期的基礎平台提出了要求。
最後,我們看到價值生态完全重構的趨勢,從上遊零部件、廠商,到下遊4S店,也延伸到汽車、終端客戶,以及線上線下協同,說明未來的産品競争是一個完整的生态競争。
汽車電子市場規模非常大,中國市場将不斷增長,汽車電子的比重将在不斷提高的過程中,随着新四大汽車規模的實作,預計到2030年汽車電子成本的比例将提高到汽車成本的51%,到2023年汽車電子市場将超過8000億。
但目前,車載級晶片的自主化率非常低,非常依賴進口,車聯網或自動駕駛的創業企業已經逐漸引進了具有知識産權的"自主可控"産品。我國汽車工業發展一直缺乏核心的靈性,對于整個汽車晶片産業來說,我們要放慢腳步,冷靜下來,認真做10年,可能看到産業鍊形成一個完整的體系。
整個行業規模,進口晶片率為90%,關鍵系統晶片全部由國外壟斷,其他車身電子簡單系統自主率略高于10%,國家部建議未來自主品牌汽車晶片自主化率有一定要求,但市場依然巨大,新能源智能汽車晶片成本可能從傳統汽車300美元到400美元, 迅速增加到1000到2000美元,中國能否占據多少市場佔有率是我們面臨的一個問題。
晶片行業是一個綁定較強的供應鍊體系,行業壁壘也比較高。分析梳理整個汽車産業鍊,新産品的設計讓主機廠無法快速上車,因為對于大多數主機廠來說,我們是內建商,需要完成相應的可靠性測試、認證包括性能評估,此外晶片企業還需要完成品質管理體系流程。
一般來說,一個晶片需要2-3年才能完成整車法規認證并進入整車廠供應鍊,一般進入後最多可以有5-10年的交貨時間。進入汽車鍊條是一個漫長的周期,一個産品開發36個月到48個月,産品生命周期是10年,是以對10年零配件的要求對晶片企業提出了更高的要求,需要大家的毅力和毅力。
整個行業創新生态的核心問題是标準體系不完善,特别是關鍵産品應用、創新生态建設嚴重不足,從行業标準、關鍵技術,到核心晶片開發、産品評估認證,再到最終的真實車輛驗證,是一個完整的全生命周期。
為了解決這個問題,我們提出打造這樣一個鍊條:以共同的創新平台為主導,實作順暢的資訊化、企業主導、政府支援、産業鍊、代聯。是以去年9月我們啟動了中國汽車晶片産業戰略聯盟,将技術生态從設計、标準、認證,到制造子裝配、整車應用。将不同的組織拉到一起,包括汽車電子制造商形成關聯,跨界整合,共生共赢的新業務,隻有這樣才有機會做到這一點。如果每個成員都有責任、義務和收益,這種聯盟将是有價值的。
中國汽車晶片産業創新戰略聯盟的目标是跨界融合、共生共赢,真正打造創新産業生态,推動中國晶片産業發展。希望在聯盟的支援下,真正建構出适合新能源汽車晶片的技術生态和産業生态。我們也明确表示,聯盟将發揮良好的支援我們創新與合作的作用,通過聯盟更好地聯系各行業組織,進而形成跨界融合、共生共赢的生态體系。
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