汽車強(qiáng)國(guó)，以“芯”制勝：汽車及本土汽車芯片的現(xiàn)狀與走勢(shì)

1   世界汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r

“一切事物都在變化，汽車業(yè)近年來(lái)也發(fā)生了一些根本性的變化?！盇BI Research 亞太區(qū)副總裁JakeSaunders稱。他在“2024 紫光同芯合作伙伴大會(huì)”上講了這番話，并對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了市場(chǎng)預(yù)測(cè)。

要了解汽車產(chǎn)業(yè)變革的驅(qū)動(dòng)力，首先要看看現(xiàn)代社會(huì)的挑戰(zhàn)之一——?dú)夂蜃兓?。燃料汽車（也稱內(nèi)燃機(jī)，ICE）導(dǎo)致二氧化碳排放增加，造成了冰山融化、極端天氣等后果。為了應(yīng)對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)，需要減少燃料車。預(yù)計(jì)2026 年登記在冊(cè)的燃料乘用車將達(dá)到頂峰（如圖1）。

圖1 世界汽車市場(chǎng)

不過(guò)，燃料車依然會(huì)占據(jù)市場(chǎng)的絕大部分，但疫情之后電動(dòng)汽車的份額越來(lái)越大，人們回歸正常之后又開始討論到底如何來(lái)發(fā)展電動(dòng)汽車，以取代燃料汽車，來(lái)保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境。

汽車產(chǎn)業(yè)依然在不斷增長(zhǎng)的過(guò)程中，尤其是電動(dòng)汽車與插電式混動(dòng)汽車的需求會(huì)不斷增加（圖2）。我們面臨的挑戰(zhàn)是在農(nóng)村或邊遠(yuǎn)地區(qū)依然缺少充電基礎(chǔ)設(shè)施，因此要持續(xù)投入充電樁的建設(shè)；短期內(nèi)必須發(fā)展快速充電、超級(jí)快速充電裝置，例如10~15 分鐘就可以充滿電；另外是電動(dòng)汽車的合規(guī)。

圖2 電動(dòng)汽車與插電式混動(dòng)汽車的市場(chǎng)預(yù)測(cè)

從2023 年開始，AI 及自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了汽車產(chǎn)業(yè)。AI 及整個(gè)智能產(chǎn)業(yè)對(duì)于電動(dòng)汽車的震動(dòng)非常大。2022—2030 年，人們會(huì)看到AI 應(yīng)用到電動(dòng)汽車中，例如L2、L3、L4 級(jí)……，自動(dòng)駕駛不斷升級(jí)，這種級(jí)別的提高意味著駕駛的很多任務(wù)可以由AI 來(lái)實(shí)現(xiàn)。一些科幻故事中的情節(jié)可以變成現(xiàn)實(shí)了——汽車可以自動(dòng)載著你從家里到單位。ABI Research 預(yù)計(jì)，L2 和L2+ 的年均增長(zhǎng)率達(dá)13%。2030 年會(huì)出現(xiàn)L4 級(jí)自動(dòng)駕駛。在保證便利性的同時(shí)，也要保證自動(dòng)駕駛的安全。L3 也是非常高級(jí)的自動(dòng)駕駛技術(shù)，2030 年會(huì)有較高的市場(chǎng)份額。什么時(shí)候才能達(dá)到L5 級(jí)自動(dòng)駕駛？需要從業(yè)者在安全性、控制等方面努力。

2   我國(guó)“十五五”新能源汽車產(chǎn)業(yè)概況

在全球汽車產(chǎn)業(yè)向“新”變革之際，中國(guó)新能源汽車正迅速崛起，連續(xù)9 年穩(wěn)居全球最大新能源汽車產(chǎn)銷國(guó)，產(chǎn)業(yè)鏈全面性、系統(tǒng)性領(lǐng)跑全球。據(jù)賽迪顧問(wèn)2024年12月發(fā)布的《賽迪顧問(wèn)“十五五”重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)落地工具冊(cè)——新能源汽車》預(yù)測(cè)顯示，我國(guó)新能源汽車新車全球市占率有望穩(wěn)居七成以上，產(chǎn)能出海經(jīng)略全球，從汽車大國(guó)邁向汽車強(qiáng)國(guó)的步伐更加堅(jiān)實(shí)。

在技術(shù)上，引領(lǐng)靠電池，關(guān)鍵在電控。我國(guó)經(jīng)過(guò)多年“三橫三縱”技術(shù)研發(fā)布局，在“三電”技術(shù)（即電池、電機(jī)、電控）方面已取得了顯著成效，專利申請(qǐng)和論文發(fā)表總量均位居全球首位?！笆逦濉睍r(shí)期，我國(guó)新能源汽車整體技術(shù)水平有望大幅提升，在電池領(lǐng)域有望形成明顯技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

表1 我國(guó)新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)演進(jìn)趨勢(shì)

數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，2024年11月

3   我國(guó)汽車芯片的發(fā)展現(xiàn)狀

汽車產(chǎn)業(yè)的深刻變革正改變著汽車的屬性和未來(lái)。在這一轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)刻，汽車芯片作為電動(dòng)和智能網(wǎng)聯(lián)的大腦與心臟，其重要性日益凸顯。2024 年11 月14 日，由蓋世汽車主辦的“2024 第四屆汽車芯片產(chǎn)業(yè)大會(huì)”上，奇瑞汽車芯片技術(shù)院專家柳洋從主機(jī)廠的視角對(duì)汽車芯片進(jìn)行了分析。

實(shí)際上，在過(guò)去的油車時(shí)代，主機(jī)廠對(duì)汽車芯片的關(guān)注度不太高。但是隨著智能網(wǎng)聯(lián)、電動(dòng)化的程度越來(lái)越高，主機(jī)廠對(duì)汽車芯片的關(guān)注越來(lái)越深。

3.1 我國(guó)汽車芯片的發(fā)展歷程

我國(guó)汽車芯片主要可分為6 個(gè)發(fā)展階段。1970 年以前是第一個(gè)階段，之后按每10 年劃分一個(gè)階段。

第一階段：1970 年以前，主要是電子收音機(jī)、電子喇叭、點(diǎn)火裝置、電子閃光器等。

第二階段：1970-1980，主要是電子燃油噴射、防抱死、變速器電子控制等。

第三階段：1980-1990，有胎壓監(jiān)測(cè)、牽引力控制系統(tǒng)、聲音合成識(shí)別、電子道路檢測(cè)等。

第四階段：2000-2010，關(guān)注車輛動(dòng)力系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等。

第五階段：2010-2020，注重高算力、低能耗、可靠性。第六階段：從2020 年至今，關(guān)注智能座艙、自動(dòng)駕駛、高精度傳感器/IMU( 慣性測(cè)量單元) 等。

3.2 汽車芯片應(yīng)用的領(lǐng)域

一般按汽車的域來(lái)劃分，包括：智能座艙域、自動(dòng)駕駛域、動(dòng)力域、車身域以及底盤域。智能座艙域涉及汽車儀表、HUD（抬頭顯示）、車載音響等。自動(dòng)駕駛域有豐富的組成部分，包括車聯(lián)網(wǎng)、車道保持系統(tǒng)、自動(dòng)泊車等。動(dòng)力域有BMS、電機(jī)控制器等。底盤域有EPS等。車身域包括BCM、電動(dòng)天窗、水泵、油泵等。每個(gè)域都涉及了很多芯片。

3.3 國(guó)產(chǎn)化芯片產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀

芯片業(yè)離不開三大板塊的支撐：EDA 軟件、設(shè)計(jì)和制造。目前國(guó)內(nèi)在EDA 軟件、高端檢測(cè)設(shè)備、光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、封裝基板材料等環(huán)節(jié)依然處于薄弱環(huán)節(jié)，在芯片設(shè)計(jì)和封裝方面優(yōu)勢(shì)比較明顯。

●   EDA軟件。主要由新思科技等幾大巨頭主導(dǎo)，占95% 以上的市場(chǎng)份額，高端制程設(shè)計(jì)軟件幾乎依賴國(guó)外公司。國(guó)內(nèi)的華大九天等公司也有一些積累。

●   設(shè)計(jì)公司。國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)在部分細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從成長(zhǎng)到引領(lǐng)的跨越，尤其一些自動(dòng)駕駛芯片、智能座艙芯片以及中高端MCU。例如自動(dòng)駕駛芯片，國(guó)內(nèi)有地平線、黑芝麻等，目前相關(guān)產(chǎn)品已在一些主機(jī)廠逐步上車了。

●   檢測(cè)。精測(cè)電子和中科飛測(cè)已經(jīng)開展了一系列的國(guó)產(chǎn)化突破。關(guān)鍵設(shè)備依賴于美日等企業(yè)。

●   光刻。我國(guó)部分企業(yè)可以生產(chǎn)一些光刻膠，但不能生產(chǎn)EUV 高端光刻膠；光刻機(jī)企業(yè)也有了幾家，例如上海微電子等企業(yè)，但是制程還是比較落后。

●   PVD/CVD。北方華創(chuàng)、拓荊科技等基本能滿足28nm的工作要求。相關(guān)的設(shè)備和核心零部件還是難以滿足國(guó)內(nèi)的需求。

●   刻蝕機(jī)。我國(guó)也已實(shí)現(xiàn)了部分的技術(shù)突破，但是高深寬比、特定工藝刻蝕機(jī)還是無(wú)法滿足需求。

●   晶圓切割、芯片封裝測(cè)試。在封測(cè)領(lǐng)域，我國(guó)發(fā)展比較快，華天、長(zhǎng)電、通富等車規(guī)級(jí)的封測(cè)能力在全球?qū)儆诒容^領(lǐng)先的位置。但是一些尖端的檢測(cè)設(shè)備、封裝基板材料等還依賴海外企業(yè)。

3.4 國(guó)產(chǎn)化芯片產(chǎn)品發(fā)展

3.4.1 性能和國(guó)產(chǎn)化率

●   計(jì)算芯片。在性能方面，1~100 Tops 的中低算力芯片，國(guó)內(nèi)企業(yè)具備較強(qiáng)的實(shí)力，例如地平線和黑芝麻等公司的芯片已在導(dǎo)入一些主機(jī)廠。但是總體上，國(guó)產(chǎn)化率＜ 5%，還很低。

●   控制芯片。動(dòng)力域、智駕域國(guó)產(chǎn)化率極低，車身域部分實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。國(guó)產(chǎn)化率＜ 5%。

●   模擬/ 電源芯片。電源芯片需要90nm 以上制程。國(guó)內(nèi)已具備一定的制造能力，除了高頻PMIC、模擬前端、DC-DC等面臨痛點(diǎn)外，大部分可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

●   驅(qū)動(dòng)芯片。功能安全要求不高的驅(qū)動(dòng)類芯片具備國(guó)產(chǎn)化能力，例如：LED 驅(qū)動(dòng)、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、功率驅(qū)動(dòng)、音頻驅(qū)動(dòng)。

●   存儲(chǔ)芯片。國(guó)內(nèi)企業(yè)在車規(guī)級(jí)SRAM、DRAM、NOR Flash等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破。國(guó)產(chǎn)化率＜ 10%。

●   傳感芯片。國(guó)內(nèi)具備一定的設(shè)計(jì)、制造能力。圖像、電流、溫濕度、壓力等傳統(tǒng)傳感器可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)。國(guó)產(chǎn)化率＜ 4%。

●   通信芯片。國(guó)內(nèi)在車載4G/5G 通信、導(dǎo)航芯片領(lǐng)域有成熟產(chǎn)品，具備一定的制造能力。國(guó)產(chǎn)化率＜ 3%。

●   功率芯片。目前國(guó)產(chǎn)化率最高的是功率芯片，功率芯片包括IGBT、硅基MOS、碳化硅等。國(guó)產(chǎn)碳化硅還處于起步階段。功率芯片目前才是90nm 以上的制程，國(guó)產(chǎn)替代率可能在15%~20%，各家的具體情況不太一樣，例如比亞迪可能已經(jīng)突破50%，奇瑞也在緊追比亞迪的步伐。

●   安全芯片?；具_(dá)到國(guó)外廠商水平。國(guó)產(chǎn)化率＜5%。

3.4.2 面臨的主要問(wèn)題

主要是供給鏈和軟件生態(tài)的不足，即制造嚴(yán)重依賴臺(tái)積電，以及高端IP 被卡脖子。

●   高端計(jì)算芯片。曾被高通壟斷，國(guó)內(nèi)目前主要廠商有華為、地平線、黑芝麻、芯擎、愛心元智、寒武紀(jì)等。

●   控制芯片：動(dòng)力域和智駕方面的國(guó)產(chǎn)化率比較低，車身域部分實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。面臨的一個(gè)主要問(wèn)題是關(guān)鍵IP和制造工藝的能力嚴(yán)重不足，即制造工藝落后，產(chǎn)能不足，而且由于投資回報(bào)率低的原因，國(guó)內(nèi)產(chǎn)線開發(fā)的積極性也不高，但是值得慶幸的是國(guó)內(nèi)也有部分廠商正在做這件事，例如芯馳、兆易創(chuàng)新、杰發(fā)、芯旺微等。

●   模擬/ 電源芯片。具備功能安全要求的電源芯片開發(fā)經(jīng)驗(yàn)不足，特殊工藝制造能力不足，如高壓BCD工藝。國(guó)內(nèi)做得較好的廠商有矽力杰、晶豐、士蘭微、東科、比亞迪、納芯微等。

●   驅(qū)動(dòng)芯片。功能安全要求高的主電機(jī)驅(qū)動(dòng)、顯示驅(qū)動(dòng)等國(guó)產(chǎn)化能力不足，車規(guī)級(jí)工藝不成熟，產(chǎn)品豐富度和制造經(jīng)驗(yàn)不足。國(guó)內(nèi)做得較好的廠商有華大半導(dǎo)體、納芯微、思瑞浦、集創(chuàng)北方、奕斯偉、英迪芯等。

●   存儲(chǔ)芯片。車規(guī)級(jí)EEPROM 處于起步階段，大容量車規(guī)NAND Flash 性能偏低，容量偏小，制造設(shè)備受美國(guó)制裁影響較大。國(guó)內(nèi)做得較好的廠商有長(zhǎng)江存儲(chǔ)、合肥長(zhǎng)鑫、兆易創(chuàng)新、北京君正、復(fù)旦微、華大半導(dǎo)體等。

● 傳感芯片。產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品定義不足，功能安全產(chǎn)品有待提升，毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)芯片等依賴國(guó)外。國(guó)內(nèi)做得較好的廠商有豪威科技、納芯微、加特蘭等。

● 通信芯片。國(guó)內(nèi)在車載4G/5G 通信、導(dǎo)航芯片領(lǐng)域有一些成熟的產(chǎn)品，也具備一定的制造能力，但是國(guó)產(chǎn)化率＜ 3%。國(guó)內(nèi)CAN、LIN、以太網(wǎng)、直連、高速串口芯片已實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，但不夠成熟。芯片企業(yè)中，芯力特、聯(lián)發(fā)科等上車的比例較高。

● 功率芯片。性能、封裝技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)計(jì)工具存在差距。國(guó)內(nèi)一些做得較好的廠商有比亞迪、中車時(shí)代、斯達(dá)、士蘭微等。

● 安全類芯片：基本達(dá)到國(guó)外廠商的水平。主要面臨的問(wèn)題是芯片企業(yè)和供應(yīng)商應(yīng)用適配度驗(yàn)證不足。國(guó)內(nèi)做得較好的廠商有紫光同芯、天津國(guó)芯、華大電子等。

3.5 車規(guī)芯片市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)情況

車規(guī)級(jí)芯片市場(chǎng)規(guī)模提升，主要原因是新能源汽車的市場(chǎng)滲透率提高，以及汽車智能化推動(dòng)了單車芯片需求量的增加。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023 年中國(guó)的車規(guī)級(jí)市場(chǎng)規(guī)模在177 億美元，預(yù)計(jì)2024 年可達(dá)到了198 億美元。全球的增長(zhǎng)率也非常高，從2023 年的641 億美元，將上升到2024 年的720 億美元。預(yù)測(cè)到2025 年全球車規(guī)級(jí)市場(chǎng)需求會(huì)達(dá)到804 億美元。

2023 年傳統(tǒng)燃油車單車搭載芯片平均數(shù)量為1022顆，預(yù)計(jì)2024 年達(dá)到1130 顆。智能電動(dòng)車從2023 年的1640 顆，增長(zhǎng)到2024 年的1843 顆。2025 年中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)的規(guī)模有望達(dá)到1 524.1 萬(wàn)輛，新能源汽車滲透率將達(dá)43%。

隨著新能源汽車滲透率的不斷提高，促使了車規(guī)級(jí)芯片市場(chǎng)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大。預(yù)計(jì)在2025 年傳統(tǒng)油車單車搭載芯片量平均為1243 顆（注：指高端的油車，因?yàn)橐恍┲械投说挠蛙囆酒蟾?00~800 個(gè)）。智能電動(dòng)汽車的芯片搭載量可能在2000 顆左右（注：也是指高端的純電車）。

4 汽車芯片的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 四大趨勢(shì)

第一，功能集中。

第二，進(jìn)口替代已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)。

第三，汽車智能化+ 電動(dòng)化，推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)鏈的重構(gòu)。

第四，軟硬結(jié)合，服務(wù)能力將成為廠商比拼的一個(gè)關(guān)鍵。

4.2 車廠和芯片公司的關(guān)系發(fā)生了變化

以前車廠很少與芯片公司打交道，如果沒有發(fā)生缺陷事件，國(guó)產(chǎn)的芯片公司去車廠推銷，一般很少被接待?，F(xiàn)在則不同了，主機(jī)廠不僅跟芯片公司，還跟一些軟件公司，包括跟整個(gè)生態(tài)伙伴等都在進(jìn)行合作，都在構(gòu)建一個(gè)扁平式的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

因此，以前產(chǎn)業(yè)生態(tài)是主機(jī)廠對(duì)應(yīng)Tier1/ 系統(tǒng)部件供應(yīng)商，然后Tier1 對(duì)應(yīng)著Tier2——芯片/ 軟件供應(yīng)商，一層接著一層?，F(xiàn)在主機(jī)廠可能對(duì)應(yīng)著零部件的供應(yīng)商，同時(shí)也對(duì)應(yīng)著芯片的供應(yīng)商，也對(duì)應(yīng)著算法的提供商，包括一些服務(wù)的提供商。

因此，現(xiàn)有的供應(yīng)鏈合作模式也難以適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化的大工業(yè)的規(guī)模生產(chǎn)和用戶日益增長(zhǎng)的個(gè)性化需求，結(jié)合新型軟件架構(gòu)、工程和技術(shù)，逐步走向“平臺(tái)+ 生態(tài)”合作模式，協(xié)同進(jìn)行創(chuàng)新和價(jià)值創(chuàng)造。

4.3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展

芯片在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中起到一個(gè)關(guān)鍵的作用。智能網(wǎng)聯(lián)汽車所需要的能力有通訊、計(jì)算、存儲(chǔ)、感知。通信需要大帶寬、低延時(shí)、多連接的通信模組。計(jì)算方面需要高性能的計(jì)算/ 計(jì)算單元，存儲(chǔ)方面需要海量數(shù)據(jù)的復(fù)雜存儲(chǔ)單元。感知方面需要精準(zhǔn)的人- 車-路數(shù)據(jù)采集的傳感器。

芯片是智能網(wǎng)聯(lián)汽車硬件架構(gòu)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的核心組成部件，又承擔(dān)著打通軟件和硬件的關(guān)鍵任務(wù)，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品升級(jí)的一個(gè)關(guān)鍵支撐。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車芯片開辟了一個(gè)全新的領(lǐng)域，主要指標(biāo)體現(xiàn)在六個(gè)方面：算力性能，制造工藝，軟件的開放性，可升級(jí)性，可靠性，安全性。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車對(duì)芯片的需求：需要一個(gè)高算力、高制程、豐富的軟件生態(tài)和售出后可升級(jí)、高要求的可靠性和安全性。傳統(tǒng)汽車可能中低算力就能滿足相關(guān)需求，包括中低制程、軟硬件產(chǎn)品綁定等。所以智能網(wǎng)聯(lián)汽車帶來(lái)新的需求。智能網(wǎng)聯(lián)汽車芯片在工藝上是接近消費(fèi)電子，但又保留車規(guī)了要求，同時(shí)還有其他獨(dú)特的需求——定制化，專用化，平臺(tái)化。

定制化就是芯片是基于車載應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行定制化開發(fā)。專業(yè)化是指不同類型的芯片進(jìn)行異構(gòu)融合。平臺(tái)化指芯片是可擴(kuò)展、可升級(jí)、支持個(gè)性化。

5   汽車芯片行業(yè)小結(jié)

汽車芯片正在經(jīng)歷著高速發(fā)展期，性能和功能在不斷提升。例如基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AI 芯片已經(jīng)應(yīng)用于自動(dòng)駕駛和車輛智能化等領(lǐng)域，為新能源汽車的駕駛體驗(yàn)和動(dòng)力輸出的智能化水平帶來(lái)了一些深刻的影響。本土汽車芯片產(chǎn)業(yè)面臨一些挑戰(zhàn)：一方面國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，另一方面，我國(guó)企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中尚不具備明顯的優(yōu)勢(shì)，仍需要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，我們要做的就是堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和人才培養(yǎng)。同時(shí)要積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的協(xié)同發(fā)展，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)生態(tài)，提高我國(guó)汽車芯片的自主可控和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

目前各大本土車都在做幾件事：①芯片的國(guó)產(chǎn)化工作，②某些高端芯片的卡脖子工作突破。在這個(gè)過(guò)程中，道路可能是曲折的，但前途一定是光明的。相信隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)鏈上每一個(gè)合作伙伴的創(chuàng)新發(fā)展，在核心卡脖子芯片以及國(guó)產(chǎn)化道路上會(huì)有不斷的進(jìn)步和突破。

（本文來(lái)源于《EEPW》202501）