·雖然汽車芯片產業空間廣闊,但國產化緊迫,國內車規級芯片供應高度依賴歐美企業,汽車芯片的自給率是個位數,汽車供應鏈安全問題依然存在。汽車芯片技術難度不高,但穩定性、可靠性要求特別高,需要時間來磨。

·“做汽車芯片的本能反應是國產替代,一個一個去替代,一開始好像應該這麼幹,但如果我們一旦這麼幹下去,就是沒完沒了的替代。”中國芯片發展應有一個新思路和新戰略,“不能只盯着補短板,下一階段更多的是要考慮建長板,考慮產業綜合能力的發展。”

汽車芯片是現代汽車產業化邁向價值鏈高端的助推器,是未來汽車電動化、網聯化、智能化、共享化發展的新引擎。當前,汽車單車用到的芯片在1000顆上下,未來每輛車可以達到3000顆芯片。汽車芯片產業空間廣闊,但國產化緊迫。4月15日,在上海汽車芯谷·芯謀研究·全球(首屆)汽車芯片產業峯會上,芯片產業領袖探討國產芯片產業發展形勢和汽車芯片破局之路。

復旦大學微電子學院院長張衛表示,技術創新是芯片產業進步的核心,國內汽車芯片更要重視技術創新。如果認爲汽車芯片是成熟工藝,沒有多少技術創新,採用90納米的工藝就可以了,這實際上是一種誤解。

復旦大學微電子學院院長張衛。

過去三五年,補短板、解決卡脖子問題一直是國內芯片行業的主題。中國集成電路創新聯盟祕書長葉甜春表示,未來汽車芯片發展要從單純的國產替代走向提供系統解決方案。

本次峯會在上海市經濟和信息化委員會、上海市科學技術委員會指導下,由上海市嘉定區人民政府主辦,上海市嘉定區經濟委員會、上海嘉定工業區管理委員會、上海市嘉定區國有資產經營(集團)有限公司承辦,半導體產業智庫芯謀研究協辦。

過剩和稀缺並存,中國的英特爾在哪裏?

當前,國內半導體領域是過剩和稀缺並存的狀態。

一方面,芯片設計公司過剩,“現在做碳化硅的有幾十家,做硅片的有幾十家,肯定是過剩了。”上海臨芯投資管理有限公司董事長李亞軍表示,過多的創業公司分散了資金、人才等資源,推高了人力成本和其他資源的成本。另一方面,關鍵設備的解決遙遙無期,高端芯片久攻不下,缺乏CPU(中央處理器)、GPU(圖形處理器)等大芯片,缺少世界級的龍頭企業,“中國的英特爾在哪裏?中國的英偉達在哪裏?”

在汽車芯片領域,汽車芯片產業空間廣闊。我國新能源汽車賽道走在全球前列,新能源汽車快速增長帶來汽車芯片需求大漲。復旦大學微電子學院院長張衛表示,汽車單車所需的芯片數量將由傳統燃油車年代的600-700顆/輛增長至最高3000顆/輛。

“汽車裏那麼多芯片,只要少一顆,車子就沒有辦法運行。”西門子EDA全球資深副總裁、亞太區總裁彭啓煌表示,汽車是高價值的電子產品,要實現差異化、建立自己的生態系統。全球領先的汽車公司一半以上自研芯片,即使不自研芯片,也有投資和合作。

“現在每輛車要用的芯片在1000顆上下,所以說芯片非常缺。”雖然汽車芯片產業空間廣闊,但李亞軍表示國產化緊迫,國內車規級芯片供應高度依賴歐美企業,汽車芯片的自給率是個位數,汽車供應鏈安全問題依然存在。汽車芯片技術難度不高,但穩定性、可靠性要求特別高,需要時間來磨。“怎麼解決芯片問題,大家很着急,確實想了各種辦法,車廠一着急乾脆自己投,現在各個車廠都投了很多芯片公司。我們想了半天,一直在想解決這個問題的辦法,最終集中到兩個問題,怎麼尋找和培養中國的英特爾這樣的世界級企業,突破企業創始人的天花板。”

上海臨芯投資管理有限公司董事長李亞軍。

做實業和投資人出身的李亞軍提出了一個思路,假設組建一個汽車芯片平臺公司,成爲連接需求和供應端的橋樑。首先從需求端入手,拿到各個車廠的需求,定義規格,在全球化範圍內組織團隊資源設計產品,然後提供品牌和完整供應鏈服務,包括代工、封測等,並在全球範圍內組織產品交付,通過和廠商共同測試驗證實現上車量產。同時對一級汽車供應商(Tier1)和二級汽車供應商(Tier2)進行投資與合作,緊密綁定芯片和零部件供應商,建立產業生態。最後通過積累產生強者恆強的馬太效應,最終形成世界級汽車芯片品牌。“我們希望用這麼一個新模式來解決我們汽車芯片的問題。這是一件非常難的事,也是件非常大的事,是一場非常困難的馬拉松。”

摩爾定律本質是創新驅動,汽車芯片更要重視技術創新

1965年,英特爾創始人戈登·摩爾在撰文中提到了“摩爾定律”。摩爾觀察到集成電路上可容納的晶體管數目每年大約翻一番,隨後修正爲“每兩年”,後來普遍流行的說法是“每18個月”翻一番。自摩爾撰寫這篇文章以來,芯片以指數級的速度變得更高效、更便宜,幫助推動了半個世紀以來世界上大部分的技術進步,不僅讓個人電腦出現,也讓互聯網和硅谷巨頭公司崛起。

張衛表示,摩爾定律的本質是創新驅動,技術創新是芯片產業進步的核心,新器件、新工藝、新材料不斷融入芯片技術,新結構、新原理器件的出現打破了原有瓶頸,新工藝也帶來了芯片生成裝備的革命性變化,進而建立了完善的產業鏈。同樣的,汽車芯片也需要技術創新。

無論是自動駕駛還是智能座艙,功能集成已經成爲行業發展趨勢,電子控制單元(ECU)模塊逐漸集成合並,形成集中化、標準化的域控制單元(DCU),DCUs進一步融合形成集中運算的車載計算平臺,功能集成促進汽車電子電氣架構發生變革,汽車芯片功率集成度和可靠性要求不斷提高。“所以國內汽車芯片更要重視技術創新,如果覺得這是成熟工藝,沒有多少技術創新,採用90納米的工藝就可以了,這實際上是一種誤解。”張衛表示,在汽車芯片領域裏,工藝和器件結構緊密相關,只有突破原有技術,汽車芯片才能實現更強大的功能,爲未來的智能汽車服務。這也要求芯片企業和汽車整機應用企業緊密結合,芯片企業主動對接整車企業和一級供應商的需求來提升芯片性能;整車企業支持國產汽車芯片研發,幫助提升產品性能,解決產品在應用中碰到的問題,邁過技術門檻。而政府可以通過政策引導和產業扶持,協調各方資源,助力國產汽車芯片產業生態圈建設。

清華大學教授魏少軍。

“軟件定義汽車,軟件定義everything(一切)。軟件定義芯片很可能是未來部分解決智能化的一個重要途徑。”清華大學教授魏少軍談到了智能駕駛的算力底座,提出了軟件定義近存計算芯片的創新技術。性能、功耗、靈活性是芯片設計必須面對的相互制約因素。專用芯片效能高,但不靈活。在製造工藝進入納米級以後高昂的成本使得以多品種、小批量爲特徵的專用芯片難以爲繼。FPGA(現場可編程邏輯門陣列)等可編程器件靈活性高,但效能低。通常,芯片製造完成後,其物理結構和基本特性隨即固定,難以兼具高效能和高靈活性,亟需變革芯片架構和設計範式,如何設計兼具高效能和高靈活性的芯片是世界級技術難題。

“芯片是支撐智能的基礎,軟件是實現智能的核心,但問題是如何把軟件、硬件兩者有機結合在一起。”魏少軍表示,軟件和硬件聯合在一起的唯一途徑是軟件定義芯片。他最早提出了“應用定義軟件、軟件定義芯片”的概念,經過十年努力,已經實現了芯片架構和功能的納秒級重構,使硬件電路可隨軟件算法的變化而快速變化,在確保靈活性的同時大幅提升能量效率。此外,魏少軍提出了將計算芯片和存儲芯片面對面鍵合在一起的異質堆疊集成技術,軟件定義芯片加異質堆疊集成技術,形成了軟件定義近存計算芯片技術,可以改善約90%的性能、功耗比和成本,爲中國智能計算帶來發展機會。

從單純的國產替代走向提供系統解決方案

“做汽車芯片的本能反應是國產替代,一個一個去替代,一開始好像應該這麼幹,但如果我們一旦這麼幹下去,就是沒完沒了的替代。”中國集成電路創新聯盟祕書長葉甜春表示,過去三五年,補短板、解決卡脖子問題一直是國內芯片行業的主題。未來五年、十年,除了補短板,還有哪些路可以走?葉甜春認爲,中國芯片發展應有一個新思路和新戰略,“不能只盯着補短板,下一階段更多的是要考慮建長板,考慮產業綜合能力的發展。”

中國集成電路創新聯盟祕書長葉甜春。

中國芯片產業佈局全面,涵蓋設計、製造、封測、材料等,但葉甜春表示,國產芯片面嚮應用行業時“是若即若離的”,一方面是由於芯片產業對其他各個行業的支撐力不夠,另一方面其他各個行業對於芯片產業的拉動也是不夠的。所以未來芯片產業發展的一個戰略是以產品爲中心、以行業解決方案爲牽引,打造內循環,形成國際國內雙循環。這需要芯片產業和應用行業一起推動,包括汽車、家電、電網、通訊等行業。對於汽車芯片的發展,葉甜春建議,要從單純的國產替代走向提供系統解決方案。“我們要考慮的戰略是,我們要用多長時間能夠從單純的個體替代模式轉向基於國產芯片提供解決方案的模式。”從整車廠的角度來看,要重新設計車輛系統架構,基於國產元器件,建立技術支撐體系,甚至建立標準體系。

“從微電子角度講,汽車芯片不是技術不能解決的一類芯片,更多的是應用需求牽引芯片發展,可靠性其實不是難題,最重要的是用戶能不能用。”葉甜春表示,汽車芯片是整車廠牽引的行業。賣幾百萬顆芯片給汽車行業,對於芯片企業來說是非常小的批量。要讓芯片企業願意跟着汽車行業一起走,只有整車廠的積極性起來了,才能讓汽車芯片產業動起來。

葉甜春還建議,要建立發揮引領作用的試驗平臺,汽車芯片經過試驗、迭代、優化後,能夠被用戶接受。這樣的試驗平臺不只是聚焦元器件的可靠性,甚至兼顧模組開發、整車應用。此外,芯片開發週期長,面臨風險,同行企業和上下游之間要考慮建立一個風險共擔的商業模式。

當前汽車芯片供給能力不足、生態體系不完善,上海市經濟和信息化委員會副主任湯文侃表示,接下來要持續關注車芯聯動,推進這兩個領域的高度融合發展,推動建立幾個關鍵功能平臺,在上海嘉定建立汽車芯片第三方檢測認證平臺,建立車規級芯片設計和中試的公共服務平臺,解決汽車芯片中小企業研發環節的難題。推動保險公司出臺汽車芯片的裝車應用商業保險,以市場化方式分擔風險。要發揮上海優勢,鼓勵金融企業,針對性研製汽車芯片領域的金融產品。

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