2023年中國汽車產量超過3000萬輛,但汽車晶片卻極度依賴進口。多個消息源的數據表明,汽車晶片超過90%依靠進口。原工信部部長苗圩表示,中國電動汽車「缺晶片少魂」,企業「只會叫喚」。此外,國內專家表示, 國產汽車晶片存在「偽空包」現象。
鑒於中國晶片產業普遍存在的「卡脖子」問題,以及汽車晶片自身的特點,有分析指出,「缺晶片」是未來中國汽車業很難邁過的一道坎。
晶片是中國汽車業的短板和軟肋
工信部電子五所元器件與材料研究院副院長羅道軍說,「(中國)車規級晶片目前自給的佔比不到10%,是結構性的短缺。」這是他在今年7月的中國汽車論壇上公開講的。
工信部原部長苗圩則說,晶片是中國汽車業的短板和弱項。
他2022年3月在第八屆中國電動汽車百人會論壇上說,「車規級晶片和操作系統都是我們的短板弱項,存在缺晶片少魂的情況」,「國內的汽車廠商並沒有真正採取行動,只會在那叫喚。」
苗圩曾任機械工業部汽車工業司副司長,東風汽車公司總經理,工業資訊化部部長、副部長等職,是汽車專業科班出身,是中國汽車業界權威人士。
車規級晶片(Automotive Grade Chip)是指相較於消費級、工業級晶片,具有高可靠性、高安全性、高穩定性特點,要求零缺陷且可長期供貨(一般10~15年供貨周期),並且要達到全球汽車界AEC(Automotive Electronics Council,汽車電子委員會)規範要求的晶片。業界通常所說的汽車晶片就是車規級晶片,但中國電動汽車也有用消費級晶片的例子。
中共國務院發展研究中心市場經濟研究所2023年提供的數據則更為具體。
中國汽車晶片對外依存度高達95%,其中計算和控制類晶片為99%,功率和存儲晶片為92%。
羅道軍:中國車規級晶片存在「偽空包」問題
儘管國產汽車晶片佔有國內汽車市場不到10%的份額,但業內專家披露的內幕表明,國產汽車晶片存在弄虛作假問題,性能指標距離國外產品差距很大。
羅道軍在今年7月份舉行的「2024中國汽車論壇」上提到了國產車規級晶片和國外的差距,以及國產晶片的「偽空包」現象。
他說,「『偽』就是假的,表面打個標籤或者是標籤磨掉,然後晶片國外弄完回來包裝一下,包裝國產化。『空』就是沒有自己知識產權的,產權都是別人的。」
羅道軍所在的工信部電子五所元器件與材料研究院,同時也是「中國電子產品可靠性與環境試驗研究所」。該所擁有國家級汽車電子測試中心,國家集成電路測試中心,以及國際電工委員會的中國代表機構。是車規級晶片領域權威機構。
羅道軍指出,從工作數據積累來看,國產車規級晶片質量一致性、工藝穩定性、工藝適應性以及可靠性方面,和國外幾十年積累的汽車晶片公司相比還有比較大的差距。
他說,「不好用因為固有風險大、多,存在批次性的風險,用不好是應用的支撐數據少,應用履歷少,不敢用是不知道風險在哪裏。」
「我們有到2022年近十年的國產晶片測試數據,包括GPU、CPU各種類型的晶片都在我們那裏測,實際上合格率不是特別高。」
中國汽車晶片廠商在全球市場市佔率相當低
根據諮詢公司Semiconductor Intelligence今年7月的數據,2023年全球汽車半導體市場規模為670億美元,較2022年增長12%,前12家企業市佔率77%,包括瑞薩、恩智浦、英飛凌、德州儀器、微芯、意法半導體等,但無一中國廠商。這意味著,包括中國在內的全球其它廠商,合計市佔率僅為23%。
粵芯半導體戰略產品與市場副總裁趙斌認為,中國電動汽車最大的問題是,Tier2部份被國外公司壟斷。
他2023年11月表示,「整個產業最大的一個痛點,就是車載半導體Tier2部份被國外公司壟斷。Tier2前五名的國外公司,市佔率為50%左右,前十名為70%。即使國內做的最好的功率半導體(廠商),還不到10%的佔有率。」
在汽車行業中,供應鏈被劃分為兩個層級,即「tier1」和「tier2」。「tier1」是指直接為汽車製造商提供零部件的供應商,而「tier2」則是指為「tier1」提供零部件的供應商。
從智駕晶片2023年中國市場出貨量看,前兩名是Tesla和英偉達,合計佔比已超過70%。
蓋世汽車研究院的數據顯示,Tesla的FSD晶片第一,出貨量約120.8萬顆,佔比37%;英偉達的Orin-X晶片第二,出貨量為109.5萬顆,佔比為33.5%;中國企業地平線的征程5晶片第三,出貨量為20萬顆,市佔率6.1%。
「缺晶片」是中國汽車業很難邁過的一道坎
新民周刊2023年4月題為電車核心技術突破仍需「攻關」的文章指出,已經困擾中國汽車產業很久的「缺晶片」問題,在未來仍是很難邁過去的一道坎兒。
在2023年全球新能源與智能汽車供應鏈創新大會上,清華大學電腦科學與技術系教授李兆麟指出,中國車規級晶片製造存在難以逾越的障礙。
他說,中國在晶片設計必備工具EDA(Electronic design automation,中文:電子設計自動化)軟件和IP核方面(Semiconductor intellectual property core,中文:知識產權核),對外依賴性太高。目前,95%的IP核被美國和歐洲企業掌控,96%的EDA相關知識產權由美國公司掌控。
EDA指電子設計自動化,是利用電腦輔助設計軟件,來完成晶片的功能設計、綜合、驗證、物理設計等流程的設計方式。IP核將一些在數字電路中常用,但比較複雜的功能塊設計成可修改參數的模塊,能避免重複勞動,大大減輕工程師的負擔。
車規級晶片決定中國未來汽車走向 成本或超電池
國創中心主任、總經理原誠寅指出,「車規級晶片作為汽車產業核心關鍵零部件,決定著中國未來汽車市場的走向。「
在電動化、智能化、網聯化的發展趨勢下,汽車的架構集成度、功能複雜度不斷提高,車規級晶片將向多功能集成、高算力及超低功耗方向發展,且使用數量也會隨之增加。
按照業界統計,電動智能汽車的單車晶片數量已從燃油車的300~500顆增至1000多顆,預計L4級自動駕駛汽車單車使用量將超3000顆晶片。
根據《汽車晶片產業發展報告(2023)》,當車輛達到L3級、L4/L5級自動駕駛時,因算力、感應器和控制這三類晶片將額外增加630美元、1000美元。
根據智能化程度的不同,自動駕駛被分為l1到l5共5個等級:l1指輔助駕駛,l2指部份自動駕駛,l3指有條件自動駕駛,l4指高度自動駕駛,l5指完全自動駕駛,即真正的無人駕駛。
賽力斯汽車平台技術體系總裁何浩認為,晶片可能會成為電動汽車的最大成本。
他表示,2019年晶片佔整車成本的佔比大約只有4%,到2023這一比例已經迅速提升至20%以上。再加上最近動力電池價格一直在下跌……照這個趨勢下去,搞不好晶片的成本佔比會超過動力電池,成為整車中最燒錢的部份。
上述報告的數據還顯示,2022年中國汽車晶片市場規模為167億美元,預計到2030年將達到290億美元,年需求量將超過450億顆。
新能源電機、電池、電控「三電系統」所需車規級晶片為新能源汽車特有需求,其它娛樂、車身系統、資訊網聯等功能在傳統燃油車和新能源汽車均存在需求。
全球汽車業界公認的兩個標準是:ISO26262 ASIL和 AEC-Q100。
AEC-Q100是車規級元器件的通用測試標準。ASIL等級定義了對汽車系統安全性的要求,共分為 A、B、C、D四個等級,嚴格程度依次遞增。
中共也計劃制定中國的汽車晶片行業標準。
今年初,中共工信部印發《國家汽車晶片標準體系建設指南》提出,到2025年制定30項以上汽車晶片自主技術標準,到2030年擴大至70種以上。
日經亞洲2024年5月知情人士的消息稱,中國工業和資訊化部已要求上汽集團、比亞迪、東風汽車、廣汽汽車和一汽集團等汽車製造商,2025年汽車相關晶片的本地採購比例提高到20%或25%。
ISO26262 ASIL全稱是《道路車輛功能安全》,是一項有關汽車電氣和電子系統功能安全的國際標準。於2011年由國際標準化組織(ISO)進行定義。
AEC-Q100是業內公認的車規級元器件通用測試標準。
該標準由AEC(Automotive Electronics Council)——汽車電子委員會制定發布。該委員會由美國三大汽車公司(Chrysler/ Ford/ GM)聯合發起,並於1994年創立,會員分布於全球車廠、汽車電子模組廠和元器件廠商。
國內車規級晶片中,MCU(Microcontroller Unit,微控制單元)、CIS(Corporate Identity System)、顯示驅動IC、MEMS(Microelectro Mechanical Systems,微機電系統)感應器等主要選用成熟製程(28nm以上),與消費電子等產品選用的工藝製程重疊度較高。
AI晶片、SoC(System on Chip,系統級晶片)、GPU(Graphic Processing Unit,圖形處理器)選用先進製程(28nm以下)。
汽車晶片與尖端晶片相比線寬較寬,因此未成為美國出口管制對象。但是,隨著美中對抗升級,美國封堵中國車規級晶片技術也完全有可能。
造一顆車規級晶片到底有多難?需突破三大技術關卡
車規級晶片的高標準、嚴要求、長周期,將入行門檻一再拔高。這直接導致了只有綜合能力或垂直整合能力非常強,並能將規模優勢發揮到極致的晶片企業,才能將車規級晶片納入生產清單。
成本是車規級晶片繞不過去的關。
芯擎科技創始人、CEO汪凱2023年12月表示,做車規級晶片不是一朝一夕,是一個長周期的活動,從定義、設計、流量到量產等需要三五年時間,這還是速度快的情況下。
他透露,一顆晶片,真正要達到回本,沒有幾百萬顆肯定做不到。
黑芝麻智能產品市場總監王治中告訴《出行百人會/AutocarMax》則說,車規級晶片光測試費用就是消費類晶片的5倍左右。車規級晶片的模擬老化通常要10~15年,消費類的晶片3年就已經是業界良心了。
造一顆車規級晶片到底有多難?
企鵝號-阿寶說車2023年12月的文章談到,造車規級晶片需要突破三大技術關卡。
他調侃說,如果說消費級晶片追求的是「天下武功唯快不破」的性能和功耗極致;那麼車規級晶片就是「穩定壓倒一切」,其更像是「金鐘罩鐵布衫」這般可靠性與安全性兼具的內功。
第一關是「環境關」。相比於手機、電腦等消費類產品,汽車的工作環境更為惡劣,甚至可以說惡劣百倍也不為過。車規級晶片需要遭受更多的震動和衝擊,面對液體和粉塵的侵蝕也會更多,溫度條件也更為極端。一般來說,車規級晶片要承受的溫度範圍在-40°C~150°C之間,而消費級晶片只需滿足0°C~70°C的工作環境即可。
第二關是「壽命關」。普通消費電子產品的整個生命周期不會超過5年,而對於汽車級產品來說,整個車輛的生命周期通常在10年到15年,20萬公里左右,遠大於消費類電子產品的壽命周期。
王治中說,車規級晶片故障率要求是PPM(百萬分之一)~PPB(十億分之一)~0。
第三關也是最重要的一關「安全關」。手機死機,最多也就處於失聯狀態。但如果車輛行駛狀態下晶片突然崩了,對消費者來說可能就是致命的。#
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