芯片在汽車(chē)工業(yè)及“中國制造2025”的核心地位

　　汽車(chē)，作為國家重要的、大規模工業(yè)產(chǎn)品，應用了集成電路芯片， 比如SOC(System on chip)，它由多核CPU和GPU組成，用于數字化的組合儀表，車(chē)載多媒體和導航系統，自動(dòng)駕駛路徑計算，或者特定用途的集成電路芯片ASIC(Application specified integrated circuit)，用于電子控制模塊的信號處理，算法運行和控制執行部件，比如自動(dòng)泊車(chē)、啟動(dòng)安全氣囊、自動(dòng)駕駛的雷達信號分析等。新型芯片，甚至集成了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )(neuronal network)、深度學(xué)習(deep learning)等AI(artificial intelligence)功能的智能化芯片，也即將在汽車(chē)中得到應用。當2021年汽車(chē)的EE架構從CAN網(wǎng)絡(luò )變成Ethernet網(wǎng)絡(luò )，數十個(gè)電子控制模塊由多個(gè)大型車(chē)載服務(wù)器替代時(shí)，汽車(chē)就是一個(gè)可移動(dòng)的服務(wù)器、或超級計算機機房了。

　　還有汽車(chē)的生產(chǎn)線(xiàn)，無(wú)論是沖壓、焊裝、涂裝，還是總裝線(xiàn)，都有相應的沖壓機床、焊接機器人、噴涂自動(dòng)機或機器人、無(wú)人物料配送車(chē)、檢測站的傳感器、生產(chǎn)控制的服務(wù)器、RFID掃碼機，這一切，都離不開(kāi)芯片。如果說(shuō)“中國制造2025”的愿景，沒(méi)有了芯片，這一切都是海市蜃樓。

　　當我驚聞中國的高科技標桿企業(yè)之一中興通訊被美國禁止供給核心芯片時(shí)，令我痛心疾首。在這里給大家分享我的經(jīng)歷和想法：

　　2004年夏天，我還在德國戴姆勒集團商務(wù)車(chē)技術(shù)中心，負責整車(chē)企劃和成本工程，轎車(chē)部門(mén)的一個(gè)同事發(fā)了一個(gè)會(huì )議邀請，會(huì )議內容是：ST Microelectronics (歐洲最大的芯片公司)到戴姆勒集團來(lái)介紹ST Microelectronics的未來(lái)主要芯片研發(fā)方向和產(chǎn)品線(xiàn)路徑圖(Product Roadmap)。我和同事們很有興趣地聽(tīng)了ST公司的介紹，從那時(shí)起，我才知道，戴姆勒集團有一個(gè)部門(mén)，叫“Critical Parts Management(CPM)”(核心零部件管理)，主要管理的是芯片，它的發(fā)展方向、創(chuàng )新產(chǎn)品，尤其是芯片供應鏈的保障，與全球主要的芯片制造商，都有這樣的交流，形成良好的合作關(guān)系。漸漸地，我接觸了歐美主要的芯片制造商：Infineon，Freescale和Philips(NXP)，Renesas，Microchip，Elmos等，參觀(guān)了許多Fab(芯片工廠(chǎng))，了解了芯片設計、制造的主要過(guò)程。

　　一次在慕尼黑國際電子展，遇到了寶馬汽車(chē)同行，得知他們也有了CPM部門(mén)。德國主流汽車(chē)主機廠(chǎng)，雖然不生產(chǎn)芯片，但是已深刻意識到，芯片是汽車(chē)產(chǎn)品的核心零部件，芯片供應鏈的保障十分重要。日本福島地震后，有多少系統供應商派直升機空運芯片，只為防止主機廠(chǎng)總裝線(xiàn)停產(chǎn);有多少芯片貿易商，在這個(gè)時(shí)候，忙得不亦樂(lè )乎。甚至有些主機廠(chǎng)，大量采購核心芯片，作為戰略?xún)洹?/p>

　　芯片是戰略物質(zhì)，如同石油一樣。芯片制造業(yè)，是戰略行業(yè)，需要有戰略路徑。

　　圖2 芯片制造設備和工藝流程示意圖

　　芯片及其制造業(yè)的戰略路徑

　　1.戰略企劃

　　芯片是戰略物質(zhì)，芯片制造是戰略行業(yè)，那么，對芯片產(chǎn)品和制造就需要一個(gè)戰略企劃。企劃需要一個(gè)10至15年的周期，每5年應該有一個(gè)戰略企劃的更新和完善過(guò)程。

　　戰略企劃需要對產(chǎn)品、制造設備及工藝有一個(gè)遠瞻的藍圖： 1)產(chǎn)品路徑;2)制造設備及工藝路徑。在10至15年的周期里，規劃出不同時(shí)間階段產(chǎn)品、制造設備及工藝，針對這些產(chǎn)品、制造設備及工藝制定相關(guān)的實(shí)施項目和舉措。

　　2.芯片設計

　　包含電路設計(用Hardware Description Languages(HDL))、電路仿真、測試、驗證。中國有許多熟練、有經(jīng)驗的設計人員， 希望芯片企業(yè)提倡工程師創(chuàng )新文化， 而不是CEO個(gè)人文化。芯片是工程師們設計并驗證出來(lái)，不是CEO設計出來(lái)的。要尊重工程師、崇尚技術(shù)和創(chuàng )新，給予他們高的待遇和好的社會(huì )認可度。不要無(wú)限放大管理者的作用，這樣，才能有好的設計、有創(chuàng )新，才能留住芯片設計人才。

　　3.芯片制造設備和工藝

　　芯片的制造設備和工藝是中國的痛點(diǎn)。兩周前，和一個(gè)老同學(xué)(MIT博士)相約小聚，談起芯片設備行業(yè)。老同學(xué)是一家大型芯片制造設備企業(yè)的CEO，當我問(wèn)起他，中國芯片設備行業(yè)時(shí)， 他告訴我，“我們還遠遠落后， 許多設備需要進(jìn)口，芯片制造工藝更是讓人揪心”。這讓我想起汽車(chē)行業(yè)，有多少設備、機床、機器人還要進(jìn)口，制造工藝更是差了一大截，比如激光焊接，每當我問(wèn)起ME(Manufacturing Engineering，制造工藝)的工程師時(shí)，回答總是說(shuō)，“早就會(huì )了，7年前就會(huì )了”，但是當我問(wèn)道，“為什么車(chē)身側圍和頂棚的焊接還是點(diǎn)焊而非激光焊接時(shí)”，回答是“哦，這個(gè)不會(huì )，因為車(chē)身精度不夠”。但在歐美汽車(chē)業(yè)這種工藝早已普及，德國大眾最普通的桑塔納，都是用激光來(lái)焊接側圍和頂棚!

　　中國企業(yè)重視設計，藐視制造工藝。如果我說(shuō)，當我在德國戴姆勒集團和同事們一起為了開(kāi)發(fā)一個(gè)金屬加工工藝“硬車(chē)(Hard Turning)”用了3年的時(shí)間來(lái)做 (包含嘗試不同的車(chē)刀具幾何尺寸，刀具涂層，切削參數，SPC(Statistical Process Control)，結果驗證)，有多少人有這種耐心和執著(zhù)?芯片制造工藝的開(kāi)發(fā)更需要一個(gè)工程師文化的企業(yè)， 而不是一人(CEO)救公司，一個(gè)人是開(kāi)發(fā)不了芯片制造工藝的。許多媒體熱衷于報道某某董事長(cháng)或者CEO的行蹤，各類(lèi)的風(fēng)口、炒房，掙快錢(qián)，人人都很浮躁，卻忘記了高科技和實(shí)業(yè)發(fā)展才是國家戰略核心， 多報道一點(diǎn)普通工程師們的成果、他們的創(chuàng )新專(zhuān)利、他們的故事，這才是社會(huì )給予他們應有的尊重。

　　4.國產(chǎn)化率

　　芯片產(chǎn)業(yè)需要規?；?，需要市場(chǎng)，而不只是一些樣件(samples)。如果芯片的用戶(hù)，總還是用Intel、Qualcomm、Infineon、Samsung等的芯片，中國自己的芯片企業(yè)如何生存?這里提一個(gè)建議，要求在中國銷(xiāo)售的電腦、手機、汽車(chē)等產(chǎn)品的企業(yè)，強制在主要芯片上使用一定百分比的中國芯片(中國芯片的定義就是在中國設計并制造的芯片)， 比如45%以上， 如同合資汽車(chē)企業(yè)一樣，定義核心零部件和其國產(chǎn)化率?，F在中國芯片的國產(chǎn)化率在15%以下，而且都是一些中低端芯片，中高端芯片多是進(jìn)口的。

　　圖3華為麒麟970 SOC(System on chip)用于華為 Mate 9 智能手機

　　總結

　　芯片制造行業(yè)是戰略行業(yè)，芯片是戰略物質(zhì)。它如同石油和國家安全一樣，需要政府用戰略的眼光來(lái)看待，需要戰略?xún)浜蛻鹇云髣?。芯片企業(yè)需要工程師文化，留住人才，讓他們發(fā)揮出創(chuàng )造力、具備十分的敬業(yè)精神， 媒體要起正面導向，借用這次中興通訊一打就趴的事件，警醒中國一定要自主研發(fā)和制造芯片，將命運牢牢把握在自己手中。中國芯片企業(yè)要可持續發(fā)展，在這段過(guò)渡期需要中國政府的大力支持(國產(chǎn)化率)，因為芯片是實(shí)現“中國制造2025”的關(guān)鍵。

　　作者劉曉毅博士(觀(guān)昱機電技術(shù)(CostKey-Solutions.com)創(chuàng )始人)，德國戴姆勒集團(奔馳汽車(chē))21年的資深汽車(chē)技術(shù)經(jīng)驗(動(dòng)力總成電子控制系統系列開(kāi)發(fā)、整車(chē)企劃、成本工程、新工藝開(kāi)發(fā)、變速箱生產(chǎn)等部門(mén)高級經(jīng)理)，主導過(guò)奔馳汽車(chē)重卡16擋自動(dòng)化變速箱系列開(kāi)發(fā)、動(dòng)力總成零部件和空客大型結構件的新工藝開(kāi)發(fā)、電動(dòng)商務(wù)車(chē)整車(chē)和成本企劃、商務(wù)車(chē)及轎車(chē)的多項降低成本重點(diǎn)項目(PKO/OPTIMA，CTX， CORE)。長(cháng)城汽車(chē)技術(shù)中心擔任高層技術(shù)管理，為長(cháng)城汽車(chē)集團組建了中國車(chē)企第一個(gè)全建制的成本工程體系、方法和流程，并使它融入了集團的整個(gè)產(chǎn)品過(guò)程。