汽車(chē)強國，以“芯”制勝：汽車(chē)及本土汽車(chē)芯片的現狀與走勢

1   世界汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況

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

要了解汽車(chē)產(chǎn)業(yè)變革的驅動(dòng)力，首先要看看現代社會(huì )的挑戰之一——氣候變化。燃料汽車(chē)（也稱(chēng)內燃機，ICE）導致二氧化碳排放增加，造成了冰山融化、極端天氣等后果。為了應對這個(gè)挑戰，需要減少燃料車(chē)。預計2026 年登記在冊的燃料乘用車(chē)將達到頂峰（如圖1）。

圖1 世界汽車(chē)市場(chǎng)

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

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)依然在不斷增長(cháng)的過(guò)程中，尤其是電動(dòng)汽車(chē)與插電式混動(dòng)汽車(chē)的需求會(huì )不斷增加（圖2）。我們面臨的挑戰是在農村或邊遠地區依然缺少充電基礎設施，因此要持續投入充電樁的建設；短期內必須發(fā)展快速充電、超級快速充電裝置，例如10~15 分鐘就可以充滿(mǎn)電；另外是電動(dòng)汽車(chē)的合規。

圖2 電動(dòng)汽車(chē)與插電式混動(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)預測

從2023 年開(kāi)始，AI 及自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。AI 及整個(gè)智能產(chǎn)業(yè)對于電動(dòng)汽車(chē)的震動(dòng)非常大。2022—2030 年，人們會(huì )看到AI 應用到電動(dòng)汽車(chē)中，例如L2、L3、L4 級……，自動(dòng)駕駛不斷升級，這種級別的提高意味著(zhù)駕駛的很多任務(wù)可以由AI 來(lái)實(shí)現。一些科幻故事中的情節可以變成現實(shí)了——汽車(chē)可以自動(dòng)載著(zhù)你從家里到單位。ABI Research 預計，L2 和L2+ 的年均增長(cháng)率達13%。2030 年會(huì )出現L4 級自動(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)候才能達到L5 級自動(dòng)駕駛？需要從業(yè)者在安全性、控制等方面努力。

2   我國“十五五”新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)概況

在全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)向“新”變革之際，中國新能源汽車(chē)正迅速崛起，連續9 年穩居全球最大新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)國，產(chǎn)業(yè)鏈全面性、系統性領(lǐng)跑全球。據賽迪顧問(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——新能源汽車(chē)》預測顯示，我國新能源汽車(chē)新車(chē)全球市占率有望穩居七成以上，產(chǎn)能出海經(jīng)略全球，從汽車(chē)大國邁向汽車(chē)強國的步伐更加堅實(shí)。

在技術(shù)上，引領(lǐng)靠電池，關(guān)鍵在電控。我國經(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、電控）方面已取得了顯著(zhù)成效，專(zhuān)利申請和論文發(fā)表總量均位居全球首位?！笆逦濉睍r(shí)期，我國新能源汽車(chē)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。

表1 我國新能源汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)演進(jìn)趨勢

數據來(lái)源：賽迪顧問(wèn)，2024年11月

3   我國汽車(chē)芯片的發(fā)展現狀

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的深刻變革正改變著(zhù)汽車(chē)的屬性和未來(lái)。在這一轉型的關(guān)鍵時(shí)刻，汽車(chē)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(chē)主辦的“2024 第四屆汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)大會(huì )”上，奇瑞汽車(chē)芯片技術(shù)院專(zhuān)家柳洋從主機廠(chǎng)的視角對汽車(chē)芯片進(jìn)行了分析。

實(shí)際上，在過(guò)去的油車(chē)時(shí)代，主機廠(chǎng)對汽車(chē)芯片的關(guān)注度不太高。但是隨著(zhù)智能網(wǎng)聯(lián)、電動(dòng)化的程度越來(lái)越高，主機廠(chǎng)對汽車(chē)芯片的關(guān)注越來(lái)越深。

3.1 我國汽車(chē)芯片的發(fā)展歷程

我國汽車(chē)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、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，有胎壓監測、牽引力控制系統、聲音合成識別、電子道路檢測等。

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

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( 慣性測量單元) 等。

3.2 汽車(chē)芯片應用的領(lǐng)域

一般按汽車(chē)的域來(lái)劃分，包括：智能座艙域、自動(dòng)駕駛域、動(dòng)力域、車(chē)身域以及底盤(pán)域。智能座艙域涉及汽車(chē)儀表、HUD（抬頭顯示）、車(chē)載音響等。自動(dòng)駕駛域有豐富的組成部分，包括車(chē)聯(lián)網(wǎng)、車(chē)道保持系統、自動(dòng)泊車(chē)等。動(dòng)力域有BMS、電機控制器等。底盤(pán)域有EPS等。車(chē)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 國產(chǎn)化芯片產(chǎn)業(yè)鏈的現狀

芯片業(yè)離不開(kāi)三大板塊的支撐：EDA 軟件、設計和制造。目前國內在EDA 軟件、高端檢測設備、光刻機、刻蝕機、封裝基板材料等環(huán)節依然處于薄弱環(huán)節，在芯片設計和封裝方面優(yōu)勢比較明顯。

●   EDA軟件。主要由新思科技等幾大巨頭主導，占95% 以上的市場(chǎng)份額，高端制程設計軟件幾乎依賴(lài)國外公司。國內的華大九天等公司也有一些積累。

●   設計公司。國內企業(yè)已經(jīng)在部分細分領(lǐng)域實(shí)現了從成長(cháng)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，國內有地平線(xiàn)、黑芝麻等，目前相關(guān)產(chǎn)品已在一些主機廠(chǎng)逐步上車(chē)了。

●   檢測。精測電子和中科飛測已經(jīng)開(kāi)展了一系列的國產(chǎn)化突破。關(guān)鍵設備依賴(lài)于美日等企業(yè)。

●   光刻。我國部分企業(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(mǎn)足28nm的工作要求。相關(guān)的設備和核心零部件還是難以滿(mǎn)足國內的需求。

●   刻蝕機。我國也已實(shí)現了部分的技術(shù)突破，但是高深寬比、特定工藝刻蝕機還是無(wú)法滿(mǎn)足需求。

●   晶圓切割、芯片封裝測試。在封測領(lǐng)域，我國發(fā)展比較快，華天、長(cháng)電、通富等車(chē)規級的封測能力在全球屬于比較領(lǐng)先的位置。但是一些尖端的檢測設備、封裝基板材料等還依賴(lài)海外企業(yè)。

3.4 國產(chǎn)化芯片產(chǎn)品發(fā)展

3.4.1 性能和國產(chǎn)化率

●   計算芯片。在性能方面，1~100 Tops 的中低算力芯片，國內企業(yè)具備較強的實(shí)力，例如地平線(xiàn)和黑芝麻等公司的芯片已在導入一些主機廠(chǎng)。但是總體上，國產(chǎn)化率＜ 5%，還很低。

●   控制芯片。動(dòng)力域、智駕域國產(chǎn)化率極低，車(chē)身域部分實(shí)現了國產(chǎn)化。國產(chǎn)化率＜ 5%。

●   模擬/ 電源芯片。電源芯片需要90nm 以上制程。國內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)現國產(chǎn)化。

●   驅動(dòng)芯片。功能安全要求不高的驅動(dòng)類(lèi)芯片具備國產(chǎn)化能力，例如：LED 驅動(dòng)、馬達驅動(dòng)、功率驅動(dòng)、音頻驅動(dòng)。

●   存儲芯片。國內企業(yè)在車(chē)規級SRAM、DRAM、NOR Flash等領(lǐng)域實(shí)現了突破。國產(chǎn)化率＜ 10%。

●   傳感芯片。國內具備一定的設計、制造能力。圖像、電流、溫濕度、壓力等傳統傳感器可實(shí)現國產(chǎn)。國產(chǎn)化率＜ 4%。

●   通信芯片。國內在車(chē)載4G/5G 通信、導航芯片領(lǐng)域有成熟產(chǎn)品，具備一定的制造能力。國產(chǎn)化率＜ 3%。

●   功率芯片。目前國產(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_到國外廠(chǎng)商水平。國產(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，即制造嚴重依賴(lài)臺積電，以及高端IP 被卡脖子。

●   高端計算芯片。曾被高通壟斷，國內目前主要廠(chǎng)商有華為、地平線(xiàn)、黑芝麻、芯擎、愛(ài)心元智、寒武紀等。

●   控制芯片：動(dòng)力域和智駕方面的國產(chǎn)化率比較低，車(chē)身域部分實(shí)現了國產(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重不足，即制造工藝落后，產(chǎn)能不足，而且由于投資回報率低的原因，國內產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)發(fā)的積極性也不高，但是值得慶幸的是國內也有部分廠(chǎng)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(kāi)發(fā)經(jīng)驗不足，特殊工藝制造能力不足，如高壓BCD工藝。國內做得較好的廠(chǎng)商有矽力杰、晶豐、士蘭微、東科、比亞迪、納芯微等。

●   驅動(dòng)芯片。功能安全要求高的主電機驅動(dòng)、顯示驅動(dòng)等國產(chǎn)化能力不足，車(chē)規級工藝不成熟，產(chǎn)品豐富度和制造經(jīng)驗不足。國內做得較好的廠(chǎng)商有華大半導體、納芯微、思瑞浦、集創(chuàng )北方、奕斯偉、英迪芯等。

●   存儲芯片。車(chē)規級EEPROM 處于起步階段，大容量車(chē)規NAND Flash 性能偏低，容量偏小，制造設備受美國制裁影響較大。國內做得較好的廠(chǎng)商有長(cháng)江存儲、合肥長(cháng)鑫、兆易創(chuàng )新、北京君正、復旦微、華大半導體等。

● 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、激光雷達芯片等依賴(lài)國外。國內做得較好的廠(chǎng)商有豪威科技、納芯微、加特蘭等。

● 通信芯片。國內在車(chē)載4G/5G 通信、導航芯片領(lǐng)域有一些成熟的產(chǎn)品，也具備一定的制造能力，但是國產(chǎn)化率＜ 3%。國內CAN、LIN、以太網(wǎng)、直連、高速串口芯片已實(shí)現技術(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(chē)的比例較高。

● 功率芯片。性能、封裝技術(shù)、生產(chǎn)設備、設計工具存在差距。國內一些做得較好的廠(chǎng)商有比亞迪、中車(chē)時(shí)代、斯達、士蘭微等。

● 安全類(lèi)芯片：基本達到國外廠(chǎng)商的水平。主要面臨的問(wèn)題是芯片企業(yè)和供應商應用適配度驗證不足。國內做得較好的廠(chǎng)商有紫光同芯、天津國芯、華大電子等。

3.5 車(chē)規芯片市場(chǎng)規模增長(cháng)情況

車(chē)規級芯片市場(chǎng)規模提升，主要原因是新能源汽車(chē)的市場(chǎng)滲透率提高，以及汽車(chē)智能化推動(dòng)了單車(chē)芯片需求量的增加。

據統計，2023 年中國的車(chē)規級市場(chǎng)規模在177 億美元，預計2024 年可達到了198 億美元。全球的增長(cháng)率也非常高，從2023 年的641 億美元，將上升到2024 年的720 億美元。預測到2025 年全球車(chē)規級市場(chǎng)需求會(huì )達到804 億美元。

2023 年傳統燃油車(chē)單車(chē)搭載芯片平均數量為1022顆，預計2024 年達到1130 顆。智能電動(dòng)車(chē)從2023 年的1640 顆，增長(cháng)到2024 年的1843 顆。2025 年中國新能源汽車(chē)市場(chǎng)的規模有望達到1 524.1 萬(wàn)輛，新能源汽車(chē)滲透率將達43%。

隨著(zhù)新能源汽車(chē)滲透率的不斷提高，促使了車(chē)規級芯片市場(chǎng)規模的持續擴大。預計在2025 年傳統油車(chē)單車(chē)搭載芯片量平均為1243 顆（注：指高端的油車(chē)，因為一些中低端的油車(chē)芯片大概500~800 個(gè)）。智能電動(dòng)汽車(chē)的芯片搭載量可能在2000 顆左右（注：也是指高端的純電車(chē)）。

4 汽車(chē)芯片的發(fā)展趨勢

4.1 四大趨勢

第一，功能集中。

第二，進(jìn)口替代已經(jīng)逐步實(shí)現。

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

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

4.2 車(chē)廠(chǎng)和芯片公司的關(guān)系發(fā)生了變化

以前車(chē)廠(chǎng)很少與芯片公司打交道，如果沒(méi)有發(fā)生缺陷事件，國產(chǎn)的芯片公司去車(chē)廠(chǎng)推銷(xiāo)，一般很少被接待?，F在則不同了，主機廠(chǎng)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)是主機廠(chǎng)對應Tier1/ 系統部件供應商，然后Tier1 對應著(zhù)Tier2——芯片/ 軟件供應商，一層接著(zhù)一層?，F在主機廠(chǎng)可能對應著(zhù)零部件的供應商，同時(shí)也對應著(zhù)芯片的供應商，也對應著(zhù)算法的提供商，包括一些服務(wù)的提供商。

因此，現有的供應鏈合作模式也難以適應標準化的大工業(yè)的規模生產(chǎn)和用戶(hù)日益增長(cháng)的個(gè)性化需求，結合新型軟件架構、工程和技術(shù)，逐步走向“平臺+ 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(chē)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展

芯片在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)中起到一個(gè)關(guān)鍵的作用。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)所需要的能力有通訊、計算、存儲、感知。通信需要大帶寬、低延時(shí)、多連接的通信模組。計算方面需要高性能的計算/ 計算單元，存儲方面需要海量數據的復雜存儲單元。感知方面需要精準的人- 車(chē)-路數據采集的傳感器。

芯片是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)硬件架構的各個(gè)節點(diǎn)的核心組成部件，又承擔著(zhù)打通軟件和硬件的關(guān)鍵任務(wù)，是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)產(chǎn)品升級的一個(gè)關(guān)鍵支撐。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)芯片開(kāi)辟了一個(gè)全新的領(lǐng)域，主要指標體現在六個(gè)方面：算力性能，制造工藝，軟件的開(kāi)放性，可升級性，可靠性，安全性。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)對芯片的需求：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、高要求的可靠性和安全性。傳統汽車(chē)可能中低算力就能滿(mǎn)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(chē)帶來(lái)新的需求。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)芯片在工藝上是接近消費電子，但又保留車(chē)規了要求，同時(shí)還有其他獨特的需求——定制化，專(zhuān)用化，平臺化。

定制化就是芯片是基于車(chē)載應用場(chǎng)景進(jìn)行定制化開(kāi)發(fā)。專(zhuān)業(yè)化是指不同類(lèi)型的芯片進(jìn)行異構融合。平臺化指芯片是可擴展、可升級、支持個(gè)性化。

5   汽車(chē)芯片行業(yè)小結

汽車(chē)芯片正在經(jīng)歷著(zhù)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)應用于自動(dòng)駕駛和車(chē)輛智能化等領(lǐng)域，為新能源汽車(chē)的駕駛體驗和動(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(chē)芯片產(chǎn)業(yè)面臨一些挑戰：一方面國際市場(chǎng)競爭激烈，另一方面，我國企業(yè)在國際市場(chǎng)競爭中尚不具備明顯的優(yōu)勢，仍需要加強技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。面對這些挑戰，我們要做的就是堅持創(chuàng )新驅動(dòng)，加強技術(shù)研發(fā)和人才培養。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)，提高我國汽車(chē)芯片的自主可控和國際競爭力。

目前各大本土車(chē)都在做幾件事：①芯片的國產(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(zhù)我國產(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）