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造汽车芯片有多难？电脑芯片能不能用在汽车上？

以前，李书福说造车莫过于一张沙发加四个轮子；现在，苹果说造车就是一个智能手机加四个轮子。

事实上，这两个观点都没错，只不过是时代不同罢了。

在李书福开始造车的那个时代，汽车是以硬件为主导，整车智能化程度很低，半导体（芯片、传感器等等）占不到整车成本的1%。而现在，汽车已经由硬件主导变为了硬件为基础，软件赋能的时代。如今，智能汽车上的半导体（芯片、传感器等等）已经占到了整车成本的35%左右，可谓是天差地别。

基于此，很多人就问编辑，中国半导体工业本就薄弱，那么造智能汽车上的芯片到底难不难？如果造不出来，电脑上的芯片能不能用到汽车上呢？

事实上造汽车芯片的难度更大，而且民用芯片也不能用在汽车上。

首先，汽车芯片工作环境更加恶劣。

汽车对芯片和元器件的工作温度要求比较宽，根据不同的安装位置等有不同的需求，但一般都要高于民用产品的要求，比如发动机舱要求-40℃-150℃；车身控制要求-40℃-125℃。

而常规消费类芯片和元器件只需要达到0℃-70℃。另外其它环境要求，比如湿度，发霉，粉尘，盐碱自然环境（海边，雪水，雨水等），EMC，以及有害气体侵蚀等，都高于消费类芯片的要求。

第二，汽车电子元件不容许出现失误，运行性稳定要求 。

汽车在行进过程中会遭遇更多的振动和冲击，车规级半导体必须满足在高低温交变、震动风击、防水防晒、高速移动等各类变化中持续保证稳定工作。另外汽车对器件的抗干扰性能要求 ，包括抗ESD静电，EFT群脉冲，RS传导辐射、EMC，EMI等分析，芯片在这些干扰下既不能不可控的影响工作，也不能干扰车内别的设备（控制总线，MCU，传感器，音响，等等）等。

第三，汽车芯片的设计使用寿命要求更长，故障率更低。

一般汽车的设计寿命都在15年50万公里左右，远大于消费电子产品寿命要求。

二是故障率要求。零公里故障率是汽车厂商最重视的指标之一，而要保证整车达到相当的可靠性，对系统组成的每一个部分要求是非常高的。

由于半导体是汽车厂商故障排列中的 问题，因此车厂对故障率基本要求是个位数PPM（百万分之一）量级，大部分车厂要求到PPB（十亿分之一）量级，可以说对车规级半导体的故障率要求经常是，“Zero?Defect”故障零忍受。

相比之下，工业级芯片的故障率要求为<百万分之一，而消费类芯片的故障率要求仅为<千分之三。

第四，注重安全，需要 的产品一致性。

车规级半导体在实现大规模量产的时候还要保证 的产品一致性，对于组成复杂的汽车来说，一致性差的半导体元器件导致整车出现安全隐患是肯定不能接受的，因此需要严格的良品率控制以及完整的产品追溯性系统管理，甚至需要实现对半导体产品封装原材料的追溯。

第五，长期有效的供货周期。

汽车半导体产品生命周期通常会要求15年以上（即整车生命周期均能正常工作），而供货周期，则可能长达30年。因此对汽车半导体企业在供应链配置及管理方面提出了很高的要求，即供应链要可靠且稳定，能全生命周期支持整车厂处理任何突发危机。

相比PC端的芯片，汽车上的芯片难度是巨大的，除此之外还需要控制成本，能耗，等等。

最后即使研发出符合汽车规格的芯片，这才算拿到的入场券。汽车行业的研发周期一般达到了2年左右，这对于很多小企业根本无法支撑这么长的周期。

除此之外，汽车芯片还需要承担巨大的责任，PC端的芯片损坏最多导致电脑或者手机死机，但汽车是和安全息息相关的。在后期长达十年或者几十万公里的用车周期中，如果是由汽车芯片设计导致的安全问题，意味着将承担责任。

对于资金实力相对较弱的中小企业而言，很可能因此而陷入困境，以致于再也不能进入汽车供应链。汽车半导体关于安全和可靠性的连带责任问题，也会使众多厂商对做出进入车规级市场的选择慎之又慎。

由于上述汽车半导体产业的高标准和高门槛，把大量缺乏资金实力，缺乏产业配套资源，并且想要快速做出芯片投放市场取得效益的半导体厂商拒之门外。缺乏新玩家的进入，也使得现有汽车半导体企业(Tier2)、零部件供应商(Tier1)、整车厂商(OEM)已形成强绑定的供应链关系，对新进企业构成坚实的行业壁垒。

写在最后：

上世纪五十年代，汽车制造中所采用的半导体（包含芯片、传感器等等）产品还不到制造总成本的1%。如今，其成本已经可以多达总成本的35%，并且预计到2030年将增加到50%。

智能汽车的发展也造就了汽车半导体全球市场的快速增长。有数据表明，目前欧洲汽车半导体2019年产值达到150.88亿美元，占到全球汽车半导体总产值的36.79%，为全球 。

美国贡献了全球第二大汽车芯片收入规模，达到133.87亿美元，占全球32.64%。

日本汽车半导体2019年产值达到106.77亿美元，占比在26.03%。而中国大陆2019年汽车半导体实现销售收入仅为10亿美元左右，占比不到3%，和欧美日相比，差距很大。

但也不用气馁，中美贸易战让中国汽车工业更加注重汽车产业的供应链上游建设。目前中国汽车市场也涌现了一批像寒武纪、地平线、西井科技（下期分析中外汽车芯片公司的实力差距）等等的芯片设计公司。未来，希望这些企业可以冲出重围，为中国成为智能汽车强国贡献力量。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

中国芯片企业距离大规模进入汽车供应链，还有很长的路要走。但从动态角度看，中企参与度正在提升，中企汽车芯片业务的比例，与整车业务拉平甚至反超，只是时间问题。

文/《汽车人》黄耀鹏

在消费市场上，汽车芯片的关注度不如其它汽车零配件，前者通常不在售后维保需要更换的范围内。但是南北大众“缺芯”这事，恰当地点燃了公众兴趣。千亿体量的企业，也会被芯片这类小玩意逼迫到停产。

华为被制裁之后，芯片再度走入公众视线之内。只不过这一次，只是芯片的一个局部应用。

已经落后

2019年，全球半导体业务规模约有5000亿美元，汽车芯片则有475亿美元，占比不到10%。但随着“新四化”成为确定的趋势，软件和芯片快速成为汽车价值的增值部分。2021年起，年增至少20%。

但是，中国汽车芯片产业规模不足150亿元人民币，占据全球份额的4.5%；而中国整车占据全球业务的30%。相比之下，汽车芯片从规模到技术、从品牌到品类，全面落后于整车业务。

总体而言，中国芯片企业距离大规模进入汽车供应链，还有很长的路要走。但是这里面的情况，又不尽相同。

如果粗略地划分一下，汽车芯片大致分为三类： 类负责算力，具体为处理器和控制器芯片，比如中控、ADAS和自动驾驶系统，以及发动机、底盘和车身控制等；第二类负责功率转换，用于电源和接口，EV用的IG 功率芯片，就属此列；第三类则是传感器，用于各种雷达、气囊、胎压检测之类。当然，还有些杂项，在此忽略。

从全球角度看，恩智浦、英飞凌、意法、博世4家欧企占据36.2%份额；美企中，德仪、安美森+ADI（前者收购了后者，目前算一家）占据15.7%；日系瑞萨、东芝占据14.3%。以上八大供应商占据了超过2/3份额。

现实当中，已经有一些中企摸索出进入供应链的方式。在广泛的社会共识和庞大的投资带动下，中企汽车芯片业务的比例，与整车业务拉平甚至反超，只是时间问题。

需求牵引

前文说到，中企进入供应链很困难。技术门槛并非孤立因素，因为车规级芯片对稳定性的变态要求（0PPM），让负责采购芯片的Tier1供应商不想让新玩家练手。如果不是老牌企业（其实芯片业崛起也就是上世纪80年代之后的事），就连当备胎的机会都没有。

问题是，不进来就没有可能迭代技术，没有可能跟上技术发展。愈是跟不上就愈是进不来，简直成了一个死循环。

如何破局？比亚迪提供了一个思路，那就是需求牵引。不是整车厂和Tier1供应商不让进吗？比亚迪自己就是整车厂商兼Tier1供应商，自己作客户给自己下单，需求问题不就解决了吗？

新能源成本构成中，第二高的就是IG 。IG 和别的芯片一样，也是从晶圆上切割蚀刻得到。比亚迪现有产能是5万/月，明年产能翻倍，可满足120万辆新能源车需求。比亚迪投资10亿元的长沙晶圆生产线已经动工，年产25万片8英寸晶圆。和电池一样，除了自产自销之外，比亚迪也企图做其它车企的供应商。

IG 的大玩家是英飞凌、富士电机、安森美和三菱等。2019年，英飞凌在华供应62.8万套IG 模块，市占率58%；比亚迪19.4万套，市占率18%。

比亚迪在秦、唐等多个车型上使用自主研发生产的IG ，但直到2018年才外宣，截至2018年底，比亚迪在IG 上 达175件。

但是，在汽车600-1200V应用领域中，英飞凌占据压倒性优势；在日本，三菱和富士电机瓜分了市场，丰田混动所用的IG 均在内部完成。

而中国的斯达半导体（上市公司），IG 技术上更为先进，发展到第六代（比亚迪为第五代）。去年斯达供应了1.7万套，市占率1.6%，远不及比亚迪，可见主机厂的牵引作用。

从全球来看，IG 发展到7.5代（三菱），中企差距很大，但这已经是中企做芯片业务比较成功的子领域。只要需求端持续存在，追及先进水平是早晚的事。

全新赛道

在汽车芯片中，计算芯片算是“新赛道”。随着智能汽车概念的兴起，对车载算力的需求猛增。新需求促进新投资，老革命遇到新问题。

汽车芯片的八大供应商在这个领域内，也没有 优势。在这个子领域里，没有一手遮天的垄断品牌，所有厂家都处于试水阶段。三星、英伟达、英特尔、赛灵思、高通等芯片企业，纷纷涉足车载算力领域。

传统上，OEM商不直接抓芯片，但是算力芯片例外。特斯拉、蔚来、小鹏、优步（刚刚卖掉ADAS业务），都自行投资研发算力芯片业务。当然，它们最多是芯片设计方，必须另找代工厂。

即便如此，这也打破了主机厂商只提需求和任务书的窘境。通用化CPU控制芯片不能满足ADAS需求，促使主机厂（多数是新势力）设计自动驾驶专用芯片。

虽然主机厂自研芯片承担了风险，但投资者喜欢听到这类消息。而且OEM商不希望，将来很大一部分利润落入芯片供应商的腰包。

不过，类似的投资需要大规模使用才有望盈利。如果花1.5亿美元作为专用ASIC芯片设计费，年产量40万辆，4年内才能回收投资。眼下只有特斯拉有望达到这条及格线。

剩下的机会属于供应商。华为虽然一再重申不会造车，但不会让OEM商感到放心，因为它一直是一揽子方案的提供者：云、5G基础设施、物联网、车机操作系统、V2X通讯芯片，如果再加上算力芯片，华为将有足够的野心成为崭新的Tier1供应商。

早在2018年10月，华为就发布了支持L4级自动驾驶能力的计算 MDC6000。该 拥有华为推出的8颗AI芯片昇腾310，同时包含计算和图像处理模块。奥迪中国成为华为ADAS业务的 个重要客户。

华为称，MDC6000的算力为352?Tops，功耗比为1?Tops/瓦，超过了英伟达。

需要澄清的是，支持L4级自动驾驶，不等于实现L4级自动驾驶。华为只是提供算力 ，软件实现则由客户或者 第三方完成。而且，车规级认证也需要很长的时间。

特斯拉FSD算力为144?Tops，小鹏使用的英伟达算力为30?Tops，蔚来、理想搭载的Mobileye?Q4算力为2.5?Tops。这意味着，当前落地的L2级或者L2.5级自动驾驶的主机厂，有更现实的选择，而非采用华为如此 的算力和功耗。只有当L4级自动驾驶有现实解决方案的时候，华为才能真正介入。

因此，在车载算力芯片领域，华为瞄准的是未来，而非眼下。而地平线、黑芝麻、寒武纪、深鉴科技、飞步科技等创业公司的产品，已经应用到自主整车产品当中。在车载算力领域，中企正取得局部突破。当然，博世等跨国一线Tier1，拥有完整的ADAS解决方案。从长远看，华为“全向”解决方案，可能更适应未来对车联网、车机、新能源和ADAS的综合要求。

传统力量

在算力芯片中的功能芯片，譬如MCU（微控单元，特别是燃油车动力系统控制），还有传感器芯片领域，传统巨头仍然牢牢把持，中企也有类似的产品，但参与度很低，大致只有4.5%左右。

这一块暂时还看不到突破迹象，只能是从小单做起、从备胎做起，磨练车规级稳定性水平，逐渐积累向巨头挑战的资本。不过，是否还要继续投资燃油车有关的功能MCU，中企其实左右为难。但有些技术储备在新能源时代，照样可以获得长远应用，譬如这次缺货的ESP（车身稳定控制）芯片。认为传统MCU芯片市场萎缩，看法未免过于粗糙。

从动态角度看，情况就不那么令人忧虑，因为现在芯片中企参与度正在提升。“新四化”浪潮对新玩家具备天生的友好度，中企不能浪费历史机遇。（文/《汽车人》黄耀鹏）版权声明本文系《汽车人》 原创稿件，版权为《汽车人》所有。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

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