近日，安徽長(zhǎng)飛先進(jìn)半導(dǎo)體有限公司（下文簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)飛先進(jìn)”）與奇瑞汽車股份有限公司（下文簡(jiǎn)稱“奇瑞汽車”）成功舉辦了“汽車芯片聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”戰(zhàn)略合作簽約儀式。

安徽長(zhǎng)飛先進(jìn)半導(dǎo)體有限公司成立于2018年，專注于SiC功率半導(dǎo)體產(chǎn)品研發(fā)及制造，擁有國(guó)內(nèi)一流的產(chǎn)線設(shè)備和先進(jìn)的配套系統(tǒng)，具備從外延生長(zhǎng)、器件設(shè)計(jì)、晶圓制造到模塊封測(cè)的全流程生產(chǎn)能力和技術(shù)研發(fā)能力。

未來(lái)，雙方將充分發(fā)揮各自領(lǐng)域的技術(shù)和資源優(yōu)勢(shì)，在車規(guī)級(jí)芯片及其汽車應(yīng)用技術(shù)、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域展開(kāi)廣泛合作，助力國(guó)產(chǎn)車規(guī)級(jí)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

今年已有不少車企通過(guò)投資或者與SiC企業(yè)合作的方式涉足SiC領(lǐng)域。但新能源車普遍存在著續(xù)航短、充能時(shí)間長(zhǎng)、電車驅(qū)動(dòng)效率低等問(wèn)題，不過(guò)隨著相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展以及“雙碳”的大背景下，新能源車依舊是未來(lái)汽車的發(fā)展方向。SiC作為新一代半導(dǎo)體材料，在高壓高功率領(lǐng)域相對(duì)于Si有著更出彩的表現(xiàn)和上限，能彌補(bǔ)電車不足。

然而受制于SiC的制作難度較大，SiC企業(yè)的產(chǎn)量很難滿足車企的需求。

據(jù)TrendForce集邦咨詢統(tǒng)計(jì)，按2022年應(yīng)用結(jié)構(gòu)來(lái)看，光伏儲(chǔ)能為中國(guó)SiC市場(chǎng)最大應(yīng)用場(chǎng)景，占比約38.9%，接續(xù)為汽車、工業(yè)以及充電樁等。汽車市場(chǎng)作為未來(lái)發(fā)展主軸，即將超越光伏儲(chǔ)能應(yīng)用，其份額至2026年有望攀升至60.1%。

新能源車向著高壓發(fā)展的趨勢(shì)和不斷擴(kuò)大的SiC功率元件市場(chǎng)，都推動(dòng)著車企涉足SiC功率元件領(lǐng)域。


汽車芯片，現(xiàn)代化汽車的“大腦”

汽車芯片已經(jīng)廣泛應(yīng)用在動(dòng)力系統(tǒng)、車身、座艙、底盤和安全等諸多領(lǐng)域。而汽車芯片與計(jì)算、消費(fèi)電子芯片不同的是，汽車芯片很少單獨(dú)亮相，都是內(nèi)嵌在各大功能單元中，而且多數(shù)場(chǎng)合是核心。

從應(yīng)用環(huán)節(jié)上，汽車芯片大致分為以下幾類，主控芯片、存儲(chǔ)芯片、功率芯片、信號(hào)與接口芯片、傳感器芯片等。主控芯片，負(fù)責(zé)計(jì)算與控制，包括MCU芯片和SoC芯片等，如發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和車身控制，以及中控、輔助駕駛（ADAS）和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等；負(fù)責(zé)功率轉(zhuǎn)換的IGBT功率芯片，一般應(yīng)用于電動(dòng)車的電源和接口；傳感器芯片，主要用于各種雷達(dá)、氣囊、胎壓監(jiān)測(cè)。

根據(jù)海思在2021中國(guó)汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)，汽車智能化+電動(dòng)化時(shí)代開(kāi)啟，帶動(dòng)汽車芯片量?jī)r(jià)齊升，預(yù)計(jì)汽車半導(dǎo)體占比汽車總成本在2030年會(huì)達(dá)到50%。電動(dòng)化+智能化趨勢(shì)下，帶動(dòng)主控芯片、存儲(chǔ)芯片、功率芯片、通信與接口芯片、傳感器等芯片快速發(fā)展，芯片單位價(jià)值不斷提升， 整車芯片總價(jià)值量不斷攀升。

假設(shè)傳統(tǒng)汽車需要的半導(dǎo)體芯片為500～600顆芯片/輛，新能源汽車需要的半導(dǎo)體芯片為1000～2000顆芯片/輛。

以2020年傳統(tǒng)汽車銷量7276萬(wàn)臺(tái)測(cè)算，新能源汽車324萬(wàn)臺(tái)測(cè)算，整體全球需要的汽車芯片為每年439億顆。預(yù)計(jì)2026年傳統(tǒng)汽車銷量每年6780萬(wàn)臺(tái)測(cè)算，新能源汽車4420萬(wàn)臺(tái)測(cè)算，整體全球需要的汽車芯片增加為每年903億顆。預(yù)計(jì)2035年傳統(tǒng)汽車銷量2400萬(wàn)臺(tái)測(cè)算，新能源汽車9600萬(wàn)臺(tái)測(cè)算，整體全球需要的汽車芯片增加為每年1285億顆。


四大主要車規(guī)級(jí)芯片

（1）主控芯片—MCU芯片：汽車電子控制單元ECU的核心部件

MCU（Microcontroller Unit）即微控制器，也被稱為單片機(jī)，是將計(jì)算機(jī)所包含的CPU、存儲(chǔ)器、I/O 端口、串行口、定時(shí)器、中斷系統(tǒng)、特殊功能寄存器等集成在一顆芯片上，將其應(yīng)用在不同產(chǎn)品里，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)算和控制。車載MCU是汽車電子控制單元（ECU）的核心部件，負(fù)責(zé)各種信息的運(yùn)算處理，主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂(lè)和駕駛輔助系統(tǒng)。

汽車電子化智能化程度的加速，汽車ECU的數(shù)量也在快速上升，驅(qū)動(dòng)MCU市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)。算力隨著智能化提升不斷提升從L1（自動(dòng)駕駛級(jí)別）<1TOPS算力到L5（自動(dòng)駕駛級(jí)別）1000+TOPS算力推動(dòng)主控芯片高速增長(zhǎng)。ECU中均需要MCU芯片，通常汽車中一個(gè)ECU負(fù)責(zé)一個(gè)單獨(dú)的功能，配備一顆MCU，也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)ECU配備兩顆MCU的情況，而與傳統(tǒng)燃油車相比，新能源車豐富功能提高，對(duì)MCU性能、功耗、數(shù)量的需求都有所提升。傳統(tǒng)汽車單車會(huì)平均用到70個(gè)左右，而新能源汽車則需要用到300多個(gè)。


（2）主控芯片—SoC：集合AI加速器的系統(tǒng)級(jí)芯片，應(yīng)用于汽車智能座艙與自動(dòng)駕駛

SoC芯片的全稱叫做：System-on-a-Chip，中文的意思就是“把系統(tǒng)都做在一個(gè)芯片上”。汽車電子功能依賴于車載芯片實(shí)現(xiàn)，隨著ADAS的落地和L3及以上級(jí)別自動(dòng)駕駛的成熟，傳統(tǒng)中央計(jì)算CPU無(wú)法滿足智能汽車的算力需求，將CPU與GPU、FPGA、ASIC等通用/專用芯片異構(gòu)融合、集合AI加速器的系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）應(yīng)運(yùn)而生，主要分為智能座艙芯片與自動(dòng)駕駛芯片。

根據(jù)IHS數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2025年全球汽車SoC市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到82億美元，并且L3級(jí)別以上自動(dòng)駕駛預(yù)計(jì)2025年之后開(kāi) 始大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)，配套高算力、高性能SoC芯片將會(huì)帶來(lái)極高附加值，有望帶動(dòng)主控芯片市場(chǎng)快速擴(kuò)容。


智能座艙芯片：未來(lái)“一芯多屏”技術(shù)的強(qiáng)支撐

據(jù)分析報(bào)告指出，預(yù)計(jì)全球智能座艙市場(chǎng)在2022年將達(dá)到438億美元。隨著智能座艙從電子座艙逐步演化為第三生活空間，“一芯多屏”的座艙方案成為未來(lái)趨勢(shì)。

順應(yīng)智能座艙多傳感器融合、多模交互及多場(chǎng)景化模式發(fā)展的演進(jìn)趨勢(shì)，作為處理中樞的座艙SoC需要不斷發(fā)展突破。因此，座艙SoC的算力將不斷提升，據(jù)IHS Markit，預(yù)計(jì)2024年座艙NPU算力需求將是2021年的十倍， CPU算力需求是2022年的3.5倍。同時(shí)，芯片本身也將朝小型化、集成化、高性能化的方向發(fā)展。

現(xiàn)在軟件定義汽車，特別是座艙系統(tǒng)日益開(kāi)放之后，移動(dòng)端應(yīng)用大批量向座艙進(jìn)行遷移，所以在單個(gè)芯片上的操作系統(tǒng)數(shù)量會(huì)是以前的3~5倍。同時(shí)，由于以前一個(gè)中控可能只運(yùn)行一個(gè)系統(tǒng)，支持一塊屏幕，而現(xiàn)在的座艙需要支持多個(gè)操作系統(tǒng)、多塊屏幕，好處是整個(gè)應(yīng)用程序會(huì)是傳統(tǒng)汽車的50~100倍，但也導(dǎo)致了整個(gè)軟件定義汽車的復(fù)雜度呈幾何級(jí)提升。

未來(lái)智能科技座艙場(chǎng)景，包括傳統(tǒng)的中控娛樂(lè)導(dǎo)航、液晶儀表盤、行車記錄儀、獨(dú)立后排娛樂(lè)，還有抬頭顯示、360度環(huán)視+自動(dòng)泊車輔助，語(yǔ)音助手也必不可少，同時(shí)也會(huì)有駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及乘客監(jiān)視系統(tǒng)、虛擬空調(diào)面板等等。


自動(dòng)駕駛芯片：算力基礎(chǔ)決定自動(dòng)駕駛的等級(jí)高度

自動(dòng)駕駛芯片一方面需要滿足更高的安全等級(jí)，另一方面隨著自動(dòng)駕駛等級(jí)的提升，對(duì)自動(dòng)駕駛芯片運(yùn)算能力的要求也不斷提升。只具備CPU處理器的芯片難以滿足算力需要，自動(dòng)駕駛芯片會(huì)往集成CPU+XPU的異構(gòu)式SoC方向發(fā)展，XPU包括GPU/FPGA/ASIC等。

GPU、FPGA、ASIC各有所長(zhǎng)，GPU適合數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用進(jìn)行計(jì)算和處理，F(xiàn)PGA通過(guò)冗余晶體管和連線實(shí)現(xiàn)邏輯可編輯，而ASIC是面向特定用戶的算法需求設(shè)計(jì)的專用芯片。NPU作為ASIC的一種，在電路層模擬神經(jīng)元，通過(guò)突觸權(quán)重實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和計(jì)算一體化。一條指令即可完成GPU上百條指令的功能，提高運(yùn)行效率。NPU目前已經(jīng)被多家廠商廣泛采用，若未來(lái)自動(dòng)駕駛算法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，ASIC/NPU有望 成為最高效的自動(dòng)駕駛芯片解決方案。

當(dāng)前多家頭部企業(yè)實(shí)現(xiàn)L2-L5全覆蓋，英偉達(dá)在算力方面更加領(lǐng)先，超過(guò)1000tops。國(guó)內(nèi)能耗比更好（地平線、黑芝麻等）。SoC廠商方面，晶晨股份、瑞芯微、富瀚微加速布局汽車芯片。

行業(yè)市場(chǎng)格局有待重塑

受汽車智能化和電動(dòng)化趨勢(shì)影響，電子芯片占汽車成本比重不斷提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車電子部件占整車成本的比重已經(jīng)從2012年的25%上升到2021年的55%，每輛車所需芯片甚至超過(guò)了1000顆。

7月16日，位于重慶科學(xué)城的中國(guó)電科芯片董事長(zhǎng)王穎告訴記者，如今，電科芯片布局了特種芯片、汽車電子、智能傳感六大產(chǎn)業(yè)板塊。目前，企業(yè)芯片年產(chǎn)能達(dá)到5000萬(wàn)顆以上，在成功實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化量產(chǎn)制備的同時(shí)，大幅降低了產(chǎn)品價(jià)格。

“從自動(dòng)駕駛芯片領(lǐng)域來(lái)看，英偉達(dá)、英特爾等外資品牌控制了主要市場(chǎng)。對(duì)中國(guó)企業(yè)而言，需邁過(guò)芯片這道坎。”中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)張永偉說(shuō)，國(guó)內(nèi)汽車芯片的供給率約10%，9成芯片都靠進(jìn)口，或者掌握在外資公司手里。

近年來(lái)，在國(guó)家政策支持下，我國(guó)智能汽車行業(yè)景氣度不斷提高。自動(dòng)駕駛為汽車行業(yè)發(fā)展主流方向，預(yù)計(jì)到2025年，全球?qū)⒂薪善嚲邆渥詣?dòng)駕駛功能。在此背景下，自動(dòng)駕駛芯片作為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)核心組成部分，市場(chǎng)需求日益旺盛。

目前，汽車智能化發(fā)展帶來(lái)的巨大藍(lán)海市場(chǎng)正吸引多方入場(chǎng)，我國(guó)現(xiàn)已形成消費(fèi)電子芯片巨頭、創(chuàng)新型芯片公司、傳統(tǒng)汽車芯片廠商、主機(jī)廠自研/合資芯片廠商等四大陣營(yíng)，行業(yè)市場(chǎng)格局有待重塑。

根據(jù)中國(guó)汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)工作組數(shù)據(jù)，按每年新增車輛1800萬(wàn)輛計(jì)算，自動(dòng)駕駛芯片的市場(chǎng)規(guī)模新增在3600萬(wàn)片左右。目前國(guó)內(nèi)有超出100家企業(yè)從事開(kāi)發(fā)及生產(chǎn)汽車芯片，50多家芯片上市公司宣稱有車規(guī)級(jí)產(chǎn)品或者量產(chǎn)應(yīng)用。

國(guó)泰君安證券分析師李沐華預(yù)計(jì)，未來(lái)兩年，主流自動(dòng)駕駛芯片將陸續(xù)量產(chǎn)交付；未來(lái)五年，市場(chǎng)份額的爭(zhēng)奪將更為激烈，國(guó)內(nèi)頭部廠商有望突圍。

“隨著智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車的發(fā)展，汽車芯片已成為影響汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。”王穎說(shuō)，2022年9月，電科芯片牽頭組建了中電科汽車芯片技術(shù)發(fā)展研究中心，整合中國(guó)電子科技集團(tuán)有限公司的相關(guān)優(yōu)勢(shì)資源，打造國(guó)內(nèi)一流的汽車芯片技術(shù)創(chuàng)新策源地，貫通國(guó)產(chǎn)汽車芯片自主可控全產(chǎn)業(yè)鏈，支撐汽車芯片技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。