“汽车电子占整车成本的比重已经从2012年的25%上升到2021年的55%，所需芯片甚至超过了1000颗……”在日前举办的第二届（2022年）长三角汽车电子对接交流会上，江苏省半导体行业协会秘书长秦舒给出了这样一组数据。多位与会嘉宾认为，随着汽车电动化、智能网联化的推进，芯片与汽车产业正迎来携手共赢的机会。
多位业内人士认为，汽车电子被视为继手机之后的半导体产业新风口，当前国内汽车电子自给率还比较低，增长潜力较大。目前，士兰微、国芯科技等多家公司车规级芯片已经出货，多家汽车芯片概念股披露了车“芯”新进展。
汽车芯片需求快速增长
“由于芯片短缺，今年上半年中国汽车可能将减产137万辆?！倍杂谄敌酒慕羟?，上汽集团规划部总经理潘吉明深有体会。他表示，长期看，随着智能网联汽车发展，汽车用芯片的量还要增加，建立车规级芯片体系是支持中国汽车长足发展的基础。
对于汽车芯片的增量空间，天风证券电子行业首席分析师潘暕表示，预计汽车电子占整车总成本的比例将不断增加；对应价值量上，2020年全球汽车芯片价值量为339亿美元，到2035年将达到893亿美元。
看准机遇，本土芯片公司积极进军汽车芯片领域?；蟀氲继宸⒄构婊孔芫硗趸越樯?，在车规级芯片解决方案上，华大半导体在安全芯片、功率器件、控制芯片、驱动芯片、电源芯片等领域均进行了布局。其中，碳化硅二极管累计出货超过500万颗、碳化硅MOS小批量上车应用、IGBT装车超过数十万台，控制芯片、驱动芯片、电源芯片装车量分别接近500万台、20万台、10万台。
潘暕认为，随着汽车智能化提升，算力推动主控芯片高速增长。在功率半导体方面，燃油车功率半导体单车价值量约87.6美元，新能源车则高达458.7美元，功率半导体将成为价值量增长最快的板块。模拟芯片覆盖车身、仪表、底盘、动力总成及ADAS等应用场景，单车价值量将达到200美元。传感器方面，图像传感器、毫米波雷达、激光雷达融合方案将成为主流。L2级别汽车预计会携带6颗传感器价值约160美元，L5级别则将提升至32颗价值达970美元。随着智能网联汽车推动汽车存储革命，汽车将成为存储器步入千亿美元市场的核心因素。
对于发展汽车芯片，秦舒表示，抓住机遇发展好本土汽车芯片，必须做到超前布局、重点突破?！按哟称档叫履茉雌?，中国汽车电子是换道超车?！币晃焕醋云敌酒痰募伪鼋ㄒ?，在发展汽车芯片的新路上，要从整个系统的角度考虑，进行上下游协同发展。

中国企业开始行动
面对汽车芯片这个火热且高速成长的赛道，我国集成电路企业必须直面可靠性、安全性门槛。概伦电子副总裁刘文超说，汽车需要承受高温、高寒、潮湿等苛刻环境要求，对于抗震动、抗冲击、一致性要求极高，需要使用车规级的电子元器件，并形成一系列“地狱级”的车规级检测认证标准?！氨热绻ひ导缎酒?，要求在零下10摄氏度至零上70摄氏度环境下保持性能稳定，但车规级芯片要经历零下40摄氏度至零上155摄氏度的环境；对于可容忍故障率，消费级芯片小于200PPM（百万分之一），工业级芯片小于10PPM，但车规级芯片为零?！?br/>天风证券研究部电子行业首席分析师潘暕认为，中国汽车电子的市场规模、成熟制程，以及新造车势力，共同推动了中国在全球汽车半导体产业中换道乃至弯道超车机会。
国内汽车“链主”企业已经有所行动。上汽集团规划部总经理潘吉明坦言，上汽集团当前应用了11大类1600款汽车芯片，其中九成以上需进口。但为持续提升车规级芯片自主率，上汽集团已做好了高算力、高规格芯片及车规制造等重点领域的攻关规划，并已战略投资约30家芯片上下游企业。
上汽集团还观察到，国内芯片供应商有多个痛点，如缺乏上车验证机会?！拔?，我们定期推出一款新能源车型作为上车验证平台，并形成常态化机制?！绷硗?，芯片企业的流片费用高，且必须依托于晶圆制造企业，而晶圆厂紧张的产能中往往很难挤出时间来满足汽车芯片企业需求。潘吉明说，为此，上汽集团正考虑发起汽车芯片工程中心，提供小批量的试制线，帮助中小的车规级芯片企业来解决晶圆制造问题，初期将提供月产能1000片的单机台完整工艺线?！拔颐腔乖谕贫闪⒌谌狡敌酒觳馄教?，预计2027年前建成，建立支撑车规级芯片研发、测试、认证公共技术服务平台，也希望更多主机厂加入进来?！?br/>对接交流会由苏浙沪皖四地工业和信息化主管部门指导，由上海市集成电路行业协会与苏、浙、皖三地半导体行业协会、上海市交通电子行业协会等单位主办。另据市经信委一级巡视员傅新华介绍，今年前三季度，克服疫情困难，上海汽车电子仍实现了超过15%的增长。

先进工艺将是未来争夺焦点
麦肯锡的一项分析表明，使用90nm及以上工艺节点制造的汽车芯片将在很长一段时间内保持短缺，因为大多数OEM仍然不愿意升级其芯片，因为他们必须面对更换设计和认证的高成本，包括新芯片所需的安全测试。
麦肯锡估计，到2030年，90nm及以上汽车芯片仍将占汽车芯片总需求的67%，其全球供应量将在2021-2026年期间达到5%的复合年增长率，这表明此类芯片在未来几年仍将保持供应紧张状态。
汽车供应链参与者正在将先进工艺的芯片整合到新车型中，这涉及全面的新设计、认证和批量生产，从而改善汽车芯片严重短缺的局面。
通常，美国、欧洲、日本和韩国的主流汽车制造商需要3-5年的时间才能为传统车型设计、测试和验证新芯片，并且他们将逐步走上为传统车型和新电动汽车采用新工艺芯片的道路。比如：像特斯拉这样的电动汽车制造商在设计新的电动汽车芯片方面拥有更高的灵活性，并且更愿意采用更先进的工艺节点。

那么，如果汽车制造厂采用先进的工艺节点需要克服哪些困难？
成本飙升。手机采用先进制程是为了更好的性能，在保证功耗、发热在允许范围内的性能表现。但汽车的使用场景相对固定，基本上就是简单地显示车辆信息、设置、地图、音乐、视频等场景，对芯片性能要求相对不高，且汽车内部有着广阔的空间，芯片面积不用太过于限制，芯片发热也不用担心，车辆内部有足够的空间给芯片添加更高规格的散热部件，控制芯片温度；功耗自然也不是问题，芯片那点功耗在汽车本身的耗能面前可以说是微不足道。
采用先进制程的技术需要面临风险和成本压力，除去制造成本之外，5纳米和3纳米都增加了新的可靠性挑战，飙升的成本确实令汽车应用无法承受其重。
车规级认证时间长且困难。在汽车这样的热、振动和其他物理效应所致应力不能完全预测的应用中，挑战变得更加复杂。在服务器机架中，如果内部温度过高，个别服务器可以将负载转移到其他服务器。同样，如果一部智能手机被放在高温的车里，超过一定温度它就会关机，直到温度降到预设的极限以下才能重启。汽车内的热量会对从内存延迟到电路老化加速等所有方面产生很大影响，需要对芯片进行车规级认证。
从产品设计、流片、封测、车规认证和打造算法工具链，到功能安全认证，自动驾驶软件包开发再到完善支持行业生态，这是一个车规级芯片需要经过的完成流程。
在芯片设计阶段，一个车规芯片在设计之初要符合很多相应的流程认证。比如设计阶段就要过设计流程的认证，人员的认证，包括服务器都是有比较严苛的要求。在样片到量产之间，还要经过复杂的认证，包括功能安全专家认证、功能安全流程认证和产品认证，这个周期可能还需要两年的时间。
早期失效率测试就需要八百多颗芯片，而整体测试流程大概在半年，如果有失效可能需要从头再来，一个认证在顺利的情况下至少需要一年的时间，如果中间一些问题可能要重新做测试。现在汽车行业芯片追求的失效率是零，一百万的芯片失效率是零，这是相当严苛的条件。而消费类或者在工业类芯片的失效率，都是几百上千的指标。但通过车规验证的芯片才能上车，这个周期是无法跳过的。

当然，这并不是车企不追新的全部，因为有时候车企们也无法追新。
供应商的限制。大部分的汽车芯片并不是车企们自产，而是由供应商提供，这属于车企无法控制的一部分。比如在2020年这个时间节点，英伟达能提供量产的最好的高性能自动驾驶芯片是采用台积电12nm工艺打造的Xavier，而这时候的电脑显卡、手机处理器基本普及7nm工艺。12nm属于相对落后的制程工艺。另外，从供应商交样给车企们做匹配到实际推出也需要一定的时间，而车企开发新车型也需要提前准备。如果开发新车型的时候新工艺芯片没有面世，那也有可能会错过第一批新工艺芯片。