我有一个问题想问兄弟们，你们认为国产汽车可以完全不用美国芯片吗？
上月初，美国政府宣布对美实施新一轮出口限制，将140多家中国企业列入黑名单，禁止购买各类美国半导体产品。
第二天，我们国内四大行业协会集体发表声明，对美国的限制表示坚决反对，并表示美国芯片产品和供应链现在不可靠，建议谨慎购买。
这样的攻防组合，火药味很浓，看起来很清爽，不过乍一看，很像高通或者英伟达吧？汽车上很多芯片好像都是美国品牌，大家都在用。难道真的是可以扔掉的东西吗？
我先给大家测试一下，汽车用的是哪些芯片？你肯定会说，这不简单，高通和英伟达，对吧。
但实际上，这两者只是所有汽车级芯片的两个非常小的分支，因为汽车上几乎所有的功能，包括可见的和不可见的，都离不开芯片的参与来实现。 。
因此，车规级芯片不仅种类和用途很多，而且一辆车需要大量的芯片。在一辆纯电动汽车中，总共会有3000多个甚至4000多个各种芯片。即使是早年电子系统比较简单的燃油车，也要使用700到800颗芯片。
虽然看起来很复杂，但车规级芯片根据用途大多可以分为以下四种类型：计算和控制芯片、电源芯片、传感器芯片和其他芯片。
让我们解释一下他们的作用。
首先是计算和控制芯片。根据复杂程度，可以进一步分为几个分支：
最常见、结构相对简单的是微控制器MCU，负责控制汽车上的各种硬件。比如车窗、空调、电瓶电机、刹车都是比较简单的功能吧，都有相应的MCU。来控制。
比MCU先进一点的是SoC，即片上系统。它具有更高的集成度和更强的性能，同时还负责需要更大计算能力的任务，例如大家熟悉的汽车芯片。
更高级一点，现在很多有轨电车拥有但燃油车基本无法接触到的就是AI芯片，它主要用来运行智能驾驶系统中的AI模型，需要比较大的算力。 Orin 和华为 都属于这一类。
第二大类芯片称为电源芯片。
它们的功能会比较简单，主要用来执行与电源和电路相关的功能，例如电流在直流和交流之间来回转换、调节电路中的电压和电流等。
新能源汽车的许多与电力相关的部分，如逆变器、电控系统、DC-DC转换器等都需要功率芯片。很多车企都在谈论的碳化硅材料，就是用在功率芯片上。
然后是传感器芯片。因为汽车上的传感器种类很多，比如摄像头、雷达、惯性传感器等。为了提高系统的集成度和可靠性，传感器本身一般与信号处理芯片甚至输出控制芯片组合在一起成为传感器。芯片。
至于其他芯片，有一些非常详细和复杂的芯片，比如用于与车内各个部件通信的通信芯片、用于存储各种信息的存储芯片、用于加密和验证关键数据的安全芯片等，我这里不再赘述。
总之，正如我们之前所说，汽车中任何涉及电信号或信息处理的部分都必须依靠汽车级芯片来处理信息并发出指令。
那么在这么多类型的汽车级芯片中，美国企业的地位如何呢？
你肯定会说还用问，肯定是垄断！确实，在高算力SoC和AI芯片方面，高通和英伟达这两家美国公司基本上已经包揽了，而且在很长一段时间内，没有人能够撼动他们的地位。
但在这之外的其他市场，美国企业的全球市场份额其实并不是很高，甚至有点低。
以汽车中芯片数量最多的MCU为例。 2023年，在全球汽车级MCU市场，英飞凌、瑞萨电子、NXP、意法半导体、 的市场份额将超过90%。中国也类似，90%的份额都被巨头吃掉了。
但在这里，英飞凌来自德国，瑞萨来自日本，恩智浦是飞利浦的衍生品，总部位于荷兰，意法半导体是意大利和法国的合作公司，只有来自美国。
即使范围从汽车级芯片扩大到上游汽车级半导体，2023年美国德州仪器也仅占全球市场份额的不到十分之一。
你觉得美国公司就是这样吗？确实，我不需要你的芯片。为什么我不换成另一个芯片呢？
是啊，但最终我们还是没有摆脱对海外公司的依赖，不是吗？
为了避免陷入困境，我们的车规级芯片产业还是要朝着自主可控的目标迈进。我想这也是四大协会表态背后的潜台词。
那么以目前国产车规级芯片的水平，我们是否有可能完全替代进口产品呢？
为了回答这个问题，我们采访了多位行业专家。
嗯，大概的答案大家应该都能猜到。国内替代是可能的，但是非常非常困难。
由于国外芯片公司起步早、经验丰富，现在不仅拥有大量性能和质量稳定的产品，甚至在芯片开发工具上也具有垄断地位。国内企业要想摆脱他们的影响，基本上就和我现在想吃苹果一样，但只能先种苹果树。
可以吃，但是要等。
M哥是一名为汽车公司开发硬件的工程师。他表示，日常工作中最常见的车规级芯片就是英飞凌这样的海外产品。国内也有产品，但应用场景比较低端，性能也只是够用。
至于为何差距如此之大，M表示，国内芯片厂商面临的最大问题是缺钱、缺时间。
毕竟，想要不受西方工业的影响，自己白手起家，不仅要从巨头公司偷菜，还要投入巨大的时间和金钱成本进行研发和验证。
这里的验证其实就是我们常说的车规级认证，因为车规级芯片并不比手机、电脑上的消费级芯片好。它们不仅工作条件恶劣，而且还必须考虑与其他组件的电子兼容性。获得这个认证就等于告诉车企我的芯片可以用在车上，不用担心损坏，可以放心购买。
M告诉我们，他承接的大部分项目都有明确的整车级认证要求，但国内能够获得高级别认证的产品并不多。核心原因其实是周期长、投资大，小企业根本无法承受。
例如，用于验证汽车级芯片能够承受多少温度测试的AEC-Q100，一长串测试总共有42项。评价结果也将从宽松到严格分为四个等级。
最高等级为 0 级，要求芯片在负 40 度至正 150 度的温度范围内运行。严格的？严格，远高于消费级和工业级标准。唯一比它更严格的是军工级。为了满足认证要求，企业往往需要花费1-2年的时间。
但仔细想想，这只是看看它能承受什么温度。其他方面如设计、工艺、安全性等都需要进行测试。
总的来说，车规级MCU从设计到量产通常需要3.5到5.5年的时间。如果想成为车企的供应商，就必须保证未来5-10年的持续供应和OTA升级。能力。
英飞凌、恩智浦等领先企业起步早、规模大。别的不说，他们产品的整车认证基本都是0级和ASIL D，都是极高的等级。 ，产品种类繁多，技术成熟。
相比之下，国内企业的认证产品并不多，技术和供应能力与这些巨头相比并不具备任何优势。除了依靠较低的成本和价格攻占一些低端份额之外，基本上没有进一步的突破。空间。
而这会形成一个更难受的恶性循环：
由于技术壁垒，该市场难以进入。现有企业很难获得足够的销售额和利润来支持研发。尚未或准备进入市场的企业看到市场空间如此之小，研发投入也没有相应的回报。也很难有冲击豪门地位的积极性。
其结果是质量和性能仍然不如进口产品，市场份额仍然无法提高。
当然，还有一个令人窒息的情况，那就是我们国内企业即使有技术、有资金，但开发高工艺、相对高端的汽车级芯片仍然有一个障碍，那就是EDA工具。
那么什么是EDA？芯片设计实际上就像建造一座大楼。在正式开始施工之前，建筑师首先要使用CAD等工具在电脑上进行绘图和建模，然后放入模拟软件中，提前看看自己的设计是否存在漏洞和问题。 。
芯片量产前，需要经过不断的调试，逻辑、布线、时序、安全可靠性等均通过仿真验证。只有没有问题才可以投放市场。这个过程需要用到一系列的EDA，即电子设计自动化工具。
美国公司几乎垄断了EDA的全球垄断。
目前，全球EDA工具市场只有三巨头：、Kaden和西门子EDA。这三兄弟加起来占据了80%的市场，仅国内市场份额就超过70%，自2018年以来没有任何变化。
三兄弟中的两个大哥都来自美国公司。
然后我说我要打破这个垄断，我不能不用他们的软件进行验证吗？这很难。
因为这三兄弟成立的时间很早，基本上是在20世纪80年代。几十年来，他们不仅积累了大量的经验，还创造了自己的生态。他们可以从前端设计到后端实施提供帮助。你做吧，各有各的优点。即使你不用它们，一时半会也很难找到相应的替代品。
更无情的是，这三兄弟还与台积电、三星、英特尔等全球几大晶圆代工厂有深度合作，让他们的EDA工具能够尽快适应最新工艺。只要客户想要使用代工厂的先进制造工艺，就必须使用这三兄弟的EDA工具。
M哥的公司之前一直使用凯登的软件进行开发，直到后来被列入了老梅的名单。结果，它无法使用适应最先进工艺的EDA工具，无奈转而使用较低工艺流程。 ，甚至是盗版软件。
相对而言，对先进制造工艺要求不高且与汽车级功率芯片相关的汽车级功率半导体行业情况稍好一些。
我们的另一位受访者老高是国内一家汽车半导体公司的中高层管理人员。
他告诉我们，与其他制造工艺相对较高的芯片相比，IGBT等功率半导体基本上不存在很高的技术壁垒和瓶颈。国内企业只要愿意投资，就能做出像样的产品。
市场数据其实也说明了这一点。去年，中国企业国内市场份额超过外资企业，包括比亚迪半导体、中车时代、思达半导体等。因为新能源汽车这几年发展非常迅速。 ，市场份额也在稳步增长。
但在老高看来，国内汽车级半导体产业想要健康发展仍面临很大障碍。
但这种阻力并非来自技术，而是来自整体竞争环境。
他介绍，由于中国新能源发展迅速，不仅车企需求巨大，而且也有很多新企业进入市场。随着时间的推移，竞争格局也会发生一些变化。
比如，在与很多车企沟通时，老高经常被问及，产品不仅高于国际大厂的标准，而且价格也更低。但一味压低价格只会降低供应商对质量的把控，导致一些产品在没有完成整车级质量控制的情况下流入市场。
他还告诉我们一个非常不自然的情况。有些企业为了获得认证、省钱，会在认证机构和流程上做手脚。他们要么没有按照标准程序完成所有测试，要么使用最高质量的产品。如果有一个好的批次被认证了，那么降低后续供货的标准，其实就是聪明的做法。
我们还询问了半导体行业的其他资深人士，证实了这种情况的普遍性。他们表示，这种情况确实存在，但对于想要健康发展的企业来说，这种牺牲质量换取低价的模式会损害品牌声誉。它是巨大的。
但这也需要企业有足够的议价能力，能够告诉车企，我的产品足够好，我不会降价。
然后这又回到了公司的规模和持续供应的能力。老高告诉我们，与拥有深厚研发和制造经验的国际巨头相比，国内企业基本没有议价能力。很多企业最终被迫走上了低价之路。
他无奈地说：“到处都是阻力。”
所以和很多其他行业的国产化一样，我们要在短时间内完全摆脱美国和海外企业在汽车芯片方面的影响，确实是非常非常困难的。
但仅仅因为它很困难，并不意味着它不需要做。更不用说之前发生过的巴以之间的BP机器安全事件了。在采访前几位兄弟的过程中，有两个故事让我印象非常深刻，让我觉得国产替代一定要做。
首先，当芯片产品出现Bug时，海外企业无动于衷，解决问题的态度非常被动。购买量较低的公司往往不得不等待下一代产品更新来消除错误。而国内供应商只是说说而已，出现问题就积极解决，甚至邀请客户参与新产品的研发。
合作模式显然更加健康。
其次是芯片设计软件EDA工具。虽然几位兄弟表示自己几乎没有使用过国内厂商的EDA工具，但在操作海外EDA工具时，由于操作界面的语言障碍，只需学习软件即可。实现该功能需要花费很大的精力。澪哥说，他曾经得到一本全中文的操作手册，他感动得流下了眼泪。
总之，国产芯片的替代绝对是一个大趋势，我们也都看到了它的好处，不仅对于自主可控，对于国内经济发展也有好处。然而种种因素，让这条路走得并不好走。想要走得好，各方面的努力缺一不可。
例如，中国已经成立了小型芯片联盟，计划通过更先进的封装和集成技术，以多芯片解决方案取代传统的单芯片解决方案，以降低高算力芯片的生产和使用成本，也在一定程度上帮助国内企业发展。 。
我什至听说华为现在正在开发自己的EDA工具系统。真的是从零开始的自研。
就像靠政策激励成长起来的新能源汽车产业一样，从国家到地方乃至企业层面，针对汽车级芯片发展的软硬政策不计其数。龙头企业引领行业。在前行的同时，我们推动行业从后面向前发展。
例如，我采访的几个人提到，他们在做项目时，对汽车级芯片的国产化率有严格的要求。例如，30%的芯片供应商必须是国内的。而这个政策确实是有效的。过去几年，国内越来越多的供应商达到标准，国产化率稳步提高。
虽然还远未取代国外企业，但至少已经有了一些改善的迹象。
但就像当年很多欺骗补贴行业的新能源车企一样，国内车规级芯片行业还处于比较初级和混乱的状况，良心企业和黑心老板鱼龙混杂。如果你想真正进入一个健康的循环，可能真的很难。距离淘汰赛还需要很长时间。
万事开头难。让我们给中国企业更多的时间和耐心，等待幼苗长成参天大树的那一天。
点击此处观看视频版本⬇️
作词：致命空枪
