跨界联动 芯片不“荒”

“我国汽车工业发展一直‘缺芯少魂’，车规级芯片国产化的自主率低，很依赖进口。”在9月15日举办的2021年第三届世界新能源汽车大会的“车规级芯片技术突破与产业化发展”主题峰会上，国家新能源汽车技术创新中心总经理原诚寅直言，在新能源汽车发展过程中车规级芯片面临着巨大挑战。

去年年末，因新冠疫情影响，全球汽车芯片短缺，汽车行业遭受重创，这再次引起行业对芯片自主的高度重视。 “车规级芯片技术突破与产业化发展”主题峰会上，来自国内外政产学研等专家、企业家代表就汽车产业变革对芯片的机遇和挑战、智能汽车发展对汽车芯片的要求，以及自主汽车芯片产业化发展路径等问题展开交流探讨。

无芯片 不未来

车规级芯片，即适用于汽车电子元件规格标准的芯片，是未来智能、电动汽车的“大脑”。

据预计，到2030年，汽车电子成本占整车成本的51%，汽车电子市场规模将超过8000亿元。随着汽车向电动化、网联化、智能化方向发展，芯片已经成为支撑汽车产业转型升级的关键，汽车与芯片的深度融合正打造“云”与“新”的产业生态。

“车规级芯片作为汽车产业核心关键零部件，决定着中国未来汽车市场的走向，是必须自力更生解决的‘卡脖子’问题。”原诚寅说。

原诚寅作《中国汽车芯片产业生态建设实践》报告

他总结汽车芯片产业规模时表示，我国进口芯片率为90%，关键系统芯片全部为国外垄断，其他车身简单电子系统自主化率刚过10%。

“国家对未来自主品牌汽车芯片自主化率要求高，这也意味着市场是巨大的。比如新能源智能车单车芯片从传统车的300～400美元，能快速提升到1000～2000美元，但中国能占多大的市场份额是我们所面临的问题。”原诚寅说。

嘉兴斯达半导体股份有限公司董事长沈华也指出，功率半导体器件是新能源汽车电机驱动系统的核心零部件，对整车的性能、可靠性和成本有重要影响。

沈华作《车规级功率半导体芯片技术与产业化》报告

“目前来看，新能源汽车是我国非常明确要发展的战略性产业。新能源汽车的企业产品定位越来越高端，更多企业将在高附加值的市场展开争夺。”原诚寅表示，由于智能需求，车联网、自动驾驶创业型企业反而在芯片研发方面冲在前面，而对整个汽车芯片产业而言，拥有足够的工艺积累，才能达到车规级高安全性、高可靠性、高适应性、高稳定性的需求，要慢下心、静下心，认真干10年。

融合技术 寻最高性价比

芯片相关技术关系到未来自主品牌汽车芯片自主化程度，这是与会专家最为关注的问题。

沈华表示，车规级芯片对技术有4个要求，一是高电压等级，需要800V快充；二是高效，提高续航里程；三是高可靠性；四是高功率密度，降低体积及成本，这是当前和今后的方向。

芯片研发拼的是工艺。曾经IGBT（绝缘栅双极型晶体管）一直统治着高压功率应用市场，近年来，碳化硅因尺寸、效率等优势开始逐步进入市场。

“由于碳化硅材料耐高温高压、高效、高频的特性，使得碳化硅器件可以显著降低主逆变器的损耗。在相同的功率下，采用800V碳化硅的主逆变器，整体损耗可以降低69%，折算到每公里的电耗上，可以降低7.6%。”英飞凌科技大中华区高级副总裁、汽车电子事业部负责人曹彦飞解释了碳化硅的优势。

基本半导体株式会社汽车级功率模块研发总监蝶名林幹也认为，碳化硅材料是下一代功率半导体器件的理想原材料。为了充分发挥其优势，结合碳化硅的高结温、高电流密度、低热阻特性，必须采用新型耐高温、高可靠性的封装材料和低杂散电感封装工艺，特别是烧结银封装技术配合铜线铜箔的封装技术。

蝶名林幹也作《新能源汽车SiC模块发展现状》报告

碳化硅之所以尚未成为市场主流，在于其成本。沈华说，如果成本越降越低，碳化硅就会越用越多，只是它目前还不会降到IGBT的市场价格。然而，如果IGBT的成本越来越低，或者有技术突破，IGBT也会继续用下去，“我相信今后在不同的情况会用不同的器件。”

曹彦飞认为，当下，电动汽车关注的重点是续航里程、高功率密度以及系统综合性价比。在电池装配较多的高端车型的驱动轴上，更多采用碳化硅，以增加续航里程；而在辅助驱动轴上，由于其主要应用于急加速的情况下，主机厂则更倾向于采用IGBT，以控制成本。

“硅基方案和碳化硅方案将长期共存，来实现传动系统的最佳性价比。”他说。

曹彦飞作《更环保、更安全、更智能的汽车半导体发展之路》报告

行业联合 未来可期

在新能源汽车中加速导入智能驾驶技术，促进了零部件软硬件服务体系重构、电子电气架构升级，加速了软件定义汽车的到来和汽车工业生态的重构。

与会者热情高涨

在原诚寅看来，芯片行业是一个强绑定的供应链体系，行业壁垒比较高。

他对整个汽车产业链条进行分析梳理时发现，新品拿到主机厂无法快速上车，芯片企业还需要完成质量管理体系流程，“一款芯片一般需要 2～3 年完成车规认证并进入整车厂供应链。一旦进入之后，一般拥有长达 5～10 年的供货周期。而一个产品开发需要3～4年，产品寿命周期是10年，还有10年备件时间，这对芯片企业提出了更高的要求。”

一块小小的芯片能够真正应用，需要全产业链齐心协力。

2020年9月，中国汽车芯片产业创新战略联盟成立，就是建立从行业标准、关键技术攻关、核心芯片研制，到产品评测认证，再到最后实车验证的全生命周期业态，带动产业链上下游、产学研用等形成联动，打造跨界融合、共生共赢创新的产业生态。

“解决芯片‘荒’的问题，需要大家的恒心和毅力。”原诚寅为大家提振信心，“我们要齐心协力打通自主汽车芯片上车应用通道并进入产业供应链，实现国产替代。同时，参与国际汽车芯片标准体系建设，让中国体系更多地与国际接轨。”

来源：中国科协信息中心