半导体供应链重塑，国产汽车芯企的鏖战

当前，全球消费电子市场趋于饱和，行业砍单声绵绵不绝，无论曾经多么“一芯难求”的消费电子芯片，似乎如今都逃不过降价的命运。

恰逢其时，在智能化、电动化和网联化的趋势加持下，汽车已成为“轮子上的数据中心”，汽车半导体用量迅速提升，接过消费电子的接力棒，成为半导体市场的主力军。

尤其是随着ADAS和自动驾驶技术的兴起，智能汽车对于计算和数据处理能力的需求暴增，推动着汽车半导体细分产品快速迭代升级，尘封数十年的汽车芯片市场格局逐渐被打破，在巨头环视的车载芯片赛道，“中国芯”终于拿到了来之不易的入场券，纷纷推出自研芯片产品并商业化落地。

追溯产业链来看，智能电动汽车硬件的三个基本要素为电芯、功率芯片和高算力芯片，这是三根最基本的柱子。

聚焦于此，围绕当下火热的车规级大算力AI芯片以及SiC功率器件，在第二期“硬核中国芯·供需交流会”中，芯师爷特邀芯片原厂嘉宾黑芝麻智能的产品市场经理额日特、泰科天润应用测试中心主任高远，和终端厂商嘉宾利龙集团采购课长欧小琴、电控系统研发部部长谭伟做客直播间，一起探讨，我国崭露头角的本土汽车芯片企业，该如何跑赢赛道？

车规级大算力AI芯片

车厂核心诉求

无论开车与否，大众对自动驾驶已不陌生。近年来，自动驾驶的普及以肉眼可见的速度加快，根据1月12日工信部数据，2021年新能源汽车销售352.1万辆，其中搭载组合辅助驾驶系统的乘用车新车市场占比达到20%。而两年前，L2级辅助驾驶的渗透率仅为3.3%。

相伴而生的，是汽车「大脑」自动驾驶AI芯片需求大幅提升，现阶段L2级别自动驾驶计算量已达10TOPS，L3级别需要60TOPS，L4级别算力将超过100TOPS。

“现在我们能看到，有些车型的AI算力达到了100TOPS左右，这个是比较高端的车型，随着算力的进一步普及，2025年AI算力估计可以达到500TOPS，2030年超1000TOPS算力的芯片将装车。在此升级过程中，仅依靠CPU的算力与功能早已无法满足需求，自动驾驶是一个系统，支持不同的传感器需要更完整的算力，需要推出将CPU、GPU、DSP以及FPGA、ASIC等通用/专用芯片异构融合的SoC方案。”黑芝麻智能产品市场经理额日特表示。

“很长一段时间内，整个行业还是通过硬件的堆叠和软件的OTA升级来实现更高级别的自动驾驶，实际上大算力车规级芯片的落地，绝不是一个简单的算力的加成，而是要让系统计算能力更加平衡、芯片和软件更加紧密地结合。”额日特进一步指出。

“对此，黑芝麻智能针对智能驾驶的需求自研了ISP和NPU这两个核心IP，来打造一个大算力平台，这两大自研核心IP加筑了黑芝麻智能在芯片设计中的优势和竞争力。”

过去的几十年里，在汽车电子芯片领域，主流供应商以欧美和日本厂商为主，外来者鲜少打破此格局，“现阶段国产车规级芯片怎样打破国外厂商垄断的格局？” 针对利龙集团电控系统研发部部长谭伟的提问，额日特认为：

“传统燃油车的芯片数量约在500至600个左右，但是随着自动驾驶、新能源等功能的增加，现在高端汽车的芯片数量约在1000至2000个左右，且种类多、细分型号多，叠加国际紧张形势，这给国产芯片企业带来难得的发展机遇。”

碳化硅需求爆发

电动汽车的电驱动主要由电机、减速器和控制器三部分组成，电机中最关键的是电机控制器，而电机控制器中最核心的是IGBT功率控制模块。

而比IGBT性能更领先的第三代技术便是碳化硅（SiC），SiC是一个比IGBT更先进的控制器芯片，能够承受更大范围的电压、更大的电流，且体积更小、开关损耗更低，省电的同时工作频率也更高。

在新能源汽车、光伏等市场需求带动下，全球碳化硅市场正在快速成长。法国市场调研机构Yole统计，2021年碳化硅功率器件的市场规模约10亿美元，预计到2025年将超过37亿美元。在需求的拉动下，国内碳化硅全产业链正在快速突破中。

图源：泰科天润演讲PPT截图

针对碳化硅的火爆，泰科天润应用测试中心主任高远从碳化硅产业链做了介绍，“碳化硅市场产业链主要分为晶圆衬底制造、外延片生产、碳化硅器件研发和封装测试四个部分，其中碳化硅衬底是产业链的核心区域，碳化硅外延片和器件制造同样是市场成本的主要贡献者。封测分为封装和测试两个部分，是芯片和器件完成制造后进行性能试验的重要环节。”

目前，碳化硅行业呈现产能供给不足，对此，高远表示，“碳化硅产品从生产到应用的全流程历时较长。晶体生长过程繁琐，晶圆切割困难，此外，碳化硅外延的质量对器件性能影响较大，其材料具有高品质的需求。”

利龙集团采购课长欧小琴从成本出发，针对我国碳化硅产业链比较完整，但成本依然高居不下的现状提出问题，高远指出：

“第三代半导体迎来广阔的下游应用领域和场景，国内产业链尽管快速进步，但依然存在明显‘短板’，衬底和外延是最大掣肘，较高的材料成本限制了碳化硅的快速普及。因此，泰科天润紧跟材料发展，贯通了公司在碳化硅晶圆材料、器件批量化生产供货、下游规模化应用的全产业链链条协同。”

泰科天润是国内较早入局SiC功率半导体的IDM企业，拥有4英寸和6英寸两条SiC晶圆产线，其六寸碳化硅芯片项目第一期主要建设年产6万片6英寸的碳化硅功率芯片量产线，已经于去年批量交付市场，今年4月订单破亿！

结语

从SiC器件和车载AI芯片的发展形势，我们可以看到电动汽车乃至智能汽车的到来，给半导体供应链带来了新的转变。

庞大的市场空间，良好的发展环境，前瞻性技术的背书，“海阔凭鱼跃，天高任鸟飞”，在国内车厂的本土供应链体系中，国产供应商正发挥越来越重要的作用。