摘要：在当下新冠疫情和国外芯片技术封锁的大形势下，我国半导体行业既迎来了巨大的挑战，也迎来发展国产自主化芯片的契机。中国是最大的汽车产销量国家，无论从产业升级还是民族复兴的角度，在汽车级芯片方面都大有可为。

关键词：汽车半导体、汽车电子、MCU、新能源汽车、自动驾驶、集成电路、芯片。

1汽车及汽车半导体行业现状

中国汽车工业协会发布的统计数据显示，2020 年我国汽车产量为 2522.5万辆，销量为2531.1万辆，同比去年分别下降了近2%，下降幅度却比去年分别减少了5.5%和6.3%，我国的汽车产量和销量连续12年高居全球第一。在全球爆发新冠疫情的前提下，全球大部分国家的汽车产销量严重萎缩，我国汽车产销量却仍然保持着良好的态势，这充分体现了我国汽车产业的强大恢复能力和中国经济的强大韧性。预计2021年汽车销量有望超过2600万辆，同比去年增长4%。

根据 The Boston Consulting Group 预估，2020—2030年，全球汽车/电动车销量年均复合增长率将约为 1%，而2030年全球总汽车销量将增加至1.09亿辆，但以汽油、柴油等传统燃料为燃能源的汽车将被各种形态的电动新能源车来取代。未来10年，随着消费者从传统能源车转换成新能源电动车的需求不断扩大，并且随着消费者对行车智能体验的需求不断增大，我们预期全球汽车半导体市场仍将迎来大幅地增长，超过20%的复合增长率是未来15年有望达到的，远高于市场预期低于10%的增长。即使在 2020年全球纯电动车的市场占比连5%都不到，但挪威在五年内将全面禁售燃油车，其他主流国家也计划在2030—2040年全面禁售燃油车，因此可以大胆猜测：到了2035年，全球新型车辆的发布将超过50%为新能源车辆。特别值得一提的是，全球十大传统车厂目前仍没有放下燃油引擎技术的包袱，加之缺乏领先的电力驱动技术和优良电池技术，反而失了先机，将难以对抗新兴电动车。

1.2汽车半导体现状

2021年，受疫情影响，私家车作为较公共交通更加安全的出行方式，引起了车市的复苏，这超出了大部分厂商的预期;国际主要的晶圆厂对疫情影响的错误预判，减少了产能，上游的减产使得全球半导体的总体产能出现不足;加之蓬勃发展的消费电子产业严重挤压汽车业的产能，使得“缺芯”的状况雪上加霜;此外自然灾害也不期而至，美国得克萨斯州暴雪天气、日本福岛地震，这些非可抗力因素导致一些晶圆工厂停工、停产，这也就造成了半导体供应链“芯痛”现象愈演愈烈。汽车行业在这些因素下受到的影响首当其冲，成为此次全球最“缺芯”的领域。而最为惨痛的是，“芯痛”带来的影响对汽车产业产生的链式反应也是环环相扣的，汽车供应链的“准时供应”被硬生生打断，大众、福特、丰田、日产等多家汽车制造商被迫采取停产、减产等措施。据波士顿咨询旗下智库Inverto统计预测，汽车芯片的短缺对于汽车产业的影响仍将持续半年甚至三个季度。

目前汽车半导体的生产制造都由国外品牌控制，国内车用半导体占有的市场份额微乎其微，甚至不足1%。国内 MCU、 IGBT、计算芯片等高端的芯片占有率更是基本可以忽略不计。遗憾的是，国内数千家半导体设计、生产公司的目标没有放在车用半导体上，逐利的他们把精力都放在更容易產业化的低端消费类、工业市场上，通过相对较短的时间（3个月左右）出一款产品以杀价的形式迅速占有一定的市场份额，而很少有人布局，不愿意引入高端人才、投入更多金钱与时间放在高端产品的研发上。

中国作为现今世界上汽车最大的产销国，在新能源技术、自动驾驶技术悄然而至的今天，产业升级是必由之路，高端车用芯片的布局是当前国内最为迫切的需求，汽车级半导体迎来了供给端质变的契机，而中国汽车半导体也有望趁此良机大力发展而摆脱的国外封锁束缚。汽车电子技术日益成熟对半导体行业的最明显的影响将是需求的加速增长。在当前特殊的全球贸易背景下，大国博弈愈演愈烈，再一次提醒我们实现自主可控有多么重要。而在市场容量仅次于手机的汽车芯片领域，关键零部件更不能被国外“卡脖子”。

汽车半导体器件主要包含MCU（车用微控制器）、功率半导体（IGBT、MOSFET等）、传感器等等，而自动驾驶汽车所用的半导体器件还包含有ADAS、CMOS图像传感器、AI主控、激光雷达、MEMS等一系列产品。传感器领域博世排名全球第一，主要是加速度传感器、液位传感器、气压传感器、重力传感器和IMU，基本上都是MEMS传感器。英飞凌主要是磁传感器、电流、压力、雷达传感器和MEMS麦克风。安森美主要是图像传感器。Melexis主要是电流、速度、压力、磁、温度、速度、光学传感器。NXP主要是雷达传感器。

MCU领域NXP主要是动力传递领域，包括EPS、ESP、发动机管理、变速箱管理、车身、空调、车灯、钥匙和座椅领域。瑞萨主要是仪表、车机、发动机管理、电机控制和底盘，仪表和车机领域几乎处于垄断地位。英飞凌主要是ADAS、底盘、发动机控制、动力传递。ADAS领域几乎处于垄断地位。德州仪器主要是车身、照明、动力传递领域。MICROCHIP主要是车身和ADAS领域。

功率元件领域英飞凌主要是IGBT、MOSFET、驱动IC。意法半导体主要是SiC、MOSFET和驱动IC。博世主要是驱动IC、LDO。德州仪器主要是驱动IC和PMIC。安森美主要是MOSFET。

2汽车半导体刻不容缓国产替代需求

iSuppli公司调研报告称，在一辆汽车中所配备的MCU一般占所有半导体器件的约30%。而随着近些年新能源汽车的兴起、汽车产业电动化、网联化、智能化，这使得汽车电子化程度突飞猛进，单位车辆所需的MCU芯片已经达到300多颗，中国大陆一年使用的汽车级MCU芯片数量达到总数76亿颗之多。

美国伯恩斯坦研究公司预计，2021年全球汽车芯片短缺将造成多达450万辆汽车产量的减产。回到国内市场，中国汽车工业协会2020年2月9日发布的数据显示，1月，中国国内汽车产量和销量分别达到238.8万辆和250.3万辆，环比去年12月份下降15.9%和11.6%，表明汽车芯片供应不足已影响到生产节奏，预计全年将有40万辆的产能受到影响。根据IHS调研，短缺的部件与MCU有很大关系，而车用MCU芯片作为汽车电子系统内部运算和处理的核心，遍布汽车动力控制、车身控制、安全控制、行驶控制、信息处理等各个子系统，是汽车从电动化向智能化深度发展的关键。

目前国际半导体巨头仍然牢牢掌控着中国内地车用MCU的市场。据IHS调研指出，目前台积电生产制造的MCU约占全球汽车MCU市场份额的70%，全球MCU芯片供应排名前7的供应商占据98%的车用MCU市场。国内目前大概有100余家从事MCU的厂商。令人遗憾的是，约100个MCU厂商仅仅占据约5%的市场规模，其中大部分还集中在消费级和工业级领域，在车规级MCU市场中，中国内地生产的MCU的占有率微乎其微。同时近些年美国对于中国获得高端芯片围追堵截，并号召全球封锁中国：其他国家不得将使用了美国技术的高端芯片和高精端设备销售给中国，这是中国芯片之殇。

3 汽车电子未来发展方向

汽车电子是指汽车电子控制系统和各类车载电子信息网络装置以及汽车电力电子与电气驱动控制等。汽车电子是现代汽车技术发展的最主要驱动力之一。汽车电子无可厚非的成为内燃汽车、电动汽车、智能汽车的共性关键技术。当今，汽车工业是使用微处理器（MCU）最多的工业，汽车电子的发展有利地促进了信息产业的发展。汽车电子是电子信息技术与汽车传统技术的应用结合，可以分为车体汽车电子控制系统和车载汽车电子系统。目前，汽车电子技术已被广泛应用于汽车发动机控制、底盘控制、车身控制、故障诊断以及音响、通讯、导航等方面，显著提高了车辆的综合性能，使汽车从代步工具成为同时具有交通、娱乐、办公和通讯多种功能的综合平台。传感技术、计算机技术、网络技术的日益成熟，这些技术被广泛应用于汽车电子，这促使了现代汽车技术更加智能化，“人、车、环境”之间的智能协调与互动愈发频繁。汽车控制系统智能化体现在能够主动协助驾驶员实时感知、判断决策、操控执行上，其中“感知能力” 的获取依赖于传感器和互联网提供的驾驶环境信息，电控单元通过算法软件处理传感器信号，分析判断驾驶员的动作意图，分析车辆自身状态和驾驶环境，最终发出控制指令，执行层根据控制器的指令协助駕驶员操控汽车。汽车电子智能化这一趋势在自动驾驶系统中体现得尤为突出。近年来，国家层面关于汽车电子顶层设计政策出台密集，对车联网产业、智能汽车产业提出了行动计划或发展战略，其中 2018 年年底出台的《车联网（智能网联汽车）产业发展行动计划》明确指出到 2020 年车联网用户渗透率达到 30%以上，新车驾驶辅助系统（L2）搭载率达到30%以上，联网车载信息服务终端的新车装配率达到60%以上的应用服务层面的行动目标。2019年2月28日，交通部部长李小鹏表示将加强部际协调，和相关部委建立跨部门的协同工作机制，力争在国家层面出台自动驾驶发展的指导意见。陆续出台的汽车电子重磅政策不断催化行业发展，尤其是自动驾驶的发展有望在政策的保驾护航下迎来发展的新纪元。

由于汽车向着电动化、网联化、智能化方向发展，过去汽车的网络架构为多个ECU相连的分布式架构，特点是低带宽，扁平式网络，每个应用都需要一个模块，要实现今后汽车丰富的功能，需要布置很多模块，会导致汽车电子的可靠性下降响应速度降低、重复计算占用宝贵资源，为此汽车功能模块需要更集中、功能更安全、数据运算能力更高、信息更安全，进而要求芯片向着ASIC（Application Specific IntegratedCircuit专用集成电路）/SoC（System on Chip 片上系统）方向发展。

参考文献：

[1]陈鹏.成功应对疫情挑战，全年降幅收窄[J].汽车制造业，2020，（15）：1.

[2]夏金彪.缺“芯”蔓延 冲击全球汽车业[N].中国经济时报，2021-01-26（02）.

作者简介：胡佳欢（1984-），男，吉林省四平市，江苏集萃集成电路应用技术创新中心 ，工程师，硕士，研究方向：微电子学与固体电子学。