受去年缺芯问题影响，人们对今年汽车芯片的供应情况备加关注。近日，知名研究机构ICInsights发布了最新汽车芯片市场分析。IC Insights提供的信息显示，2021年全球汽车芯片的出货量达到524亿颗。与2020年相比，2021年全球汽车行业的芯片出货量增长了30%，远高于去年全球芯片出货总量22%的增幅。那么，今年汽车芯片的供需走势将会如何发展？
供需情况显著改善
2021年年初，一场突如其来的缺芯潮，给众多产业带来了不小的冲击，多家车企因缺芯而不得不陷入停产。据了解，福特汽车去年减少了约 125万辆的销量。大众汽车比计划产量少了115万辆，通用和丰田减产了110万辆，而Stellantis减少了约100万辆。 在中国市场，芯片供应短缺的趋势正在逐步缓和，记者从工业和信息化部获悉，在各方面共同努力下，汽车芯片保供工作取得了阶段性成效，表现在去年第四季度以来，我国汽车月度产销量出现了恢复向好态势：2021年全年我国汽车产销分别完成2608.2万辆和2627.5万辆，同比分别增长3.4%和3.8%，今年1月份，我国汽车产销分别完成了242.2万辆和253.1万辆，同比分别增长了1.4%和0.9%。
值得一提的是，中国市场汽车芯片供应短缺情况虽然已在逐步缓解，但相对整车和零部件企业的需求和排产计划来看，目前仍然还有一定的缺口，此外，老技术型号产品或将面临供应紧张的局面。 在全球市场层面，随着汽车电动化、智能化、网联化发展，汽车芯片市场需求将不断增长，2022年全球汽车芯片依然会保持紧缺状态，只是由大规模全面缺芯演变为了结构性缺芯，大大小小的汽车制造商仍然受到不同程度的缺芯带来的影响。 此外，兆易创新产品市场总监金光一认为，随着新增产能的释放，供需紧张将显著改善。
然而，而受限于产能配置，企业一般会扩产新技术产能，或造成一些技术较老的产品型号将面临供应紧张局面，同时成本也会提高。
市场供需不平衡
尽管如今缺芯的情况已有所好转，但仍有一些潜在风险，或将对未来汽车芯片市场造成很大冲击，而囤货引起的市场供需不平衡便是其一。 近两年由于市场上芯片短缺，出现了很多人为囤货或故意抬高价格的情况，影响到汽车行业健康发展。据多家车企反馈，有些芯片价格普遍上涨了5倍到20倍。尽管如此，依然“一芯难求”。因此，汽车芯片市场哄抬炒作、囤货等现象，加剧了“芯片荒”对汽车产业链的冲击。
因缺芯而引发的囤货现象，有导致市场供需不平衡的风险，造成市场供需矛盾扩大。芯谋研究总监王笑龙认为，由于车用MCU等相关芯片商业周期长，短时间内迭代速度并不会很快，因此一些商家为了能扩大盈利，会选择囤货。然而，这会导致市场缺货时，加剧缺货，在市场过剩时，放大过剩。 “如今，仍有大量汽车芯片囤积，而商家会等待一个临界点，将产能进行释放，然而，当这些被囤积的芯片被大量放出来之时，对于市场的冲击将会相当之大，这也是未来的一个潜在风险。”王笑龙说。
扩产难解近忧
为缓解缺芯带来的困扰，各大芯片厂商仍在加大自己的产能扩充。Gartner预估，2021年全球芯片制造业资本支出将达到 1460 亿美元，较疫情爆发前的2019年则增长约 50%。但是，一味地扩充产能，也并非长久发展之计，此外，俗话说远水解不了近渴，扩产很难在短时间内见到成效，此外，扩充产能对于人才的需求也难以在短时间内实现。
据了解，建造一个半导体制造厂或晶圆厂/代工厂，需要耗资100亿至200亿美元，且需要3至5年才能建成。此外，新建一条产线需要诸多技术人才的加持。以一个月产能4万片的12英寸晶圆厂为例，其中总监及以上岗位需要30人左右，培养周期在15年以上；总监以下的部门经理需要近百名，培养周期在10年左右；骨干工程师需要350人左右，至少需要3至7年培养时间；初级工程师需要630人左右，需要2年左右培养。可见，新的晶圆厂最需要的是人才力量的托举。
合作才是长久之计
若想有效应对缺芯问题，以及囤货带来的市场不稳定的情况，扩充产能只是解决问题的一方面。刘吉平认为，芯片厂商除了扩充产能以外，还需要深耕技术，而不是在芯片爆缺暴涨之时临时抱佛脚。此外，芯片厂商需要与汽车厂有更加紧密的合作，深入绑定，才可达成长期合作共赢。
如今已经开始有大批量整车厂选择直接与芯片厂商进行合作，而整车厂的管理模式也由线性管理模式向多线并行管理模式的转变：汽车厂商与芯片厂商直接合作，意味着汽车厂商对供应链的管理模式将更加下沉，对每一级供应商都将进行管理，形成多线条的并行管理模式。
例如，宝马汽车与德国芯片制造商IINOVA、美国芯片制造商格芯签订了一项长期芯片供应协议，以保证每年“几百万”枚芯片的供应。美国通用汽车也表示，将与七家半导体公司在北美共同开发芯片，以解决全球芯片短缺问题。 “缺芯问题确实给了很多半导体企业一个展示自我的机会，也让许多之前默默无闻的中小型芯片企业，得到了整车厂的赏识。但是，能否抓住这些机会，并形成长期的合作，需要考验芯片厂的‘硬本领’，要加强技术的深耕，拓展更深层的合作机会，而不仅仅只是吃缺芯潮的红利。”王笑龙向《中国电子报》记者表示。
由于多种因素影响，去年以来全球范围内芯片供应出现短缺，许多行业均受到困扰，汽车产业尤为严重。今年两会上，多位代表委员呼吁完善车规级芯片产业布局，稳定汽车芯片供应链。那么，何为车规级芯片?国内企业如何发展车规级芯片?
车规级芯片受关注，市场需求不断增长
与消费级、工业级产品相比，车规级芯片稳定性要求高、研发周期长、技术门槛高、资金投入大，因此，发展车规级芯片面临的挑战也更多。2021年出现的汽车芯片供应短缺，一度使得部分汽车企业不得不“停产待芯”，这也暴露出我国在车规级芯片上发展不足的问题。
这些问题引起今年两会期间多位代表委员的重视。全国人大代表、上汽集团董事长陈虹建议，应着眼“产业链补链强链”，推进车规级、大算力芯片的本土化，支持国内汽车芯片产业链协同发展。全国人大代表、小康集团董事长张兴海认为，当前，提高车规级芯片本土化率已经成为国家产业重要战略方向。
从全球市场供应情况来看，目前为止汽车缺芯的局面尚未完全逆转。AutoForecast Solutions数据显示，截至2月13日，今年全球汽车市场由于芯片短缺造成累计减产量约为52.74万辆。创道投资咨询总经理步日欣指出，汽车芯片市场规模较大，产业链条复杂，短期内难以完全达到供需平衡。2022年汽车芯片的供应短缺现象还会存在，但主要体现在结构性缺货。据了解，按功能分，汽车芯片可分为MCU、AI芯片、功率芯片、模拟芯片、传感器、存储器等多种类型芯片。赛迪顾问集成电路中心高级咨询顾问池宪念表示，2022年，MCU、AI芯片、功率芯片这三大类型车规级芯片可能会继续呈现供不应求的局面。在此情况下，发展车规级芯片成为稳定汽车供应链，推进高端芯片产业发展的重要策略。与此同时，车规级芯片的未来市场也被广泛看好。德勤公司预测，2025年全球芯片行业市场规模将达6300亿美元，其中新能源汽车正成为拉动芯片行业增长的重要驱动力，未来5年，汽车芯片复合增长率约10%，增速位居第一。
汽车向新四化发展，车规级芯片更趋严格
一般而言，芯片分为消费级、工业级与车规级等不同等级。与消费级、工业级芯片产品相比，车规级对芯片的稳定性、安全性方面要求最高。具体来说，车规级芯片在环境要求、抗振动冲击、可靠性、一致性等方面都有着更严格的要求。以温度为例，一般民用产品的温度要求是0℃～70℃，发动机周边器件的温度要求为-40℃～150℃，乘客舱为-40℃～85℃。在抗振动冲击方面，由于汽车在运动环境中工作，很多产品会遭遇更多的振动和冲击，因此抗冲击要求要求会比一般消费类产品高很多。随着汽车向智能化、电动化、网联化、共享化方向发展，其对芯片的要求更加宽泛和严格。
中国电子技术标准化研究院研究员陈大为在此前演讲中总结了车规级芯片的几个特点：一是高可靠性，具体到车用体现为应对室外环境及EMC的要求严苛；二是高安全性，即实现复杂电路下的功能安全；三是零缺陷率，需要实现更高的批次一致性，同时具备10~15年的长期供货能力。
芯驰科技副总裁徐超也指出，高可靠车规芯片至少有6个设计维度要考量，包括性能、功耗、价格、可靠、安全、长效。一颗车规芯片，从设计到上市，需要2~3年的时间，2~3年之中车型不断升级和迭代。一辆车的整个生命周期更是需要10年之久。如何把芯片供到5~10年，同时支撑这个车5~10年供应售后的保障，是考验芯片供应商的一个重要课题。
近年来，我国在车规级芯片方面取得一定进展。比亚迪通过旗下子公司比亚迪半导体的自主研发，在车规级MOSFET和IGBT方面取得进步，深沟槽型SiC功率模组在真车实验中的性能表现优于国外供应商的产品。华为自研的5G基带芯片巴龙、AI芯片昇腾以及CPU芯片鲲鹏开始在车用领域发挥作用。吉利旗下芯擎科技自主研发出7nm车规级SoC芯片“龍鹰一号”，采用7nm工艺，集成88亿个晶体管，将于2022年第三季度实现量产。闻泰科技全资子公司安世半导体完成对英国新港晶圆厂(Newport Wafer Fab) 的收购，扩大车用半导体的制造能力。
然而，从总体上看，我国车规级芯片的发展仍然不足，与国际先进水平相比还有很长一段路要走。
加强标准化工作，牵引汽车芯片发展
标准是经济活动和社会发展的技术支撑，是国家基础性制度的重要方面。发展车规级芯片离不开相关行业标准的推进与规范。陈虹在提案中就建议通过政策引导，多方协同建立车规级芯片统一的技术规范和标准，并成立第三方检测认证平台。陈大为则指出，从发展现状来看，我国国产汽车芯片的高可靠芯片设计能力依然不足。由于国内芯片业的发展历程较短，且以消费类芯片占比居多，高可靠设计能力有待进一步提升。而我国车规芯片的系列标准仍旧缺乏，特别是缺少车规芯片的基础准入标准。因此，加强国产汽车芯片标准化工作将是未来发展的重要方向之一。
事实上，国际标准组织就非常善于综合运用政策、标准、认证等手段，牵引产业的发展。这一点值得我国借鉴。比如国际标准化组织(ISO)就在IEC 61508的基础上专门针对汽车电子电器系统制定车用安全标准《ISO 26262道路车辆功能安全》，该标准涵盖车规芯片包括需求规划、设计、实施、集成、验证、确认和配置的整体开发过程。为实现汽车芯片的稳步发展，我国也需要对产业链各阶段制订标准，进行规范，包括围绕设计、生产流片、封装测试、建立检验、应用验证来分别制定相应的标准，从而引领指导国内汽车芯片的良性发展。
加强标准工作的同时，车规级芯片的发展也需要产业各环节各企业的协同推进。产业界应当认识到，车规级芯片标准化工作的推进与行业发展程度是密切相关的，两者相互促进。标准化工作应当关注行业发展进程，与行业的发展相互配合，在满足行业需求的同时，引领行业的发展。
本文转自于 专栏 半导体
