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车规级芯片国产化之路如何破局?东风公司三年磨一剑
秤砣虽小,能坠千斤。谁也不曾料到,庞大的万亿汽车产业,有朝一日竟被小不起眼的芯片所掣肘。
在传统汽油车上,平均一辆车只需要500到600颗芯片,如今随着汽车电动化、智能化、网联化、共享化的“新四化”发展,芯片的地位进一步提升,平均一辆车上搭载的芯片数量高达1000颗以上,一辆新能源汽车搭载的芯片数量可以超过2000颗,而一辆高端智能汽车上搭载的芯片数量甚至高达5000颗以上。
一旦缺少汽车芯片会有多痛苦?这三年我们都有切身感受。
汽车芯片危机起源于2020年初,受国外疫情暴发,贸易冲突加剧,主要芯片企业停产以及一系列“黑天鹅”事件的影响,国际汽车芯片产能大幅降低,汽车行业整体“芯荒”加剧,在终端市场呈现出“一车难求”或“缺配交付”的情况。
彼时,芯片能供应多少,汽车就只能生产多少,其重要性不言而喻,这种情况即使到了2022年下半年,汽车芯片供应偏紧的局面仍然没有解决。
目前我国汽车的芯片自给率不足10%、国产化率仅为5%,供应高度依赖国外,供需端严重失衡。在需求侧:中国汽车约占全球30%,是车规级芯片需求最大的市场。在供给侧:国内汽车芯片进口率高达95%,像用于动力系统、底盘控制和ADAS等功能的关键芯片均被国外巨头垄断,中国企业几无话语权。
在汽车“芯荒”及地缘政治博弈大背景下,供应链安全再度被推上台面,加速产业核心环节自主可控成为上下游的共同选择。强化芯片产能的可控性,既保证供应链的安全稳定,又关系到未来我国汽车产业的健康发展。
火车跑得快,全靠车头带。作为央企,东风公司一直保持“掌握关键核心技术,就是掌握企业发展命脉”的执着追求和清醒认知。进入新时代,面对新一轮产业变革浪潮,东风一以贯之把科技作为企业的核心驱动力,在努力实现科技型企业转型的同时,引领我国汽车产业高质量发展。
在汽车芯片领域,车规级功率半导体模块(IGBT模块),是新能源汽车电控系统上的核心零部件之一,由于直接控制全车交直流转换、高低压功率调控等核心指标,被称为新能源汽车的“最强大脑”。
为打破国外对IGBT(绝缘栅双极型晶体管)产业垄断,加速车规级芯片布局,着力突破这一“卡脖子”技术。2019年6月,东风公司与中国中车两大央企在武汉合资成立智新半导体有限公司,旨在实现IGBT核心资源自主掌控,并顺利实现了IGBT产品量产,目前该生产线工艺处于国际领先水平,可实现日均产能1000只,年产能达到30万只。
在稳定日常生产的同时,智新科技还成功研制出IGBT的升级产品——电压能力为1200V的宽禁带半导体的碳化硅功率模块,作为第三代半导体,它可实现更低损耗、更高效率,并且能承受更高温度和更高的电压。该模块可以实现10分钟充电80%的超高效率,将于明年正式量产装车。
考虑到汽车安全性与功能性,车规级芯片产品在可靠性、一致性、安全性、稳定性和长效性方面有着十分严格的要求。
由于国内芯片公司起步晚,技术积累时间不长,占市场主流的美日欧整车品牌拥有固定的供应链,国内芯片公司渗透进度较慢,车规级芯片国产化率较低。另一方面,要想改变车规级MCU市场长期被外资巨头垄断的局面,必须建立完善的产品体系,并以绝对的体量规模带动上下游,这样才能真正让产业成长起来,这是任何单一企业难以承担的。
针对这种情况,近年来,在最为紧缺的功率芯片、控制类芯片等车规级芯片领域,东风公司充分发挥央企“链长”作用,不断扩大“朋友圈”,牵手行业合作伙伴,力争实现“中国芯”的自我突破。
例如,2021年9月,东风公司与中国信科达成战略合作,以汽车MCU芯片为合作重点,共建汽车芯片联合实验室,推进车规级MCU芯片在武汉落地布局;并与中芯国际合作,完成设计首款MCU芯片,其功能性能指标达到国际领先水平。
此外,2022年5月,由东风公司牵头,9家企业、高校、科研机构携手组成的湖北省车规级芯片产业技术创新联合体,通过“汽车+电子信息”产业龙头企业之间的强强联手,加大车规级芯片全产业链攻坚力度,实现车规级芯片完全自主定义、设计、制造、封测与控制器开发及应用,真正实现“自主芯、中国造”。
结语
放眼全球,当前科技竞争更加激烈。唯有持续深入实施创新驱动发展战略,努力实现高水平科技自立自强,方才能够在未来的市场竞争中,取得立足之地。接下来,以东风公司为代表的本土玩家持续在新产品研发、量产规模、产品良率等方面取得更大的突破,国产车规级MCU有望迎来更大的发展空间,进而彻底解决过去车规级芯片产业链的痛点,国内汽车产业芯片自主可控前景可期。(时代汽车/蔡义强)