清华大学李兆麟：车规级MCU以及IGBT依然是汽车芯片短缺的主角

随着国际芯片大厂纷纷通过扩大产能的方式来缓解汽车芯片短缺的问题，目前汽车芯片短缺已大幅缓解。不过，汽车芯片特别是车规级MCU以及IGBT芯片依然是汽车芯片短缺的主角。汽车芯片短缺已从最初的“全面性短缺”发展为今天的“长期结构性短缺”的局面。在近日举办的2023年全球新能源与智能汽车供应链创新大会上，清华大学计算机科学与技术系教授李兆麟作出上述表述。

汽车产业在前两年曾陷入“缺芯”困局，汽车主机厂深受“缺芯”困扰，2022年第四季度起才逐渐改善。

李兆麟对《中国经营报》等媒体记者表示，短期来看，汽车芯片不会成为中美贸易博弈的焦点，但是从长期来看，随着智能汽车的发展，高端制程芯片将成为未来中美贸易的抓手。对我国而言，芯片将成为未来汽车供应链发展巨大的潜在风险点。

纵观整个国际市场，欧美日企业长期占据汽车使能芯片（按照李兆麟的划分，汽车使能芯片主要包括计算、控制、存储等控制芯片）的技术制高点。经过近几年的发展，我国汽车芯片目前的自主率大多仍处于5%以内，仅有个别芯片的自主率能够达到10%左右，我国汽车芯片的发展存在较大的风险。

“国内的芯片企业普遍存在着一个现象：芯片产品比较单一。只做一种类型芯片产品的企业占绝大多数，能做两类或以上类型的芯片企业相对较少。然而，在国际上占据主导地位的英飞凌、恩智浦等芯片大厂的芯片产品类型和种类都非常丰富。”李兆麟表示，最关键的问题是，目前我国的芯片企业不但产品单一，而且也比较缺乏有竞争力的产品。

近年来，我国政府多次提及要破解芯片“卡脖子”等难题。然而，“缺芯少魂”的阴影却迟迟不能拂去，汽车芯片亦如是。

汽车芯片的发展到底难在哪里？李兆麟称，汽车芯片必须要能够满足汽车在恶劣环境以及复杂行驶场景下对汽车电子电控系统严苛的性能需求，最关键的是汽车芯片要经过一系列的车规级标准认证。

相对消费类、工业类芯片，汽车芯片在安全性、失效率等方面有着更为严苛的要求，而且汽车芯片供货周期长达20年～30年，这使其需要满足更加复杂、严格的设计需求。

李兆麟认为，汽车芯片相对于其他领域的芯片具有明显的“五高”特性，即高性能、高可靠性、高安全性、高稳定性、高一致性，这些特性均依赖于设计、生产、测试以及应用等环节。

据悉，在设计环节，为了满足“五高”的要求，汽车芯片在设计阶段就有着更高的标准，包括对可靠性的增强以及功能安全设计的强化。目前，我国在芯片设计上已经有了很好的基础，但支持汽车芯片设计的EDA（电子设计自动化）软件在国内市场存在明显短板。此外，IP核等技术基本都掌握在外国公司手中，我国绝大部分芯片设计企业依靠国外的IP核设计芯片，一些企业每年交的IP核授权费用远远大于每年生产这些芯片所需的费用。车规级IP核以及EDA工具是制约我国汽车芯片自主可控的重要因素之一。

在生产环节，相比消费类、工业类芯片，汽车芯片对工艺的要求更高。其中最有代表性的是工序能力指数（CPK）的不同，其他芯片的工序能力指数只要求达到1.33或1.0，而汽车芯片的工序能力指数必须要达到1.67以上，个别汽车芯片甚至要达到2以上。

“目前，对于我国来说，只有台湾地区的台积电能达到。受这些因素的限制，我国从事自动驾驶芯片业务的地平线与黑芝麻所采用的加工工序被限制在14nm、16nm制程，而国际芯片企业的芯片制程则能达到7nm、5nm的生产工艺。”李兆麟说道。

在测试环节，同样存在掣肘。对于汽车芯片而言，比测试技术更为重要的是测试标准。到目前为止，我国还没有建立起自己的芯片测试标准，也缺少相关的权威机构，这是制约汽车芯片发展以及汽车产品走出去的重要因素所在。

“在运用环节，目前我国缺乏实车层面的应用适配性验证能力，整车企业或Tier1厂商只能拿自己的实车或芯片来进行验证，导致我国汽车芯片的研发成本和周期均非常长。汽车芯片如何才能实现快速迭代，是我们面临的另一大问题。只有解决了这个问题，我国车企不敢用、不想用国产汽车芯片的困局才能迎刃而解。”李兆麟说。

在李兆麟看来，在汽车芯片供应上，我国真正缺乏的汽车芯片是55nm到14nm制程，以及高端制程的自动驾驶芯片。在2020年汽车芯片短缺爆发之前，我国从事汽车芯片的企业只有几十家，目前从事汽车芯片的企业高达几千家甚至过万家，激增了几十倍甚至上百倍。我国汽车芯片既取得了快速的发展，在发展的过程中也存在着很多乱象。

如何对市场进行规范？李兆麟认为，除了强化国家顶层设计之外，也需要加强国家强制标准、行业团体标准等标准建设。与此同时，我国还应加强汽车芯片EDA、车规级IP核以及生产能力的建设，重点要加强包括40nm、28nm制程现有工艺车规级芯片的改造，不断建设包括16nm、14nm及以下的10nm、7nm制程更先进的芯片的发展。