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【ICDIA2023】华大半导体:国产车规芯片,“要做”和“不要做”的事

2023年是“后疫情”元年,然而疫情的影响对整个半导体产业的影响尚未完全消散。从2020年开始的汽车芯片缺货潮,让汽车和芯片这两个过去交集不大的产业开始有了进一步的交融,很多整车企业为了解决芯片供应的问题,将芯片供应商提级管理,成为了车厂的Tier 1级别供应商。

2022年下半年开始,汽车芯片缺货情况逐渐缓解,然而经历过这场供应链风波后的汽车和芯片产业,不得不开始思考如何更好地利用“车芯联动”来赋能汽车产业的变革。

“车芯联动是时代的选择,汽车产业和芯片产业未来一定会逐渐融合在一起——这是汽车产业自身发展趋势决定的。汽车正从过去的交通工具逐渐演变成信息终端,拥有了消费电子的一些特质,更新换代的节奏更快,功能更多元化也更复杂,导致对汽车芯片的功能要求提升,价格成本上也面临着压力。” 在第三届中国集成电路设计创新大会暨IC应用博览会高峰论坛(ICDIA 2023)上,华大半导体战略规划部总经理王辉在接受《电子工程专辑》等媒体采访时说到。

华大半导体战略规划部总经理王辉

新能源汽车、智能汽车未来发展的主要动力之一就是汽车芯片,汽车“新四化”(即指电动化、智能化、网联化和共享化)推动者整个汽车上芯片用量逐渐增加,从传统油车上的几百颗,到未来的上千颗甚至数千颗芯片,将成为整个汽车上成本占比最大的部分。

王辉认为,还有一个不可忽略的因素是芯片产业如今站在供应链逆全球化的前沿,“过去国际政治、自然灾害以及疫情导致了芯片缺货,如今虽然逐渐缓解,但这些不确定因素依旧存在。怎么避免未来不再发生这样的事情?这就需要芯片行业和汽车行业共同解决。”

他认为,“车芯联动”分为三个层次:一是应用创新拉动,汽车应用的变革带动了整体架构技术的发展,也对芯片提出了新需求;二是芯片技术本身的发展,芯片功能的增强,以及对能效方面的追求,会对汽车电子新功能实现有很大推动;三是协同创新共同发展,“这也是最高层次的维度,整个产业链共同围绕汽车或用户的交通、通讯需求来进行创新。”

王辉也从每一个维度进行了深入解析。

“应用创新带动芯片发展”本身可以分为三个维度。

第一个维度,是Pin to Pin兼容国外大厂芯片,这也是汽车芯片缺货期间和过去几年车厂客户对国产芯片提出最初要求。由于很多老款芯片设计是延续过去传统汽车芯片的规格和技术,现在回过头去开发这类相对“老”的芯片,大部分芯片厂商来说是不愿接受的。“考虑到未来汽车应用的迭代速度,我们做一款车规芯片研发周期至少2到3年,可能还没量产就被淘汰了。”王辉说到,此外Pin to Pin兼容的另一个问题是很多应用都是系统化的,替掉其中一颗芯片,在使用过程中会带来很多系统级的不兼容问题,“Pin to Pin兼容只能作为应急性的方案,短时间内临时解决问题的一个做法。”

第二个维度,是跟随汽车电气架构的变革。以MCU为例,汽车的电气架构正从分布式,向域控制器和集中式发展,每家车厂系统对域的划分和对集中分区管理的定义都不同,没有形成统一标准或共识。站在芯片厂商的角度,开发域控制MCU或DCU时就必须与车厂形成非常深入且稳固的战略合作关系。

再谈到“软件定义汽车”,随着软件和服务在智能汽车中占据的成本逐年提高,不少人担心会挤压原本芯片等硬件的利润。王辉认为,软件定义汽车虽然是目前汽车产业发展的趋势,但汽车和手机、平板等信息终端最大区别是还有很重要的“交通属性”,承担着运输功能。

“从这个角度来说,芯片等硬件在车的构成里不会像平板、手机一样全部标准化。同时,软件定义汽车并不是指硬件跟随软件的步伐发展,而是硬件架构和芯片功能要适应软件定义汽车的架构,再用软件实现客制化功能,变成每一家车厂的差异化优势。”王辉说到。

未来汽车芯片的发展趋势,将是软件和硬件并驾齐驱,谁能把软硬件优化到最佳效果,就是竞争力最强的。

第三个维度,是目前国内厂商做车规芯片时,很多时候还是出一颗,替换一颗。但如今新能源汽车面临的最大压力就是成本,几乎每一家车企都在降价内卷,单颗芯片成本的降低对于整车降本来说,是杯水车薪;而同时对于芯片厂商来说,单颗芯片研发、制板、验证成本确实摆在那里,如果亏本卖对于企业来说是不可持续的。

如果说消费级芯片可以接受100 PPM不良率,工规芯片可以接受 30 PPM,汽车芯片的PPM则要无限趋于0。用于汽车的芯片,原厂甚至要与车厂签定协议,一切由于芯片导致的直接损失、间接损失、人工损失均要负责,且上不封顶。

“所以芯片公司想进入汽车市场,不是通过某个环节提升就能解决良率问题的,而是要从芯片定义开始,贯穿整个设计、制造、封测流程地按照车规要求来做,符合不同体系的要求。”王辉说到,全部都做到其实挺难的,国内目前没有哪家新创企业敢说全部都能严格做到,都是基于自己的强项逐步扩展。

所以王辉认为,芯片厂商一定要和整车厂做系统级别的整套芯片解决方案。“未来如果芯片厂商要长期跟上汽车产业的发展,只有单一产品线是比较困难的。要从整个系统的方向去发挥,构建覆盖面比较广的产品线,同时要能够保障对这个产品线的长期投入。”

关于芯片产业对于汽车产业的推动作用。王辉认为可以从数字技术和模拟技术两方面看,数字技术可以帮助汽车实现更强大的智能化、自动/辅助驾驶等功能;模拟技术,从功率半导体的角度,通过宽禁带等新材料的应用,可以提供更高效的芯片和集成方案,在新能源汽车过渡到800V等更高电压平台后,实现更高的续航和更小的损耗。

在协同创新层次上,汽车电子在早期的发展过程中,车厂、Tier1以及芯片企业的合作并没有那么紧密,如今要想实现深度融合,则必须共建生态和标准。

回顾过两年的缺芯潮,也促使一些国产的标准型芯片获得了Design-in的机会,无论在工业还是消费类电子上都有一些国产芯片通过重新设计,在质量、可靠性上升级,并实现了量产。

“但没有哪家本土企业说已经从汽车电子市场上赚到了钱,这是因为半导体产品的盈利关键是量。所有的研发费用、制造投入最后要靠芯片出货量平摊,尤其是芯片往新工艺节点演进时,一次投片往往需要上千万美元,甚至上亿美元。”王辉说到,那为什么我们还要做车规芯片?这是因为“消费和工业类芯片虽然是量的基石,但做汽车芯片对于一家原厂才是全方位能力的提升。如果能把汽车芯片玩透了,面对其他市场的产品,品质也一定不会差。

如今国产厂商做车规芯片,并不是从0到1的阶段,而是从1到2。王辉认为,芯片国产化开始进入深水区,从可靠性、集成度等方面都需要进一步攻关。“汽车产业要往智能化、网联化发展,国产汽车电子芯片要能够撑起汽车产业的变革,需要整个产业链的上下游共同创新,同频共振。”

资料显示,华大半导体是中国电子信息产业集团有限公司下属的集成电路专业子集团,主要业务涵盖材料、设计、制造和封测全产业链,连续多年在中国集成电路设计企业中排名前列。产品线涵盖控制类芯片、安全芯片、功率器件、功率半导体和模拟芯片等,已实现了汽车芯片品类覆盖率超过20%。

王辉透露,2022年华大半导体混改融资几乎全部投入汽车电子的设计和制造。华大半导体目前旗下有4家上市公司,员工总数超7000人,2022年汽车芯片业务占比10%左右,汽车芯片出货量超过4000万颗。

文章来自:https://www.eet-china.com/

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