近日，安徽長飛先進半導體有限公司（下文簡稱“長飛先進”）與奇瑞汽車股份有限公司（下文簡稱“奇瑞汽車”）成功舉辦了“汽車芯片聯合實驗室”戰略合作簽約儀式。

安徽長飛先進半導體有限公司成立于2018年，專注于SiC功率半導體產品研發及制造，擁有國內一流的產線設備和先進的配套系統，具備從外延生長、器件設計、晶圓制造到模塊封測的全流程生產能力和技術研發能力。

未來，雙方將充分發揮各自領域的技術和資源優勢，在車規級芯片及其汽車應用技術、市場開發等領域展開廣泛合作，助力國產車規級芯片產業發展。

今年已有不少車企通過投資或者與SiC企業合作的方式涉足SiC領域。但新能源車普遍存在著續航短、充能時間長、電車驅動效率低等問題，不過隨著相關技術不斷發展以及“雙碳”的大背景下，新能源車依舊是未來汽車的發展方向。SiC作為新一代半導體材料，在高壓高功率領域相對于Si有著更出彩的表現和上限，能彌補電車不足。

然而受制于SiC的制作難度較大，SiC企業的產量很難滿足車企的需求。

據TrendForce集邦咨詢統計，按2022年應用結構來看，光伏儲能為中國SiC市場最大應用場景，占比約38.9%，接續為汽車、工業以及充電樁等。汽車市場作為未來發展主軸，即將超越光伏儲能應用，其份額至2026年有望攀升至60.1%。

新能源車向著高壓發展的趨勢和不斷擴大的SiC功率元件市場，都推動著車企涉足SiC功率元件領域。


汽車芯片，現代化汽車的“大腦”

汽車芯片已經廣泛應用在動力系統、車身、座艙、底盤和安全等諸多領域。而汽車芯片與計算、消費電子芯片不同的是，汽車芯片很少單獨亮相，都是內嵌在各大功能單元中，而且多數場合是核心。

從應用環節上，汽車芯片大致分為以下幾類，主控芯片、存儲芯片、功率芯片、信號與接口芯片、傳感器芯片等。主控芯片，負責計算與控制，包括MCU芯片和SoC芯片等，如發動機、底盤和車身控制，以及中控、輔助駕駛（ADAS）和自動駕駛系統等；負責功率轉換的IGBT功率芯片，一般應用于電動車的電源和接口；傳感器芯片，主要用于各種雷達、氣囊、胎壓監測。

根據海思在2021中國汽車半導體產業大會發布的數據，汽車智能化+電動化時代開啟，帶動汽車芯片量價齊升，預計汽車半導體占比汽車總成本在2030年會達到50%。電動化+智能化趨勢下，帶動主控芯片、存儲芯片、功率芯片、通信與接口芯片、傳感器等芯片快速發展，芯片單位價值不斷提升， 整車芯片總價值量不斷攀升。

假設傳統汽車需要的半導體芯片為500～600顆芯片/輛，新能源汽車需要的半導體芯片為1000～2000顆芯片/輛。

以2020年傳統汽車銷量7276萬臺測算，新能源汽車324萬臺測算，整體全球需要的汽車芯片為每年439億顆。預計2026年傳統汽車銷量每年6780萬臺測算，新能源汽車4420萬臺測算，整體全球需要的汽車芯片增加為每年903億顆。預計2035年傳統汽車銷量2400萬臺測算，新能源汽車9600萬臺測算，整體全球需要的汽車芯片增加為每年1285億顆。


四大主要車規級芯片

（1）主控芯片—MCU芯片：汽車電子控制單元ECU的核心部件

MCU（Microcontroller Unit）即微控制器，也被稱為單片機，是將計算機所包含的CPU、存儲器、I/O 端口、串行口、定時器、中斷系統、特殊功能寄存器等集成在一顆芯片上，將其應用在不同產品里，從而實現對產品的運算和控制。車載MCU是汽車電子控制單元（ECU）的核心部件，負責各種信息的運算處理，主要用于車身控制、駕駛控制、信息娛樂和駕駛輔助系統。

汽車電子化智能化程度的加速，汽車ECU的數量也在快速上升，驅動MCU市場需求的增長。算力隨著智能化提升不斷提升從L1（自動駕駛級別）<1TOPS算力到L5（自動駕駛級別）1000+TOPS算力推動主控芯片高速增長。ECU中均需要MCU芯片，通常汽車中一個ECU負責一個單獨的功能，配備一顆MCU，也會出現一個ECU配備兩顆MCU的情況，而與傳統燃油車相比，新能源車豐富功能提高，對MCU性能、功耗、數量的需求都有所提升。傳統汽車單車會平均用到70個左右，而新能源汽車則需要用到300多個。


（2）主控芯片—SoC：集合AI加速器的系統級芯片，應用于汽車智能座艙與自動駕駛

SoC芯片的全稱叫做：System-on-a-Chip，中文的意思就是“把系統都做在一個芯片上”。汽車電子功能依賴于車載芯片實現，隨著ADAS的落地和L3及以上級別自動駕駛的成熟，傳統中央計算CPU無法滿足智能汽車的算力需求，將CPU與GPU、FPGA、ASIC等通用/專用芯片異構融合、集合AI加速器的系統級芯片（SoC）應運而生，主要分為智能座艙芯片與自動駕駛芯片。

根據IHS數據，預計2025年全球汽車SoC市場規模將達到82億美元，并且L3級別以上自動駕駛預計2025年之后開 始大規模進入市場，配套高算力、高性能SoC芯片將會帶來極高附加值，有望帶動主控芯片市場快速擴容。


智能座艙芯片：未來“一芯多屏”技術的強支撐

據分析報告指出，預計全球智能座艙市場在2022年將達到438億美元。隨著智能座艙從電子座艙逐步演化為第三生活空間，“一芯多屏”的座艙方案成為未來趨勢。

順應智能座艙多傳感器融合、多模交互及多場景化模式發展的演進趨勢，作為處理中樞的座艙SoC需要不斷發展突破。因此，座艙SoC的算力將不斷提升，據IHS Markit，預計2024年座艙NPU算力需求將是2021年的十倍， CPU算力需求是2022年的3.5倍。同時，芯片本身也將朝小型化、集成化、高性能化的方向發展。

現在軟件定義汽車，特別是座艙系統日益開放之后，移動端應用大批量向座艙進行遷移，所以在單個芯片上的操作系統數量會是以前的3~5倍。同時，由于以前一個中控可能只運行一個系統，支持一塊屏幕，而現在的座艙需要支持多個操作系統、多塊屏幕，好處是整個應用程序會是傳統汽車的50~100倍，但也導致了整個軟件定義汽車的復雜度呈幾何級提升。

未來智能科技座艙場景，包括傳統的中控娛樂導航、液晶儀表盤、行車記錄儀、獨立后排娛樂，還有抬頭顯示、360度環視+自動泊車輔助，語音助手也必不可少，同時也會有駕駛員監測系統以及乘客監視系統、虛擬空調面板等等。


自動駕駛芯片：算力基礎決定自動駕駛的等級高度

自動駕駛芯片一方面需要滿足更高的安全等級，另一方面隨著自動駕駛等級的提升，對自動駕駛芯片運算能力的要求也不斷提升。只具備CPU處理器的芯片難以滿足算力需要，自動駕駛芯片會往集成CPU+XPU的異構式SoC方向發展，XPU包括GPU/FPGA/ASIC等。

GPU、FPGA、ASIC各有所長，GPU適合數據密集型應用進行計算和處理，FPGA通過冗余晶體管和連線實現邏輯可編輯，而ASIC是面向特定用戶的算法需求設計的專用芯片。NPU作為ASIC的一種，在電路層模擬神經元，通過突觸權重實現存儲和計算一體化。一條指令即可完成GPU上百條指令的功能，提高運行效率。NPU目前已經被多家廠商廣泛采用，若未來自動駕駛算法實現統一，ASIC/NPU有望 成為最高效的自動駕駛芯片解決方案。

當前多家頭部企業實現L2-L5全覆蓋，英偉達在算力方面更加領先，超過1000tops。國內能耗比更好（地平線、黑芝麻等）。SoC廠商方面，晶晨股份、瑞芯微、富瀚微加速布局汽車芯片。

行業市場格局有待重塑

受汽車智能化和電動化趨勢影響，電子芯片占汽車成本比重不斷提升。據統計，汽車電子部件占整車成本的比重已經從2012年的25%上升到2021年的55%，每輛車所需芯片甚至超過了1000顆。

7月16日，位于重慶科學城的中國電科芯片董事長王穎告訴記者，如今，電科芯片布局了特種芯片、汽車電子、智能傳感六大產業板塊。目前，企業芯片年產能達到5000萬顆以上，在成功實現國產化量產制備的同時，大幅降低了產品價格。

“從自動駕駛芯片領域來看，英偉達、英特爾等外資品牌控制了主要市場。對中國企業而言，需邁過芯片這道坎。”中國電動汽車百人會副理事長兼秘書長張永偉說，國內汽車芯片的供給率約10%，9成芯片都靠進口，或者掌握在外資公司手里。

近年來，在國家政策支持下，我國智能汽車行業景氣度不斷提高。自動駕駛為汽車行業發展主流方向，預計到2025年，全球將有近三成汽車具備自動駕駛功能。在此背景下，自動駕駛芯片作為自動駕駛系統核心組成部分，市場需求日益旺盛。

目前，汽車智能化發展帶來的巨大藍海市場正吸引多方入場，我國現已形成消費電子芯片巨頭、創新型芯片公司、傳統汽車芯片廠商、主機廠自研/合資芯片廠商等四大陣營，行業市場格局有待重塑。

根據中國汽車芯片產業創新戰略聯盟標準工作組數據，按每年新增車輛1800萬輛計算，自動駕駛芯片的市場規模新增在3600萬片左右。目前國內有超出100家企業從事開發及生產汽車芯片，50多家芯片上市公司宣稱有車規級產品或者量產應用。

國泰君安證券分析師李沐華預計，未來兩年，主流自動駕駛芯片將陸續量產交付；未來五年，市場份額的爭奪將更為激烈，國內頭部廠商有望突圍。

“隨著智能網聯新能源汽車的發展，汽車芯片已成為影響汽車產業發展的關鍵因素。”王穎說，2022年9月，電科芯片牽頭組建了中電科汽車芯片技術發展研究中心，整合中國電子科技集團有限公司的相關優勢資源，打造國內一流的汽車芯片技術創新策源地，貫通國產汽車芯片自主可控全產業鏈，支撐汽車芯片技術進步和產業化發展。