5月25日，第18屆長三角（上海）汽車電子產業鏈高峰論壇在上海智能傳感器產業園區順利召開。本次論壇邀請政府主管單位、汽車半導體供應商、汽車零部件企業和整車企業的專家共同探討產業政策，研判產業趨勢，促進產業國內、國際互動，凝聚產業鏈條上下齊心，共謀產業協同發展之路。
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會上，中電會展聯合上海清華國際創新中心、上海市集成電路行業協會、上海市汽車工程學會、上海市電子學會和浙江省磁性材料應用技術制造業創新中心在上海汽車芯谷共同簽署聯合倡議書，旨在攜手推進汽車電子產業鏈上下游協同創新，并建立可靠、高效的集成電路和電子元器件供應鏈，推動全鏈條高質量發展。
把握車規級芯片新機遇
“現在，我們談到新能源，實際上包含了兩個巨大的市場機會，一個是新能源汽車，另一個則是儲能。”上海清華國際創新中心汽車安全與汽車電子實驗室主任烏力吉在論壇上說道，“不論是現在還是將來，新能源汽車對高效可靠的車規級芯片有相當大的需求。”
根據中國汽車工業協會的統計數據，2023年第一季度，新能源汽車銷量排名前十位的企業集團銷量合計為134.8萬輛，同比增長41.4%。據海關統計，第一季度全國汽車商品累計進出口總額為646.8億美元，同比增長25.3%。其中，進口金額同比下降25.1%，出口金額同比增長68.29%。
新能源汽車正在成為我國汽車產業全球化發展的新動力，也為本土汽車產業鏈的發展帶來了新的機遇，一大批車載芯片企業進入高速發展階段。目前，與智能座艙、智能駕駛相關的芯片產品如雨后春筍般迎來大爆發，國產汽車芯片的發展之路進入關鍵時刻。
以汽車BMS（電池管理系統）為例。烏力吉指出，從目前的國內市場來看，BMS芯片每年的實際需求量有數萬億顆，但中國品牌的市場份額僅有兩成，車用BMS芯片基本上依賴進口，所以價格昂貴。
然而，車規級芯片相比消費芯片要求更高且量產周期更長，部分國產芯片發布后遲遲不見量產落地，等到真正落地時，芯片性能已經不在第一梯隊，競爭力已經衰退。因此，落地慢、量產難，成為車用芯片企業面臨的一大困境。尤其在當下，電動車和儲能的快速迭代，不僅要求企業設計出高質量的芯片，更要求這些芯片能夠及時投入量產使用。
“為此，我們需要培養自己的高端人才，攻克核心技術，增加投資機構對我們中國新能源汽車產業的信心。真正的國產芯片要能夠大量形成應用，還需要行業內的玩家自強不息，堅持不懈。”烏力吉表示。
聯合產業鏈
推動國產車規級芯片落地
“汽車產業推行JIT準時制生產。然而，當年一場3·11日本大地震，導致國內汽車芯片嚴重缺貨，整車企業產能損失非常大。”上海市汽車工程學會汽車電子電器專委會副主任盧萬成在演講之初，提及了這段“缺芯”往事。
過去兩年里，缺芯成為全球汽車產業鏈面臨的共同難題，國內的整車企業深受其擾，多家車企甚至一度面臨產線停擺。汽車芯片“兩度踏入同一條河流”，在令人唏噓的同時，也讓業內人士深刻認識到車規級芯片國產化的必要性。今年4月，工信部發布了《國家汽車芯片標準體系建設指南（征求意見稿）》，進一步表明了國家加強汽車芯片行業發展的決心。
當前，我國車規級芯片制造標準體系不健全，部分產品缺乏應用測試認證平臺，整個車規級產業鏈的產品制造工藝非常薄弱，而高端芯片制造設備仍然依賴進口。在中國電子技術標準化研究院副總工程師陳大為看來，目前國內汽車芯片產業正面臨三大問題。陳大為指出：“想要打造高質量、高可靠、高安全的芯片，需要克服國內‘高可靠芯片設計能力不足、汽車芯片生產線可選余地少、測試認證機構的能力有待提升’的現狀。”
在這三個問題中，測試認證能力是論壇上屢次被提及的話題。相比注重性能的消費電子產業，汽車芯片更加關注安全、可靠。一款芯片產品需要經過設計、流片生產、封裝測試、鑒定檢驗、應用驗證、供貨保障等階段才能成為合格的車規級芯片，其中需要經過各種認證標準的測試。
目前，國內的汽車芯片測試標準正在建立過程中。“汽車芯片必須嚴格按照標準。首先要把國外已有的標準弄懂，然后才能建立自己的標準。”盧萬成表示，“從元器件可靠性到控制器可靠性，再從控制器可靠性到整車可靠性，必須從底層向上，盡管成本會呈指數級上升，但依然要腳踏實地地走。”此外，盧萬成強調，汽車芯片國產化需要跨行業深度合作，共享資源，發揮企業集團規模化的優勢。
對此，整車企業的代表也深感認同。上汽集團創新研發總院電子電器工程總監張海濤認為：“為滿足國家政策要求，應對供應鏈安全以及未來產品安全需求，國產芯片應用應該作為戰略持續推進。”
論壇主辦方汽車工程學會表示，將建設第三方聯合評價平臺，聯合政府、各研究院及協會、汽車主機企業、芯片設計制造企業、芯片認證測試機構等產業鏈上下游的力量，將國產芯片認證和導入過程標準化，降低芯片企業的認證成本，加速國產化進程。
第三代功率半導體道阻且長
在本屆論壇上，“第三代功率半導體的現狀與前景”成為與會嘉賓深度探討的話題之一。
“功率器件可以理解為一個快速的電子開關，通過這個開關的‘開’和‘關’就能驅動電路，實現電流、電壓狀態的改變。”上海機動車檢測認證技術研究中心有限公司項目經理劉力表示，“隨著新能源汽車逐步取代燃油車，汽車的電流和電壓每次出現變化，都會用到功率器件。”
如今，隨著新能源汽車的發展，以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為材料的第三代功率半導體，正迅速成為新能源汽車功率器件的主流。相比前兩代半導體，第三代半導體材料本身具備高頻、高效、節能等特性，不僅可以減少功率器件重量、體積，還能提高轉換效率，最終有望促成電動汽車總體成本下降、續航里程提升。
需要注意的是，“第三代半導體”這個稱呼，可能會使人誤認為是第一代、第二代半導體的升級。事實上，這三者并非迭代關系，而是共存關系，各有各的優勢所在。第一代半導體以硅材料為主，在集成電路、光電子、傳感器等領域廣泛應用，無論是昂貴的顯卡、CPU，還是廉價的二極管都屬于第一代半導體；第二代半導體以砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InSb）為代表，主要應用于移動通信、光纖、LED、衛星導航等領域；第三代半導體以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表，主要應用于新能源汽車、光伏、風電、5G等領域。
“截至目前，半導體最主要的材料依然是硅。”天狼芯半導體首席執行官曾健忠表示。從市場規模來看，目前，第一代半導體依然占據半導體市場超過90%的市場份額。根據咨詢機構TrendForce預測，到2025年，第三代功率半導體主要應用于功率器件，市場規模預計超過40億美元，但與第一代半導體數千億美元的市場規模相比，依然是九牛一毛。
在曾健忠看來，相對不高的市場份額，以及較為復雜的新型材料，成為第三代功率半導體面臨的兩大問題。“第三代功率半導體有很多問題尚未解決。”曾健忠指出，“大規模替代硅基材料基本不可能實現，而且對于車輛的成本與安全也帶來了新的挑戰。”
舉例來說，由于功率更大，第三代半導體更適合800V高壓快充，但產生的熱量也更大，車輛的熱管理系統將從風冷轉向水冷，帶來車輛結構的變化；第三代半導體可以匹配更高的操作頻率，會要求調整電機磁性材料的稀土配比，增加較多的材料成本；在車輛主驅上，傳統IGBT的短路電流保護能力較碳化硅半導體高出5倍之多，當車輛功率器件承受來自油門、剎車、ABS帶來的三種沖擊，短路必然發生，碳化硅材料要承受住這種沖擊，勢必需要改動整車電控系統；氮化鎵材料則因為其異質結構，晶圓尺寸難以做大，而且面臨老化、不穩定性等難題。
“因此，目前來看，第三代功率半導體仍未達到大家想象中的大規模普及程度，第四代功率半導體（以氧化鎵Ga?O?為主要材料）更是遙遙無期。”曾健忠說。
