缺芯面前，車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)作為汽車準(zhǔn)入門檻正在逐漸弱化？

缺芯問題凸顯，工業(yè)級(jí)芯片當(dāng)車規(guī)級(jí)芯片用正在成為趨勢(shì)？

近日與非網(wǎng)參加了不少國內(nèi)的集成電路峰會(huì)，縱觀所有的分論壇，汽車電子絕對(duì)是人氣最火爆的場次，座無虛席。我相信原因大家都有所了解，一方面是隨著汽車智能網(wǎng)聯(lián)、電動(dòng)化趨勢(shì)的不斷發(fā)展，汽車電子成本占比將達(dá)到整車成本的50%，需求總量指數(shù)型攀升；另一方面是出于疫情的考量，整車廠對(duì)市場預(yù)估過于悲觀，減少了對(duì)Tier1的訂單，訂單減少沿著鏈條逆向傳遞，導(dǎo)致車載芯片大廠隨之調(diào)整產(chǎn)能，最后導(dǎo)致缺芯矛盾在短時(shí)間內(nèi)凸顯。

據(jù)業(yè)界估計(jì)，由于芯片短缺導(dǎo)致供應(yīng)中斷，2021年第一季度全球汽車產(chǎn)量減少了約60-130萬輛。另根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Bernstein Research發(fā)布的調(diào)研報(bào)告顯示，缺芯將直接導(dǎo)致2021年全球汽車產(chǎn)量下降，預(yù)計(jì)減產(chǎn)450萬輛。在這樣的背景下，原本坐位甲方的整車廠們也開始親自出動(dòng)，緩解無米下鍋的困境。

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圖 | 汽車裝配示意圖

眾所周知，汽車行業(yè)對(duì)芯片的要求是非常嚴(yán)苛的，而且認(rèn)證流程很長。這是因?yàn)槠噷?duì)于可靠性、安全性要求非常高，通常一輛汽車的設(shè)計(jì)壽命在15年或20萬公里左右，遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子產(chǎn)品壽命要求，并且在相同的可靠性要求下，系統(tǒng)組成的部件和環(huán)節(jié)越多，對(duì)組成部件的可靠性要求就越高。所以一款芯片一般需要2年左右時(shí)間完成車規(guī)級(jí)的認(rèn)證，進(jìn)入車企供應(yīng)鏈后，一般需要擁有5-10年的供貨周期。

在開放的市場中，全球供應(yīng)鏈的問題一定會(huì)波及中國車企，而在中美貿(mào)易戰(zhàn)下，很多芯片的進(jìn)口受到限制，更何況在汽車缺芯的當(dāng)下，美國等政府開始試壓臺(tái)積電等代工廠，為的就是滿足其國內(nèi)的需求，降低缺芯的不良影響。我國在拿貨方面沒有太大的優(yōu)勢(shì)，于是給了不少國產(chǎn)芯片廠商進(jìn)入的機(jī)會(huì)，但是我國在集成電路方面的積累過于薄弱，車規(guī)級(jí)芯片型號(hào)類型和產(chǎn)量不足。

根據(jù)與非網(wǎng)的調(diào)查，目前很多企業(yè)正在用工業(yè)級(jí)的芯片切入汽車后裝市場，并與車廠一起研發(fā)測(cè)試“預(yù)備符合車規(guī)級(jí)”的前裝新品。這在兩三年前還是件不可思議的事情，至少國內(nèi)車廠是絕對(duì)不會(huì)接受未過車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的，因?yàn)閷?duì)于他們來說，這種聯(lián)合研發(fā)測(cè)試是一種不必要的成本付出。

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圖 | 進(jìn)入汽車市場的處理器國產(chǎn)廠商與芯片型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證情況（與非網(wǎng)整理）

車規(guī)級(jí)和工業(yè)級(jí)芯片到底有何不同？

正常情況下，要進(jìn)入汽車領(lǐng)域，打入各一級(jí)(Tier1)車電大廠供應(yīng)鏈，必須取得兩張門票，第一張是由北美汽車產(chǎn)業(yè)所推的AEC-Q100(IC)、101(離散元件)、200 (被動(dòng)零件)可靠度標(biāo)準(zhǔn)；第二張門票，則要符合零失效(Zero Defect)的供應(yīng)鏈品質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS 16949規(guī)范(Quality Management System)。

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圖 | 車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)一覽圖

那么為何有的工業(yè)級(jí)芯片可以直接進(jìn)入汽車后裝市場？車規(guī)級(jí)芯片和工業(yè)級(jí)芯片到底有哪些不同呢？下表展示了兩者的區(qū)別：

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圖 | 工業(yè)級(jí)和汽車及標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別（與非網(wǎng)整理）

相比于一般的工業(yè)芯片，汽車芯片的工作環(huán)境更為惡劣，通常工作環(huán)境溫度低至-40℃，高至155℃，并要克服高振動(dòng)、多粉塵、油漬、多電磁干擾的問題的困擾。在傳統(tǒng)燃油車的ECU中，我們經(jīng)常看到的是陶瓷PCB、裸片、金線以及連接外部電路的鋁線，這些工藝對(duì)于國內(nèi)半導(dǎo)體或是系統(tǒng)廠商而言，無疑是難以在短時(shí)間內(nèi)翻越的大山。

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圖 | 傳統(tǒng)燃油車ECU板

但在新能源汽車側(cè)，不但發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱沒了，還伴隨著溫度、振動(dòng)、粉塵、油漬等環(huán)境的改善，因此對(duì)于半導(dǎo)體或系統(tǒng)廠商而言，雖然要面對(duì)更強(qiáng)的電磁干擾等問題，但是總體進(jìn)入汽車市場的門檻確實(shí)在降低。

此外，在汽車電子市場中，不是每一顆料的要求都一樣，針對(duì)不同的部位，有高有低。汽車芯片等級(jí)劃分按照國際標(biāo)準(zhǔn)（美國制定的汽車電子標(biāo)準(zhǔn)），可以分為grade0~grade4，總共5個(gè)等級(jí)，如下表所示：

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圖 | AEC的5個(gè)等級(jí)與對(duì)應(yīng)的汽車電子系統(tǒng)（與非網(wǎng)整理）

結(jié)合上表以及前面工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況，我們可以發(fā)現(xiàn)，在Grade-3和Grade-4要求的通信系統(tǒng)以及娛樂系統(tǒng)中，工業(yè)級(jí)產(chǎn)品完全可以覆蓋。有些特殊的工業(yè)產(chǎn)品所用的芯片甚至完全可以勝任Grade-2和Grade-1的場景要求。這也是前面提到很多工業(yè)級(jí)芯片當(dāng)車規(guī)級(jí)芯片用的原因所在。

車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)這張通行證的有效性到底有多大？?

以AEC為例，它的由來要回溯到1994年，克萊斯勒、福特和通用汽車為建立一套通用的零件資質(zhì)及質(zhì)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)立了汽車電子委員會(huì)(AEC)，是以車載電子部件的可靠性以及認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格化為目的的團(tuán)體，AEC建立了質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)。

因此，汽車電子的標(biāo)準(zhǔn)本身是存在一定的意義的，當(dāng)汽車電子系統(tǒng)越來越復(fù)雜，從ISO體系的角度來說，提供基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)有利于更多企業(yè)的應(yīng)對(duì)。

圖 | 復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院研究員雷光寅（左）與非網(wǎng)記者夏珍（右）

但是汽車行業(yè)不應(yīng)該以標(biāo)準(zhǔn)為唯一的準(zhǔn)入門檻，復(fù)旦大學(xué)工程與應(yīng)用技術(shù)研究院研究員雷光寅告訴與非網(wǎng)，“我曾在福特和蔚來工作，與世界上主流的半導(dǎo)體供應(yīng)商反復(fù)做過很多交流，事實(shí)上大家并不是以某些標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)圖或門檻，在國際上大部分是一事一議。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)本身也有優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是在測(cè)試中有嚴(yán)苛的參考標(biāo)準(zhǔn)，有助于篩選出一些基礎(chǔ)能力強(qiáng)的供應(yīng)商。但同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)制定有偏高或偏低的風(fēng)險(xiǎn)，此外針對(duì)每一款車型定位的不同，對(duì)零部件組成的要求也不一樣，比如同樣是乘用車，美國皮卡和普通小轎車的加速性能和扭矩性能就存在差距（車輛行駛的環(huán)境大相徑庭），除非標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)，否則一刀切就存在不對(duì)稱問題。因此，福特也好，通用也好，從來不會(huì)根據(jù)某某標(biāo)準(zhǔn)，就判定某供應(yīng)商的產(chǎn)品滿足自己的要求。我相信國內(nèi)的車企也深知標(biāo)準(zhǔn)化下的這些優(yōu)缺點(diǎn)，因此都會(huì)根據(jù)自家車的定位，自行定義對(duì)汽車芯片等零組件的要求?！?/p>

寫在最后

從汽車安全的角度，我們需要基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，但標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)該是芯片企業(yè)進(jìn)入汽車領(lǐng)域的唯一標(biāo)準(zhǔn)，甚至有時(shí)候還沒來得及獲得標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，但已經(jīng)過和整車廠的聯(lián)合測(cè)試，每一項(xiàng)指標(biāo)都滿足對(duì)方要求的組件，就可以進(jìn)入該車廠的采購鏈?，F(xiàn)在的中國汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈就在朝這個(gè)方向發(fā)展，但這并不意味著降低標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)橥嚻蟮囊笫沁h(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)的。

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