汽车缺芯话题最近非常火。

据说博世一颗ESP（车身稳定控制）芯片，就从13元涨到了最多4000元，超过300倍。连马斯克也对供应链叫苦不迭：缺芯之后，大家都超额订购，就像去年屯卫生纸一样。

这是一次“前无古人，后无来者”的汽车行业大缺芯，注定会记入史册，从2020年底就开始了。

危中有机，缺芯背后也暗含着契机。作为汽车制造和消费大国的中国，汽车芯片进口率高达95%。平常情况下，我们对汽车芯片的价格不敏感，而现在，大陆发展汽车芯片有了一个千载难逢的契机。

缺芯背后的契机

汽车缺芯，最为急缺的是车规级MCU（微控制单元），其实就是一个小而全的芯片级计算机。

每辆汽车都有数十个到上百个不等的ECU（电子控制单元），如上述ESP（车身稳定系统）、IPB（智能集成制动系统）、VCU（电动汽车整车控制器）、TCU（自动变速箱调节系统）等，其核心都是在MCU上加载上软件。MCU应用非常广泛，大到车身控制与动力总成，小到雨刷、车窗、车灯和照明、车门、后备厢、座椅、空调和风扇、车锁和钥匙、侧视镜、安全带、安全气囊等的控制单元，都离不开它。随着短缺加剧，MCU价格居高不下，个别热门MCU芯片的现货价同比涨幅超过100倍。意法半导体的MCU（微计算单元）因疫情而停产，导致博世中国负责人抓狂。

根据芯片业历史规律，每逢大缺货就价格暴涨。一块电路板上，哪怕只有1%的关键芯片无法供应，也可能导致整块电路板无法工作，这是所谓的“1%”定律。曾建了好几个群帮助额温枪芯片供求对接的爱集微王建伟告诉我，2020年3月到6月全球抗疫，额温枪需求暴涨，用于测温的红外热电堆传感器芯片因为缺货一度涨价逾百倍，从一块多人民币一颗涨到了100多块一颗，但现在已经恢复正常。

因为汽车涉及人身安全，所以车规级芯片的准入门槛高，研发测试和验证的投入也很大。目前全球车规级芯片供应商主要有恩智浦、瑞萨电子、英飞凌、意法半导体、博世、德州仪器、安森美、罗姆半导体、东芝、亚德诺、微芯科技等欧美日芯片，当然是和他们的汽车（主要是燃油车）电子发展历史漫长有关。

对传统燃油车而言，半导体加起来平均每辆成本在约400美元左右，对电动车而言，则约800美元左右，平均下来约475美元左右。随着电动车比重加大以及智能化程度越高，未来可望每辆车达到600到1000美元。一辆车一般用数百颗芯片，但已经有高端电动车用到了1700颗芯片。各种花哨的功能只有想不到没有做不到，如远程控制打开后备厢收快递、车周身和车内的氛围灯可随音乐而变动等。

这仅占车辆总成本几个百分点的芯片，看似“微不足道”，却不可避免地带来了汽车产量的大幅下降，根据Auto Forecast Solutions（AFS）最新数据，今年汽车减产的预估数值已从7月末的690万辆提升到了8月末的810万辆。汽车厂纷纷祭出大招，如整车涨价，降低销量；两个遥控钥匙先给一个；先安装三个雷达，以后补装剩下的两个；纷纷引入国产车规级芯片保证供应等。

为什么汽车会缺芯？

汽车供应链的链条很长，在疫情中反应很缓慢。

2020年受疫情影响，全球汽车市场持续低迷，全球汽车产量从19年9217.6万辆下降到7762.2万辆。 汽车是大宗商品，受宏观经济影响很大，汽车厂（主机厂）普遍对经济预测悲观，于是就给零部件一级供应商（称Tier 1）砍单，而Tier 1又给更上游的芯片砍单。万万没有想到，2021年疫情一直肆虐，一些西方国家大发特发“零用钱”，再加上人们避免公交出行，所以汽车需求反而大涨！

不过此时，芯片产能已被消费电子所占据，晶圆交期都签到一年之后了。手机满大街，还时不时开新品发布会，全世界都在买苹果“十三香”；疫情防控期间全球居家办公和学习，光我家就新买了三台笔记本电脑，还添置了面条机、咖啡机等小家电。

消费电子是产业巨兽，消耗的芯片比汽车多几十倍。这样一挤压，车规级芯片的产能立马就短缺了。丰田的“JUST IN TIME”模式追求“零库存”和“虚拟仓库”，一直是MBA的供应链经典理论，却挡不住这样极端的黑天鹅事件。

车规级芯片虽然产量不大，但技术要求高，从晶圆到封测都有特殊要求，这决定了产能无法快速切换与扩张。主要的产能缺口其实是在成熟制程上，如MCU采用的是28/40/55/130纳米等成熟工艺，而不是先进制程（16纳米、7/5纳米等）。整个业界都在紧锣密鼓努力，国内也在拼命建设采用成熟制程的晶圆厂，但紧缺形势也还需要半年左右才能恢复。

中国发展汽车芯片有什么伟大契机？

世界上做大了芯片产业的国家其实没有几个，发展契机是可遇不可求的。美国芯片产业是因个人电脑而获得崛起机会，日本和欧洲则都是因为家电和汽车。中国第一波芯片潮是因山寨GSM手机获得了巨大的成长机会。

作为汽车制造和消费大国的中国，汽车芯片进口率高达95%。平常情况下，汽车对芯片的价格不敏感，国产芯片的导入是很难的，和消费电子不同，价格战在汽车领域不怎么适用，汽车厂不会为一颗芯片便宜了几块钱，而去勇当“小白鼠”。

现在，大陆发展汽车芯片有了一个千载难逢的契机！

一方面，不要浪费任何一场缺芯危机，有“危”就有“机”。缺芯也带来了好事，那就是大陆车规级芯片有了不少宝贵的上车验证机会。

汽车厂纷纷对零部件一级供应商明确提出要求：要有国产芯片的后备方案，保供！大家一起努力，事情就好办多了。以往需要两年左右进行验证，现在紧赶慢赶，8-12个月也可以做到。验证通过后，上量就是迟早问题了。公开资料显示，上汽集团在芯片方面已经投资了十几家国内头部芯片公司，上汽集团董事长陈虹此前就曾公开表示，芯片短缺的事件也让汽车厂商和芯片厂商有了直接的联系。

车规级MCU采用成熟制程，大陆是可以生产制造的。杰发科技、芯旺微、兆易创新、国民技术、航顺、深圳中微、云途、芯海、琪埔维、赛腾微、国芯、比亚迪等一大堆企业已经扎堆进入市场，还有一些正在路上。从简单的控制应用开始，一点点进入可靠性要求高的场景，如发动机和车身的控制。

另外一方面，电动汽车和智能化是一场伟大的技术革命，中国与西方齐头并进，这给了本土芯片巨大的参与机遇。

9月16日，国务院领导在2021世界新能源汽车大会上表示：当前新能源汽车已进入加速发展新阶段，既面临重大机遇，也面临技术、市场等诸多挑战……加快车用芯片、操作系统等关键技术研发和产业化。要坚持跨界融合，协同构建新型产业生态，推动网联化、智能化与电动化技术齐头并进……

中国的疫情控制和生产恢复很成功。2020年，我国汽车产业规模超过了全球市场30%，我国汽车产销量已连续十一年蝉联全球第一。

与此同时，新能源汽车的渗透率不断加大，去年约5%，也就是每100辆销售的车中有5辆是新能源汽车。但这个数字今年8月就已达17.8%，马上达到20%以上，这实在是很令人惊讶。网约车现在基本都是纯电动了，司机们告诉我：快速充电桩到处都是，丝毫不亚于加油站的密度，充电半个小时，上个厕所抽根烟，就可以又跑上百来公里了。

传统燃油车的发动机、变速箱，西方很强，中国传统汽车产业“大而不强”，很难超越西方了。纯电动汽车并没有传统的燃油发动机和变速箱，给了中国汽车供应链弯道超车的全新机遇。

为什么特斯拉电动车能异军突起，本质上是在上海临港建厂，和中国供应链战略合作的结果，重复了苹果手机的成功故事。

同济大学汽车学院朱西产教授（清华大学汽车博士）讲了一个“美梦”：我们看到了4G通信给手机行业带来的革命，智能手机一样可以打电话，但打电话是它最Low的一个功能，实际上智能手机的潜力到现在还没有被完全释放。汽车产业里，旧的价值体系已经在崩溃，围绕未来汽车的全新价值体系正在重新构建。自动驾驶可以说是“诗和远方”，如果真的可以实现，那我们就要重新思考：汽车是不是还只是一个交通工具？！

朱老师的潜台词是：世界是否因此而“性情大变”？就像智能手机颠覆了传统生活方式一样。

敲黑板划重点：电动化和智能化的大方向，以及“缺芯”事件，大陆本土汽车芯片产业迎来了一个伟大的发展契机。

上海是中国集成电路设计和制造的热土，爱集微将与张江高科、上海经信委、上汽合作于11月19日在浦东陆家嘴举行首届“集微汽车半导体生态峰会”。

汽车半导体企业有很多，我和爱集微团队走访了一些代表性的公司，如芯擎（智能座舱SoC）、杰发（MCU、SoC）、聚辰（存储）、韦尔（图像传感器等）、禾赛（激光收发芯片）、景略（以太网）、琻捷（胎压监测等）、聚芯微（3D传感等）等。

图注：最早国产高级轿车红旗CA72，摄于上海汽车博物馆

形势喜人：中国车规级芯片“群体崛起”，应用生态也日趋成熟，“备胎”们已经蔚然成型了，未来势必在全球汽车半导体中占一席之地！

 复盘汽车芯片50年

汽车是人类文明的结晶。汽车电子是过去几十年全世界最聪明的脑袋一起开发出来的，汲取了众多惨痛的交通事故的教训。

汽车芯片发展有四个阶段：第一个阶段是电子管。二战之中，汽车（包括坦克）及飞机用无线对讲机协同作战，采用的是巨大的电子管。这是车联网的原始形态了。

图注：二战电影《狂怒》中双方坦克广泛装备无线对讲

第二个阶段是晶体管。1947年美国贝尔实验室发明了晶体管，体积和功耗都大大小于传统的电子管。上个世纪60年代以前，汽车电子有了第一个大规模的发展，主要生产技术起点较低的交流发电机、电压调节器、电子闪光器、电子喇叭、间歇刮水装置、电子点火装置等。晶体管收音机给漫长枯燥的驾驶带来了极大的乐趣。

图注：汽车仪表盘故障灯详解

第三个阶段是微处理器为代表的集成电路。英特尔在1971年推出了世界上首个商用微处理系统，其中的CPU便是大名鼎鼎的4004。在英特尔的带动下，微处理器单元（MCU）将 CPU、存储器、模数转换、液晶屏幕控制、多种 I/O 接口等集成在一片芯片上，形成了芯片级的计算机，早期叫单片（单板）机。用于发动机的电子点火和多点喷射技术，以及用于车身控制的防抱死制动（ABS）技术就是这个阶段的典型技术应用，都采用了MCU作为计算机系统。汽车零部件一级供应商（Tier 1）也是在这个节点堂而皇之走上历史舞台的，文首提到的总部在德国的博世是标杆企业，其汽车电子业务发展轨迹中可以看到电子点火、电喷、传感器、CAN总线、ESP、预测性制动系统等影响汽车发展的重大关键词。

图注：车载MCU的应用场景

第四个阶段是域控制系统和智能化系统级芯片（SoC）。目前汽车上有几十个甚至上百个的ECU（电子控制单元），未来可望统一到3-5个“域”控制系统，如自动驾驶域、智能座舱域、车身控制域等。至少三大类芯片将进入市场：用于智能座舱域的系统级芯片、用于自动驾驶域的人工智能系统级芯片，以及作为宽带连接车载以太网芯片等。

到如今，汽车里面用的电子设备简直包罗万象，已经非常庞大了。不得不慨叹，现代汽车太依赖芯片技术的发展了。

现在很多入门级的家用轿车也装备了ABS、ESP、AEB等汽车电子安全设备，拯救了很多生命。

一个是防抱死制动系统（ABS），替代了老司机的“点刹”。ABS可以让轮胎边滚边滑，还可以用大的刹车力度让车停下来。因此，在带ABS车辆上急刹车，就是一脚踩死就好。

第一台防抱死制动系统ABS在1950年问世，首先被应用在航空领域的飞机上，1968年开始研究在汽车上应用。70年代，由于欧美七国生产的新型轿车的前轮或前后轮开始采用盘式制动器，促使了ABS在汽车上的应用。

一个是车身电子稳定系统（ESP），大大减少侧滑。ESP是驾驶安全领域革命性的进步，继安全带之后拯救了最多生命的发明。“ESP之父” Frank Werner Mohn就是在1989年1月在瑞典发生了一次严重侧滑事故之后有这个伟大主意的。他开车在一个高速弯上因为地滑突然失去抓地力，一头扎进了雪堆之中。大难未死，于是有了这个伟大的发明。

“ESP之父” Frank Werner Mohn1989年的事故现场

还有一个是自动紧急制动（AEB），可大量减少交通事故。汽车通过摄像头、毫米波雷达、激光雷达等传感器来感知外部情况，通过MCU进行计算，决定是否启动紧急制动。欧盟和日本等 40个国家强制导入AEB，要求乘用车和轻型商用车必须安装自动紧急制动系统，有统计表示可以降低27%的事故。中国也在迅速普及，连上汽通用五菱旗下八万多元的新宝骏RS-3上也可以看到AEB和自动跟车功能了。

电动汽车的动力部分需要进行大电流（如几百安培）的整流或者逆变，要消耗很多功率半导体芯片，外围的充电桩也还要不少功率半导体芯片。这颗芯片在传统燃油车里面用不着。

“909”工程中诞生的上海华虹在IGBT等电动车上大量使用的功率半导体上就很有特色。SiC（碳化硅）功率半导体产业也在蓬勃发展。两者均可在大陆生产。

图注：作者戴辉于华虹宏力大门外

中国汽车芯片的群体涌现

国庆前，上海的芯片投资人聚在一起探讨国产汽车芯片的辉煌未来。中国半导体投资联盟秘书长王艳辉说：光有钱不一定能做好芯片，但若没有钱，则是万万不能的！

汲取了“缺芯”教训，借鉴手机业成功经验，汽车大厂的产业投资部门现在也赤膊上阵，越过一级供应商，直接和国产芯片来“勾搭”了。

商业芯片按照应用场景分为三个等级：消费级、工业级、汽车级。车规级芯片要求高很多，在研发、生产制造、测试的全流程中，都有特殊的要求，比如封装中，就要采用明锐理想等的自动视觉检测（AOI）设备做全检，确保无不良，而消费电子芯片就没有强制要求。

车规级芯片主要有计算、存储、传感、传输、功率等门类，我们在上海调研了一些代表性企业。

一、智能化带动传感器爆炸式发展

在20世纪60年代，汽车上仅有机油压力传感器、油量传感器和水温传感器，它们与仪表或指示灯连接，现在则有五花八门的传感器。 智能化发展，更是带来了图像传感器、雷达（超声、毫米波、激光）等技术的蓬勃发展。

车载摄像头作为汽车上重要的传感入口，在智能汽车中的地位越来越重要，以特斯拉目前交付量最高的Model 3为例，全车内外搭载了8个摄像头。随着自动驾驶能力的提高，车载摄像头将会增加到十几个。在车载摄像头的感光器市场，目前韦尔旗下的豪威还排在安森美之后，未来可望成为第一名。

作为激光雷达的全球领军企业之一，禾赛科技早在2017年底就投入了相关芯片的开发，尤其是核心的激光发射器和探测器芯片，依托芯片制造的成熟制程以降低成本。在不久的未来，激光雷达的成本可望大幅降低，并可望在量产车上广泛采用。

图注：硅谷卧室里热火朝天的创业场景

MARVELL元老何润生博士在上海建立了景略电子专注研发工业和车载以太网芯片。CMO郑联群介绍：景略和图像传感巨头豪威成立了合资公司，携手为下一代智能汽车提供端到端高速图像数据的传输、处理和网络通信解决方案。

温立介绍，琻捷起家产品是TPMS（胎压监测）芯片，于2017年底通过了车规测试认证后量产出货，此举打破了国外芯片巨头英飞凌和恩智浦的垄断市场，从此出发，进入了更多与安全有关的功能传感芯片。

孔繁晓介绍，聚芯微电子未来将持续围绕着3D光学和智能音频两大领域进行战略布局，不仅服务手机，也服务汽车。

图注：景略工程师在颇有硅谷氛围的实验室工作

二、智能化带动计算和存储芯片蓬勃发展

汽车上的处理器大概分三类：智能座舱处理器、自动驾驶处理器、MCU。前两者一般采用高级制程，MCU则一般采用成熟制程。

国产智能座舱处理器有两大派系。一是芯驰、芯擎这样的飞思卡尔创业系，直接干前装。二是杰发（源自联发科）、全志科技这样消费电子转战过来的体系，会从后装放量之后再进前装。高通、华为和展锐也都是从手机转到汽车的。

再来讲讲自动驾驶芯片，也有两类。一类是算力派，国内有黑芝麻和寒武纪；一类是算法派，国内有百度创业系的地平线。国内自动驾驶软件生态发展很快，有了上海魔视智能、大小眼等一批成熟的深度学习软件企业，也有了艾拉比这样的OTA远程软件升级解决方案厂家，汽车可以像手机一样软件升级。

芯擎科技CEO汪凯博士曾任恩智浦副总裁兼亚洲区总经理。 芯擎科技有吉利汽车和ARM中国的联合背书，背靠大树好乘凉。芯擎将发布首款基于国内最先进制程（7nm工艺）的高性能智能座舱车规级主控芯片，可以解决整个智能座舱的整体需求。

马伟华告诉我们，2018年的最后一天，杰发科技出品的MCU芯片成为国内首颗通过车规认证的32位MCU。2021年，杰发科技智能座舱SoC芯片正式装车量产，正式杀入了前装领域。

聚辰半导体李强介绍，聚辰有硅谷ISSI公司的基因，已经有超过20年的存储芯片设计经验，是全球EEPROM领域的领先企业，其产品在全球汽车产业中也大量使用。聚辰也官宣进入NOR FLASH领域。

结束语

亲身经历了几次中国科技产业的“群体崛起”，包括程控交换机、移动通信基站、手机（功能机、智能手机）、手机芯片等。今天，中国汽车芯片也迎来了自己的时代。

晚风里站在黄浦江边，看着对面浦东的高楼大厦和闪耀的霓虹灯，耳边回荡起歌曲《沧海一声笑》：

沧海笑，滔滔两岸潮，浮沉随浪记今朝；

苍天笑，纷纷世上潮，谁负谁胜，天知晓！