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一、 汽车芯片短缺尚未有缓解趋势，车企探索多种应对方案
（一）全面缺芯将会延续至2022年
自2019年下半年以来，在疫情、地缘政治等多重因素影响下，汽车行业遭遇严重缺芯问题。某车企在此期间有50多款芯片严重缺货，涉及微处理芯片、存储芯片、模拟芯片、IGBT、电源芯片等，影响20多个汽车部件、涉及20多款车型。其中缺货最严重的是国产化率最低、与功能安全相关的底盘和发动机的MCU芯片。
2020年9月后，甚至出现了部分芯片通过正规渠道无法购买到，需要加价到30-100倍价格后才能从中间商或者代理商拿到货的情况，给车企正常运营造成了较大成本压力。目前，汽车芯片短缺并没有缓解趋势，业内普遍预测在2022年第二季度甚至第三季度才能得到缓解。
（二）车企多措并举应对严峻缺芯形势
1. 短期对策：协调芯片正常供应，保障生产经营稳定
一是建立专责小组，专人专岗和周报机制，同时建立风险预警机制和高中低风险管理机制；二是积极推进汽车芯片归一化。整车需要1000多种汽车芯片，通过梳理整合可压缩到300多种，可有效降低因为一款芯片缺失而引起的停产风险；三是强化产业协同，积极争取各方支持，制定芯片替代计划；四是灵活安排生产计划。
目前，多家车企通过芯片替代、采购保供、配置生产计划调整、B点供货等多种措施及时应对，完成多种车型的设计变更，降低缺芯造车的影响。以某车企空调控制器为例，原方案中所需芯片100%依赖进口，涉及美国芯片及元器件比例超过40%。通过一系列国产化调整，目前已实现零美国芯片，国产化率达100%。
2. 中长期对策：打造健康、多元、安全的芯片供应链体系
一是建立芯片评价体系。梳理各类车载芯片使用概况，建立汽车芯片信息库，并构建风险评价体系。在整车研发阶段就加强元器件供应流程的管理，建立包括芯片风险评价表、芯片信息库在内的一系列管控工具，识别供应商潜在供应链风险因素，保证元器件供应链管理的落地。同时，强化对次级供应商管控，推动一级供应商使用低风险物料，避免和降低芯片发生缺货的风险，提升芯片供应链安全性。
二是推进芯片国产化。通过构建国产化汽车芯片供应链，形成国产化芯片的认可评价体系和物料数据库，以自主控制器为试验田，逐步实现控制器芯片及其关键零部件的国产化替换，同时有计划推动一级供应商逐步使用国产芯片。
二、 汽车芯片行业壁垒高，国产化面临巨大挑战
（一）汽车芯片的高行业壁垒
汽车芯片研发周期长、投入巨大，是硬科技、长跑道的创新。车规级芯片从设计到研发时间通常为 4-8年，包括 18-24个月的处理器设计与流片、12-18个月车规级认证、24-36个月的车型导入与测试验证等，几乎是普通消费芯片的整体开发时间的两倍。另一方面，汽车芯片研发耗资巨大。恩智浦、英飞凌在 2019年的研发投入约为 116 亿、72 亿元，英伟达 Xavier 12nm 计算芯片开发费用达 20 亿美元。国外汽车芯片企业历史较长且产品大量装车，收入利润可覆盖研发成本。作为追赶者的国内汽车芯片企业需要持续、大量资金投入，让不少企业望而却步。
车规级芯片面临最严格的资质认证。汽车的可靠性与安全性涉及人身安全，所以对汽车芯片的质量系统与安全系统要求非常严格，力求达到零缺陷率。汽车芯片与消费芯片和工业芯片相比，其工作环境恶劣，一般工作温度范围-40℃-155℃，湿度 0%-100%，需满足 15-20年的运行寿命。高可靠性要求、恶劣工作环境等决定了汽车芯片要经历最严格的认证体系，包括可靠性标准 AEC-Q100、质量管理标准ISO/TS 16949、功能安全标准 ISO 26262、网络安全 ISO 21434等等，才能打入整车与 Tier1的供应体系。
汽车芯片使用周期长，供应链体系封闭。消费芯片使用时间为 1-3年，工业芯片为 5-10年，而车规级芯片需要达到 15年或者 20万公里，匹配车辆寿命。在经过 2-3年的车规认证后，芯片才能进入整车厂供应链，供货周期长达 5-10年。高安全性和可靠性标准，较长的供货周期，芯片厂商和零部件、整车厂长久的合作关系形成了汽车芯片行业护城河。
图表 1 消费级芯片和车规级芯片对比
（二）汽车芯片国产化面临的挑战
芯片产业链条整体短缺，在软件与工具链、制造设备、制造工艺等方面存在不同程度“卡脖子”环节。核心技术缺失导致国产芯片应用在中低端领域，高端通用芯片严重依赖于进口，在汽车芯片市场尤为明显。汽车芯片全球总规模大概3000多亿元，中国市场约占其中1/3，但几乎全部是国外的企业。其中，主控芯片国产率仅为2%，功能芯片中底盘总成芯片、ADAS芯片等国产率几乎为零。
除了芯片产业遇到的通用问题外，汽车芯片国产化进程中遇到一系列挑战。
一是缺乏装车机会。OEM和Tier1普遍担心使用国产芯片带来质量问题，不愿承担因此带来的质量风险。另一方面，国产汽车芯片缺乏性价比，价格没有优势，甚至更高，车企导入国产芯片时存在成本压力。国产汽车芯片缺乏装车机会进行验证迭代，短期很难形成国产汽车芯片规模化应用，将会进一步拉大与国外的差距。
二是认证体系不完善。国内汽车芯片刚刚起步，缺乏话语权，行业认证标准基本掌握在欧美机构手中。以AEC-Q100为例，由克莱斯勒、福特和通用汽车等美国企业建立的质量系统标准。国内芯片公司若想进入汽车市场，则必须要花费5000万元，耗时约为12-18个月通过此项认证。目前国内缺乏车规级芯片产品标准与检测标准，相应的检测认证机构仅有一家，与国外完善的检测认证体系差距较大。
三是MCU开发生态尚未建立。由于国产车规MCU尚处于起步阶段，相关开发生态未完全建立、技术人才相对缺乏。
四是部分领域无国产化替代方案。MCU和IGBT等受关注程度较高，国内厂商开始布局，但其他一些门类的芯片较少企业涉及，例如近期兴起的EFUSE芯片等，鲜有国内企业涉及。
五是未完全解决供应链安全问题。由于国内缺乏车规芯片制造产线，目前仅可实现45nm以上成熟车规级工艺的量产。国产车规芯片的制造大部分选择台积电台湾工厂生产，仍需进口，未完全解决供应链安全问题。
三、 国内汽车芯片产业迎来发展窗口期
（一）政府与市场驱动下，国内芯片产业进入创新活跃期
2020年8月，国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，从国家层面给予了芯片产业大力扶持，中国芯片自给率要在2025年达到70%（2019年自给率仅为30%左右）。在政府一揽子政策激励下，去年新注册的芯片相关企业就超过2.2万家，截至目前为止相关产业累积注册达到7.41万家。其中，约十分之一企业涉及汽车芯片领域，这些企业的创立也是为中国汽车芯片产业打下了重要基石。
从市场表现来看，无论是市场需求量还是投资，芯片行业都处于高速增长阶段。2020年我国集成电路销售收入达到8848亿元，增长率为同期全球产业增速的3倍。技术创新上也不断取得突破，目前制造工艺、封装技术、关键设备材料都有明显大幅提升。企业实力稳定提高，在设计、制造、封测等产业链上也涌现出一批新的龙头企业。
投资方面，2020年芯片领域股权投资案例达413起，投资金额超过1400亿元人民币，较上一年增长近4倍，是我国半导体一级市场投资额最多的一年。由于对国产芯片的需求越发强烈，很多半导体公司的业绩增长迅猛，投资阶段上也普遍后移，C轮以后的投资比重大幅增加。
（二）智能汽车创新活跃，加速国内车载计算芯片迭代
我国已成为全球最好的车载智能芯片创新市场，各芯片公司新品首次量产上车车型均为中国品牌。例如，Mobileye的EyeQ5H率先在吉利极氪量产、高通SnapdragonRide率先长城高端车量产、英伟达的Xavier率先在小鹏P7量产、地平线征程3率先在理想One量产等，中国已经成为全球顶级车载计算芯片“角斗场”。
国内拥有全球最大、迭代速度最快、创新最活跃的智能汽车市场，国内车企，尤其是造车新势力自身智能汽车产品升级很快，对于芯片迭代的速度要求也高（一年一次迭代升级）。国内华为、地平线、黑芝麻等积累了很好基础，而且其迭代速度快（国外企业的2-3倍）、灵活响应和与客户紧密支持的特点能够很好地支撑国产智能汽车持续快速创新节奏。
地平线在2019年推出征程二，并于2020年在长安汽车量产装车；2020年推出的征程三，在理想ONE上创造了八个月车型导入的最快记录；预计2021年推出征程5，基本维持一年一代的产品节奏。目前全球高性能车载计算芯片领域产业格局尚未固化，给中国兴起的车载计算芯片企业留有一定竞争窗口期。
四、 加速国产汽车芯片产业化发展的建议
新冠疫情导致的汽车芯片短缺使产业认识到芯片的重要性，相比欧美国家短期性的短缺，我国在芯片方面面临的是本质性短板。短缺也给我国带来了机会，未来2-3年是我国汽车芯片发展的黄金窗口期。如果不能够解决自主产业链，未来仍将依赖国外企业，随时面临被“卡脖子”的风险。因此汽车芯片从长远角度来说，已经成为关乎国家重大战略、重大发展前景的产业。
更好的发挥政府引导作用。全球主要国家的政府都参与到芯片产业中，美国、欧美、日本等相继出台芯片相关政策。我国汽车芯片基础较差，政府的作用发挥更好的作用，尤其是市场失灵的方面。产业发展初期，规模没有上去、集中度不够，成本就很高，用户接受程度比较低，要实现正向循环就需要靠政府的力量。以电动汽车发展为例，在政府的推动下，电池的能量密度每年增长20-30%，单位成本每年下降20-30%，几年之后我国电池处在了全球第一梯队。汽车芯片的发展，政府的作用不可或缺，可以仿照电池政策设立汽车芯片“白名单”、给予积极采用国产汽车芯片的车型购置补贴等措施，引导国产汽车芯片上车。
加速汽车芯片行业的市场化整合。芯片细分领域通常只有数家头部企业能够盈利，未来汽车芯片企业兼并整合是趋势。参考北斗定位芯片的发展历史，从最初的20-30家企业集中到目前的3-4家，汽车芯片行业也会遵从同样的市场规律。通过并购、联合等市场化方式整合各汽车芯片细分赛道，在竞争中加速公司成长。同时，充分总结各公司的成功与经验教训，扶持细分赛道龙头企业做大做强，积极参与到国际竞争中。
加强不同产业间协作程度。一是在汽车产业和芯片产业间建立联动机制和沟通渠道，构建车企、芯片企业沟通交流的平台，实现信息共享。促进芯片企业和整车企业交流相互沟通与合作，在芯片架构、定义，以及验证等领域深度合作。另一方面，芯片是支持软件生态的基础，而软件天然需要一个生态才能发展壮大起来，包括大量的中间件、操作系统，以及不同类型算法公司、感知系统的协同发展，才能更好地支持上层应用生态。建立汽车软件生态体系间的协作，也是促进芯片产业发展的重要驱动力。
加快制定国内汽车芯片标准体系和芯片认证体系。在智能网联汽车时代，中国汽车行业有机会主导权世界汽车发展，应加速制定本地市场相关的行业规范，反过来影响全球的规则。设立具备行业影响力的车规级认证机构，制定中国市场行业标准，让全球现在的标准既适用于国外市场，也适用于国内市场。
支持国产车规芯片产线建设。消费级芯片投资回报率远高于车规级芯片，国内主动投资车规级产线较少，众多汽车芯片设计公司不得不到台积电流片和制造。建议支持国内企业建设车规晶圆制造和封测产线，国产芯片企业在国内流片和封测。相对而言，汽车芯片所需制程多为10nm以上，国内产业链基本可以满足。
鼓励资本支出。可以由车企、Tier1和机构共同发起，探讨成立资本支持方案，重点投资汽车芯片企业。
半导体技术人才引进与培养。建议芯片企业引进国外高端芯片技术人才，带动国内芯片技术人才成长。同时，加强国内高校对芯片人才培养力度，以更好满足未来汽车芯片需求。
为了更深入调研行业、广泛听取各方意见，接下来百人会还将围绕外资芯片企业如何参与内循环、汽车芯片产业生态如何更好建设、汽车芯片政策体系如何建设等问题组织若干期研讨会，并基于会议形成相关研究报告和智库报告，及时报送有关部门和企业参考。
2021年7月份，百人会将召开该课题的第二次研讨会，聚焦“汽车芯片产业生态如何更好建设”，围绕新的生态体系与车企如何深度协同合作、我国在新生态体系建设中的短板与优势等问题展开深度研讨，继续邀请行业专家、业内企业积极参与，共同推进智能网联汽车的高质量发展。
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