中科芯胡凯：布局汽车电子，助力汽车芯片关键核心技术突破
时间: 2023-12-08 22:09
来源: 2023芯片大会
作者: editor
2023年12月5日-6日，由中国汽车工业协会和中国电子科技集团有限公司共同主办的“2023全球汽车芯片创新大会暨第二届中国汽车芯片高峰论坛”在无锡举办。本届芯片大会以“共享中国机遇•共谋创新发展•共赢产业未来”为主题，设置了“1场高层峰会、1场主旨论坛、4场主题论坛”共6场会议。其中，在12月6日下午举办的“主题论坛二：新能源汽车‘芯’动态”上，中科芯集成电路有限公司MCU事业部总经理胡凯发表精彩演讲。
以下内容为现场演讲实录：
各位领导，专家，还有各位业界同仁大家好，我是来自中科芯的胡凯，今天也非常有这个机会跟大家作一个交流，我分享的题目是“布局汽车电子，助力汽车芯片关键核心技术突破。”
我的报告分三部分：
首先也是给大家介绍一下汽车芯片的发展概况，汽车芯片的重要性毋庸置疑，总书记各种场合也提到了，其实在二十大报告中也提出来了，推动汽车芯片国产化进程，对于新能源汽车供应链的安全与稳定来说至关重要。
汽车电子产业链产业规模非常巨大，从这个图中我们也可以看出有3400亿元的汽车芯片支撑一万亿元的汽车芯片，支撑2.1万亿元的汽车电子设备，支撑13万亿元的汽车工业，支撑18.2万亿元的汽车市场服务业，整个一个汽车产业链的市场规模非常巨大。
这里面也对比了我们欧洲和中国在产业链里面对行业的一个占比的情况我们也可以看得出来在产业链的下游，其实从汽车零部件，汽车电子设备，汽车工业和汽车市场服务业我们中国都是占比大于欧洲的。
但是，唯一的在汽车芯片方面我们是小于欧洲的，而且在全球占比非常少小于10%。
所以在产业链的上游还是面临一个受制于人的局面。整个来说汽车芯片的市场未来的话会越来越大，确实随着我们新能源汽车的智能化、电动化的发展趋势，对我们大算力芯片、对传感、对控制芯片的需求会越来越大。
中国是我们新能源汽车产品技术包括产业链布局的一个领头羊，我想这也是毋庸置疑的。从几个数据我们也可以看到，2022年我国新能源汽车的销量688万辆，占比达到27.7%，汽车销量占全球比重超过65%，稳居全球第一。
另外一个数据也是今年的7月份，我们第2000万辆的新能源汽车下线，从这个数据我们也能够看得出来，在“新四化”对我们带来了一个很好的换道超车的机遇，同时我们国家政策也大力的支持，带来了一个很好的机遇。
另一个层面，我们很多汽车芯片也在回归，另外我们新能源车也越来越亲民，性价比很高，受到很多消费者的喜欢，我想现在很多家里在买车的时候都会考虑新能源车。
但是在汽车芯片现状上面的分析上来说，目前还是过度集中，其实整体来说还是国外的像以MCU为例，NXP，英飞凌，瑞萨，ST传统的五强占了超过80%市场份额。
其中更为让大家遗憾的是功能安全达到D级的，基本上目前还是被国外垄断。
我们有一个数据国产芯片目前不同的门类里面从控制、计算、通信、模拟、驱动、存储、传感、功率安全等一些门类的芯片，其实供应链占比目前确实很低。
这个也说明了我们国产芯片特别是我们芯片原厂商路途还很长，进一步加油。但同时也告诉我们市场空间很大。
第二，介绍一下我们汽车芯片的特点和研制面临的一个挑战，汽车芯片第一个它要高可靠性，把整个温度范围很宽，从负40摄氏度到105度、125度甚至现在到150度。
它的湿度范围也比较广，产品寿命也要求很长要15-20年，与汽车设计的寿命相当，ESD要求也比较高，它的可靠性要求要通过AEC-Q100的认证，关于在发动机舱相关的场景要达到Grade零的这么一个可靠的等级。
第二，它的安全性要求，整个芯片设计要按照26262安全的一个标准进行全生命周期的设计，安全等级有A到D四个等级。
第三个还要高稳定性，特别是在大规模批量生产的时候，它的一致性真的要实现某种意义上的零缺陷，这也要求整个车规芯片的生产线要通过16949的质量认证以及VDA6.3一致性的一些认证。另外还有一些要求，包括EMC、可维修性等，整体来说比较高。
车规芯片特点主要体现在三点：
第一，技术壁垒比较高。在工作环境、交付良率、使用寿命等方面都要严苛于工业类、消费类产品，整个国内大部分的厂商在生产工艺、良品率、认证标准方面，实话实说还是处于一个追赶阶段。
第二，车规认证难，周期长，标准严苛，进入门槛也极高。它要求满足AEC-Q100、16949、26262等一些标准，整体认证的难度大，周期长。一个产品从研发流片到量产出货，一般应该需要3到5年的时间去打磨。
第三，格局固化，行业壁垒还是比较高的。整个在全球整车供应链基本是固化的，新厂商的切入比较困难。在目前的市场上，车规级还是以海外的厂商为主，但也确实因为前一波缺芯，给我们很多国内厂商很好的市场机会，现在国产的车规芯片也越来越好。
车规芯片在研制的时候面临哪些难点，其中我们讲一下基于像MCU处理器为内核的，车规后续芯片域控制器集成的一个芯片，它的研发面临很大的技术难度，相对于工业类的有很多挑战。
1、实时处理信号的能力，它要求及时的感知，要求芯片的延迟要越来越小，主频也要求越来越高，它的存储要越来越大。
2、要求高算力，因为现在很多要处理娱乐、人机交互、传感等信号，它要求我们的芯片能够快速安全的进行处理，更多的要实现多核集成、异构等，对芯片的复杂度要求越来越高。
3、高安全性，主要是它的多数据融合，需要具备安全的一些保密措施，同时芯片在高性能处理数据的时候，要能够保证安全稳定的运行，不发生故障，对我们的车规芯片研制提出了很大的挑战。
DSP的功能安全架构，在这个安全架构设计里面，要求有完善的芯片安全机制，要去预防、监管、探测功能的一些故障，并让整个系统做出安全的响应，能够达到我们整个车规芯片安全的要求。
第三部分介绍一下中科芯在汽车芯片方面的基础和布局情况，中科芯也是国家一类科研单位，集成电路骨干企业，我们的特点是拥有安全可控的完整的集成电路产业链，目前也是致力于在汽车电子、网络通信、工业控制等领域成为关键芯片和解决方案的集成商和供应商。
我们在汽车电子这个领域是全系统的进行布局，首先在质量体系方面，我们是通过了26262的功能安全体系的认证，通过了16949的质量体系，建立了IEC-Q的可靠性实验室，通过了CNAS认证。
然后我们在完整产业链，从设计、掩膜、晶圆、封装、可靠性、应用进行汽车业务的布局。同时我们有成熟的货架产品，目前具有国内领先的7纳米到65纳米的设计能力，我们的封装也是国家级的创新中心。
另外我们有成熟的产品，6大门类的200余款产品，包括MCU、DSP、通信接口、电源、存储、处理、功率器件等。同时基于我们自有的芯片，我们布局了车用控制器的解决方案，目前相关的车规芯片和控制器方案，都在整车厂进行配套推广应用。
整体来说，我们也是面向市场需求，按照汽车芯片的可靠性要求构建我们的质量体系，从设计、制造、封装、测试到应用方案这个层面来布局整个汽车产业。
在设计平台方面，我们运用国内领先的7纳米到65纳米的设计能力，具有软硬件平台，积累了丰富的IP核，快速的进行芯片设计和服务。
我们拥有40纳米和130纳米的掩膜平台，有8吋的工艺加工制造平台。封装方面也是国家级的创新中心，具有塑封、陶封、晶圆级封装的能力，微系统也是国家级的创新平台，具有高可靠的12寸三维异质异构集成的微系统能力。
在测试平台方面，我们也是江苏省的集成电路测试工程中心，也是中国电科的车规芯片的测试认证中心。检测方面，我们也是国家级的电子元器件的测试实验室，也是汽车行业电子认证的实验室，我们具有了车规芯片的检测能力和认证资质，同时我们有自己的SMT线和组装线，具备量产能力。
通过前期的一些布局，我们目前有多款MCU及电源产品进入了市场，其中有7个产品也纳入了汽车电子的创新目录。目前我们量产的产品应该有21款，其中MCU类的，我们103、407都是通过了AECQ-100的可靠性认证，目前在车身控制等方面进行量产应用。
另外我们的TVS、APD包括我们的逻辑器件、驱动芯片，都在我们的电驱、车身控制以及相关领域进行应用推广。
同时我们还有在研的22款产品，包括面向辅助驾驶的FPGA 50T、1000T、CPU 6Q以及我们现在面向底盘和车身的144MCU以及234235MCU以及28335的DSP。另外在电源DC/DC类，我们也布局了5412、5413、3515、51214、31112以及5423等系列化的产品，同时在接口类我们也布局了CAN和LIN的1042、1043等芯片，这些产品都即将完成研发，系列化的面向市场。后续也希望我们更多的用户单位，包括我们的Tier1和整车企业给我们机会。
中科芯还是致力于在汽车芯片这个领域深耕，后续希望更多的得到业界的支持，这是我们MCU的一个产品规划，主要也是面向未来汽车应用场景的高性能、高安全、高算力的场景和需求，进一步布局我们的产品。这是我们DSP相关的。
最后小结一下，整体来说国内汽车芯片起步比较晚，基础也比较薄弱，仍需要业内同行沉下心志，一起发力攻关，整个汽车芯片的国产化也需要整车厂Tier1厂商的一些支持，衷心感谢给芯片厂商上车的机会。
谢谢大家！
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2023年12月5日-6日，由中国汽车工业协会和中国电子科技集团有限公司共同主办的“2023全球汽车芯片创新大会暨第二届中国汽车芯片高峰论坛”在无锡举办。本届芯片大会以“共享中国机遇•共谋创新发展•共赢产业未来”为主题，设置了“1场高层峰会、1场主旨论坛、4场主题论坛”共6场会议。其中，在12月6日下午举办的“主题论坛二：新能源汽车‘芯’动态”上，中科芯集成电路有限公司MCU事业部总经理胡凯发表精彩演讲。
以下内容为现场演讲实录：
各位领导，专家，还有各位业界同仁大家好，我是来自中科芯的胡凯，今天也非常有这个机会跟大家作一个交流，我分享的题目是“布局汽车电子，助力汽车芯片关键核心技术突破。”
我的报告分三部分：
首先也是给大家介绍一下汽车芯片的发展概况，汽车芯片的重要性毋庸置疑，总书记各种场合也提到了，其实在二十大报告中也提出来了，推动汽车芯片国产化进程，对于新能源汽车供应链的安全与稳定来说至关重要。
汽车电子产业链产业规模非常巨大，从这个图中我们也可以看出有3400亿元的汽车芯片支撑一万亿元的汽车芯片，支撑2.1万亿元的汽车电子设备，支撑13万亿元的汽车工业，支撑18.2万亿元的汽车市场服务业，整个一个汽车产业链的市场规模非常巨大。
这里面也对比了我们欧洲和中国在产业链里面对行业的一个占比的情况我们也可以看得出来在产业链的下游，其实从汽车零部件，汽车电子设备，汽车工业和汽车市场服务业我们中国都是占比大于欧洲的。
但是，唯一的在汽车芯片方面我们是小于欧洲的，而且在全球占比非常少小于10%。
所以在产业链的上游还是面临一个受制于人的局面。整个来说汽车芯片的市场未来的话会越来越大，确实随着我们新能源汽车的智能化、电动化的发展趋势，对我们大算力芯片、对传感、对控制芯片的需求会越来越大。
中国是我们新能源汽车产品技术包括产业链布局的一个领头羊，我想这也是毋庸置疑的。从几个数据我们也可以看到，2022年我国新能源汽车的销量688万辆，占比达到27.7%，汽车销量占全球比重超过65%，稳居全球第一。
另外一个数据也是今年的7月份，我们第2000万辆的新能源汽车下线，从这个数据我们也能够看得出来，在“新四化”对我们带来了一个很好的换道超车的机遇，同时我们国家政策也大力的支持，带来了一个很好的机遇。
另一个层面，我们很多汽车芯片也在回归，另外我们新能源车也越来越亲民，性价比很高，受到很多消费者的喜欢，我想现在很多家里在买车的时候都会考虑新能源车。
但是在汽车芯片现状上面的分析上来说，目前还是过度集中，其实整体来说还是国外的像以MCU为例，NXP，英飞凌，瑞萨，ST传统的五强占了超过80%市场份额。
其中更为让大家遗憾的是功能安全达到D级的，基本上目前还是被国外垄断。
我们有一个数据国产芯片目前不同的门类里面从控制、计算、通信、模拟、驱动、存储、传感、功率安全等一些门类的芯片，其实供应链占比目前确实很低。
这个也说明了我们国产芯片特别是我们芯片原厂商路途还很长，进一步加油。但同时也告诉我们市场空间很大。
第二，介绍一下我们汽车芯片的特点和研制面临的一个挑战，汽车芯片第一个它要高可靠性，把整个温度范围很宽，从负40摄氏度到105度、125度甚至现在到150度。
它的湿度范围也比较广，产品寿命也要求很长要15-20年，与汽车设计的寿命相当，ESD要求也比较高，它的可靠性要求要通过AEC-Q100的认证，关于在发动机舱相关的场景要达到Grade零的这么一个可靠的等级。
第二，它的安全性要求，整个芯片设计要按照26262安全的一个标准进行全生命周期的设计，安全等级有A到D四个等级。
第三个还要高稳定性，特别是在大规模批量生产的时候，它的一致性真的要实现某种意义上的零缺陷，这也要求整个车规芯片的生产线要通过16949的质量认证以及VDA6.3一致性的一些认证。另外还有一些要求，包括EMC、可维修性等，整体来说比较高。
车规芯片特点主要体现在三点：
第一，技术壁垒比较高。在工作环境、交付良率、使用寿命等方面都要严苛于工业类、消费类产品，整个国内大部分的厂商在生产工艺、良品率、认证标准方面，实话实说还是处于一个追赶阶段。
第二，车规认证难，周期长，标准严苛，进入门槛也极高。它要求满足AEC-Q100、16949、26262等一些标准，整体认证的难度大，周期长。一个产品从研发流片到量产出货，一般应该需要3到5年的时间去打磨。
第三，格局固化，行业壁垒还是比较高的。整个在全球整车供应链基本是固化的，新厂商的切入比较困难。在目前的市场上，车规级还是以海外的厂商为主，但也确实因为前一波缺芯，给我们很多国内厂商很好的市场机会，现在国产的车规芯片也越来越好。
车规芯片在研制的时候面临哪些难点，其中我们讲一下基于像MCU处理器为内核的，车规后续芯片域控制器集成的一个芯片，它的研发面临很大的技术难度，相对于工业类的有很多挑战。
1、实时处理信号的能力，它要求及时的感知，要求芯片的延迟要越来越小，主频也要求越来越高，它的存储要越来越大。
2、要求高算力，因为现在很多要处理娱乐、人机交互、传感等信号，它要求我们的芯片能够快速安全的进行处理，更多的要实现多核集成、异构等，对芯片的复杂度要求越来越高。
3、高安全性，主要是它的多数据融合，需要具备安全的一些保密措施，同时芯片在高性能处理数据的时候，要能够保证安全稳定的运行，不发生故障，对我们的车规芯片研制提出了很大的挑战。
DSP的功能安全架构，在这个安全架构设计里面，要求有完善的芯片安全机制，要去预防、监管、探测功能的一些故障，并让整个系统做出安全的响应，能够达到我们整个车规芯片安全的要求。
第三部分介绍一下中科芯在汽车芯片方面的基础和布局情况，中科芯也是国家一类科研单位，集成电路骨干企业，我们的特点是拥有安全可控的完整的集成电路产业链，目前也是致力于在汽车电子、网络通信、工业控制等领域成为关键芯片和解决方案的集成商和供应商。
我们在汽车电子这个领域是全系统的进行布局，首先在质量体系方面，我们是通过了26262的功能安全体系的认证，通过了16949的质量体系，建立了IEC-Q的可靠性实验室，通过了CNAS认证。
然后我们在完整产业链，从设计、掩膜、晶圆、封装、可靠性、应用进行汽车业务的布局。同时我们有成熟的货架产品，目前具有国内领先的7纳米到65纳米的设计能力，我们的封装也是国家级的创新中心。
另外我们有成熟的产品，6大门类的200余款产品，包括MCU、DSP、通信接口、电源、存储、处理、功率器件等。同时基于我们自有的芯片，我们布局了车用控制器的解决方案，目前相关的车规芯片和控制器方案，都在整车厂进行配套推广应用。
整体来说，我们也是面向市场需求，按照汽车芯片的可靠性要求构建我们的质量体系，从设计、制造、封装、测试到应用方案这个层面来布局整个汽车产业。
在设计平台方面，我们运用国内领先的7纳米到65纳米的设计能力，具有软硬件平台，积累了丰富的IP核，快速的进行芯片设计和服务。
我们拥有40纳米和130纳米的掩膜平台，有8吋的工艺加工制造平台。封装方面也是国家级的创新中心，具有塑封、陶封、晶圆级封装的能力，微系统也是国家级的创新平台，具有高可靠的12寸三维异质异构集成的微系统能力。
在测试平台方面，我们也是江苏省的集成电路测试工程中心，也是中国电科的车规芯片的测试认证中心。检测方面，我们也是国家级的电子元器件的测试实验室，也是汽车行业电子认证的实验室，我们具有了车规芯片的检测能力和认证资质，同时我们有自己的SMT线和组装线，具备量产能力。
通过前期的一些布局，我们目前有多款MCU及电源产品进入了市场，其中有7个产品也纳入了汽车电子的创新目录。目前我们量产的产品应该有21款，其中MCU类的，我们103、407都是通过了AECQ-100的可靠性认证，目前在车身控制等方面进行量产应用。
另外我们的TVS、APD包括我们的逻辑器件、驱动芯片，都在我们的电驱、车身控制以及相关领域进行应用推广。
同时我们还有在研的22款产品，包括面向辅助驾驶的FPGA 50T、1000T、CPU 6Q以及我们现在面向底盘和车身的144MCU以及234235MCU以及28335的DSP。另外在电源DC/DC类，我们也布局了5412、5413、3515、51214、31112以及5423等系列化的产品，同时在接口类我们也布局了CAN和LIN的1042、1043等芯片，这些产品都即将完成研发，系列化的面向市场。后续也希望我们更多的用户单位，包括我们的Tier1和整车企业给我们机会。
中科芯还是致力于在汽车芯片这个领域深耕，后续希望更多的得到业界的支持，这是我们MCU的一个产品规划，主要也是面向未来汽车应用场景的高性能、高安全、高算力的场景和需求，进一步布局我们的产品。这是我们DSP相关的。
最后小结一下，整体来说国内汽车芯片起步比较晚，基础也比较薄弱，仍需要业内同行沉下心志，一起发力攻关，整个汽车芯片的国产化也需要整车厂Tier1厂商的一些支持，衷心感谢给芯片厂商上车的机会。
谢谢大家！
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