各方大力扶植，芯片火热的背后，一条非常清晰的投资逻辑已经被很多人看到，当前中国半导体整体自给率只有15%，而汽车半导体自给率更不到5%，因此，芯片的国产化已经成为一条非常清晰的赛道。

芯片的国产化，意味着上下游产业链中的设计、制造、封装、测试、设备、材料都要国产化，还意味着相关的设计工具EDA也需要国产化，汽车人参考结合国内几家芯片公司的招股书，以及近期举办的中国汽车论坛有关芯片的部分，对汽车芯片产业发展进行全面的梳理。

本文聚焦于芯片产业和技术发展，全文共2525个字，下一篇文章重点介绍有关芯片设计软件EDA。

芯片产业的整体格局

市场层面，全球半导体市场2019年销售规模为4123亿美元，汽车半导体为410亿美元，占比10%左右；预计在2022年达到651亿美元，占总体半导体12%，是半导体细分市场增长最快的部分。

而中国半导体市场2020年销售规模为8848亿元，其中设计（代表企业：华为海思、紫光展锐）、制造（代表企业：中芯国际、华虹）、封装测试（代表企业：长电科技、通富微电、华天科技）各占三分之一左右。

产业链层面，半导体上游主要为设备、材料、软件，中游为制造层，包括芯片设计、生产、封装和测试，下游为芯片的应用。

具体地，在中游制造领域：

芯片设计企业通过对集成电路系统、逻辑、电路和性能的研究设计，最终转化为物理设计版图；

芯片生产企业负责晶圆生产，利用设计版图制作光掩模版，并以多次光刻的方法将电路图形呈现于晶圆上，最终在晶圆表面/内部形成立体电路；

芯片封装企业将加工完成的晶圆，进行切割、封塑和包装，以保护管芯并最终形成芯片产品；

芯片测试企业主要对芯片的可靠性、稳定性等进行检测。

基于以上，在芯片产业模式层面也分化出了五种模式：

集成器件制造模式（IDM，Integrated Design and Manufacture），涵盖设计、生产、封装、测试全流程，代表为英特尔、三星和德州仪器；

设计模式（Fabless），仅负责芯片设计，生产交给代工厂，封装测试交给专业公司；

代工模式（Foundry），仅负责晶圆的制造和流片，代表为台积电；

不完整的IDM模式（IDM lite），通过剥离旗下晶圆厂成为全球代工厂，而自身作为Fabless进行芯片设计，代表企业为AMD、恩智浦、英飞凌等；

而封装及测试企业（OSAT），分别承担芯片的封装和测试。

芯片的技术发展趋势

近几年半导体的技术发展主要围绕着设计、制造、封装以及材料四个层面，其发展变化受上游供给和下游应用共同影响。

在设计层面，一方面是系统级芯片SoC的出现，将信号采集、转换、存储及处理等不同功能组件以模块形式整合在单个芯片中，采用软硬件协同，是性能及功耗敏感型终端的最优选择；

另外一方面，为顺应差异化和低成本需求，加上挖矿和人工智能等领域爆发，实现单一功能的ASIC也很旺盛，产品种类多、批量少，量产后成本进一步会降低。

在制造层面，鳍式场效应晶体管（FinFET，FinField-Effect Transistor）工艺逐步成熟，目前已达 7 纳米，该工艺采用立体式晶体管排布，将控制电流通过的“闸门”设计为鱼鳍叉状的 3D架构，以在电路两侧实现通闭控制，从而减少漏电。

加上驱动电流参数优化，晶体管栅长得以大幅缩短，产品集成度和计算速度都得到提升。

“深度摩尔定律”延续FinFET 工艺整体思路，在沟道材料、器件结构、连接导线、高介质金属栅等方面持续提升产品集成度。

此外，绝缘层覆硅技术（SOI，Silicon-On-Insulator）快速发展，在顶层硅（晶体管）和背衬底之间加入绝缘体物质（埋入式氧化层），实现元器件间的介质隔离，从而减少寄生电容及传统 CMOS 工艺的闩锁效应、降低整体功耗，该工艺简单、功耗及成本低，可以用于物联网、射频、功率器件等领域。

在封装层面，向三维异质异构集成方向发展，将芯片进行堆叠键合，通过穿透衬底的三维互连实现多层间电信号连接，可降低功耗、减小互连延时、提高传输带宽，支撑 SoC 实现复杂功能。

在材料层面，半导体材料已演化至第三代，即禁带宽度≧2.3 电子伏特的半导体材料，主要包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、金刚石、氧化锌（ZnO）、氮化铝（AlN）等；其中，SiC 和 GaN 技术相对成熟，已开始产业化应用。

较第一、二代材料，更具性能及经济性优势，可更好地支撑 5G、新能源汽车等发展。

汽车芯片发展现状

中国半导体市场虽然占了全球三分之一，但是自给率仅为15%，而晶圆的投资规模巨大，1000片/月的产能需要投资1亿美元，投资回报率周期很长。

2018年全球等效8英寸晶圆产能为1945万片/月，中国占12%左右。

从芯片应用层面上看，汽车芯片可以分为感知、计算/控制、通讯、储存、功率等，整体自主率不足5%。

从芯片类型上看，特别是用于自动驾驶和智能座舱的SOC芯片以及MCU芯片，目前对台积电的依赖程度很高。

汽车芯片与消费芯片的比较，如下图所示：

因为建立在高安全与高可靠标准、长供货周期之上强绑定的整零关系，使得汽车芯片格局十分稳定，推高了行业壁垒。

智能电动汽车芯片特殊需求

智能电动汽车产品是基于场景和数据的，对于数据的处理取决于软件和芯片。

自动驾驶和智能座舱，需要高算力和高制程的芯片，芯片的设计需要与场景深度融合。

自动驾驶芯片需要满足多源感知融合、高效实时计算、冗余系统控制；而智能座舱芯片需要满足先进显示、多模态交互和丰富的应用生态，它们都需要满足售后可升级性的需求，这个时候主控的SoC芯片以及基于ASIC的AI芯片更加重要。

除了单车智能的路线外，车路协同的发展，一方面赋予了汽车芯片“做减法”的机会，传感器和算力需求简化，车端芯片性能要求降低；但另外一方面，对通讯芯片的宽带和时延要求都大幅度提高。

车企开始直接与芯片厂商合作，必须定义芯片的使用场景和需求，主导架构的设计，甚至考虑自主完成部分设计。

汽车人参考小结

智能电动汽车时代，芯片已经成为了新的三大件之一。

在缺芯的背景下，芯片国产化的道路看似十分具有吸引力，但通过拆解芯片的上下游产业链，可以发现光靠一两家国产芯片企业，是远远不够的。

车企如何与芯片连接起来，赋能其使用场景和用户体验，考验着车企的能力和智慧。

电动汽车对芯片的消耗量相比于传统汽车会大大增加，但同时在集中电子电气架构下，芯片又走向融合，使得芯片数量有了下降，乐观估计当前缺失的MCU将在下半年开始缓解。

从另外一个角度来看，单车汽车芯片成本均值2019年约为400美元/车，预计到2022年会到达600美元/车，数量降低，但是价值提高，其中增长点更多是基于智能电动汽车的高算力的SoC和AI芯片。

本文为汽车人参考第340篇原创内容，如果您觉得文章不错，“推荐和关注”是对我最大的支持。