問兄弟們一個問題，你們覺得國產汽車可以完全不用美國的芯片嗎？
上月初，美國政府對咱們宣佈了新一輪的出口限制，把 140 多家中國公司加到了黑名單，禁止購買美國的各種半導體產品。
第二天，咱們國內的四大行業協會集體發了一份聲明，對美國的限制表示堅決反對，並表示現在美國的芯片產品和供應鏈已經靠不住，建議謹慎採購。
這一攻一防的，火藥味很濃看著也很解氣，但是乍一想，你看像是高通、英偉達對吧，汽車上的很多芯片好像都是用的美國品牌嘛，大家都在用，真就是可以說丟掉就丟掉的嗎？
先考考大家啊，一臺車上都會用到哪些芯片呢？你肯定會說這還不簡單，高通和英偉達對吧。
但其實呢，這倆只是所有車規級芯片裡非常小的兩個分支，因為車上幾乎所有的功能，包括看得見的和看不見的，只要想實現，就都離不開芯片的參與。
所以車規級的芯片不僅種類多、用途多，一臺車需要用的數量也很多。一臺純電車裡頭，各種芯片加起來就會有三千甚至是四千多顆，就連早些年電子系統相對簡單的燃油車，都得用個七八百顆。
雖然看著很多很雜，但車規級芯片按用途分，大都逃不過下面這個四個類型：計算和控制芯片、功率芯片、傳感器芯片還有其他芯片。
我們稍微解釋一下它們都是幹啥的。
首先就是計算和控制芯片。根據複雜的程度，它們往下還可以再分成幾個分支：
最常見的、結構相對簡單的，就是負責控制車上各種硬件的微型控制器 MCU ，比如車窗、空調、電池電機、剎車就都是一些比較簡單的功能對吧，就都會有對應的 MCU 來控制。
比 MCU 高級一點的呢就是 SoC ，也就是系統級芯片。集成度更高、性能更強，負責的也是算力需求更大的任務，就比如大夥很熟的車機芯片。
再高級一點，現在很多電車有但是燃油車基本用不上的，就是 AI 芯片，主要用來運行智能駕駛系統裡面的 AI 模型，需要的算力比較大。像英偉達 Orin 、華為昇騰就都是這類。
那第二大類的芯片呢叫功率芯片。
它們的作用就會簡單一些，主要就是用來搞定跟電源、電路有關的功能，比如讓電流在直流電和交流電之間來回轉化啦，調節電路里的電壓和電流等等。
新能源汽車上很多跟電有關的部份，比如逆變器、電控系統、 DC-DC 轉換器就都得用上功率芯片。很多車企都在說的碳化硅材料，也就是用在功率芯片上的。
再就是傳感器芯片。因為車上有很多種類型的傳感器嘛，比如攝像頭、雷達還有慣性傳感器，為了提高系統的集成度和可靠性，一般傳感器本身會和信號處理芯片、甚至輸出控制芯片結合在一起，共同成為傳感器芯片。
那至於其他芯片裡頭就是一些很細很雜的芯片了，比如用來讓車上各個部件交流的通信芯片、用來儲存各種信息的儲存芯片、用來加密和驗證關鍵數據的安全芯片等等，這裡就不展開說了。
總之就像我們前面說的，車上只要是涉及到電信號或者信息處理的部份，就都得靠車規級的芯片處理信息、發出指令。
那在這麼多種類的車規級芯片裡頭，美國公司的地位是啥樣的呢？
你肯定會說這還要問，肯定是壟斷嘛！確實，在高算力的 SoC 和 AI 芯片上，兩家美國公司高通和英偉達基本就是包圓了，而且很長一段時間以內，地位大概都沒人能撼動。
可在此之外的其他市場，美國公司在全球的市佔率其實並沒有很高，甚至還有點低。
就拿車上數量最多的芯片 MCU 來說， 2023 年，全球的車規級 MCU 市場裡，英飛凌、瑞薩電子、恩智浦、意法半導體、微芯科技這五家的市佔率超過了 90 ％。國內也是類似，九成的份額是被巨頭們吃掉的。
但是啊，這裡頭英飛凌是德國的，瑞薩是日本的，恩智浦是飛利浦拆出來的總部在荷蘭，意法半導體是意大利和法國合作的，就剩個微芯是美國的了。
就算把範圍從車規級的芯片擴展到上游的車規半導體上，美國的德州儀器在 2023 年也只佔了全球不到十分之一。
是不是感覺，美國公司就這啊？確實可以不用你的芯片嘛，我換別家還不成嗎。
這麼說吧也對，但到頭來還是沒有擺脫對海外企業的依賴對吧。
為了避免被卡脖子，咱們的車規級芯片產業還是得朝著自主可控的目標走，我想這也是四大協會聲明背後的一句潛臺詞。
那按現在國內的車規級芯片水平，咱們有可能做到對進口產品的完全替代嗎？
為了解答這個問題，我們找了幾位業內的老哥聊了聊。
答案嘛，大夥應該也能猜到個大概啊，國產替代，有可能，但非常非常難。
因為國外的芯片企業起步早、經驗多，現在不僅產品超多，性能和質量穩定，甚至還把芯片開發的工具都給壟斷了。國內的企業想要擺脫它們的影響，那基本就等於我現在想吃蘋果了，但只能先去種蘋果樹。
能吃上，就是得等。
M 老哥是一個給車企做硬件開發的工程師，他說他日常工作中涉及到的車規級芯片，最常見的還是英飛凌這樣的海外產品。國內的產品也有，只不過應用的場景相對低端，性能嘛也只是剛剛夠用。
至於差距為啥會這麼大， M 表示國內的芯片廠家面前最大的問題，是沒錢和沒時間。
畢竟想要在西方產業的影響之外靠自己的摸索從零開始，不僅得從巨頭企業的手裡搶飯吃，還得投進去巨大的時間和金錢成本做研發和驗證。
這裡的驗證其實就是我們常說的車規級認證，因為車規級的芯片不比手機電腦上的消費級芯片，不僅工作的條件比較惡劣，還得兼顧跟其他部件的電子兼容性。獲得這個認證，就相當於告訴車企我的芯片用在車上不用擔心壞，放心買。
M 對我們說，他經手的項目大都對車規級認證有著明確的要求，但國內有能力取得高等級認證的產品，其實並不多。核心原因，其實就是週期長，投入大，小企業根本頂不住。
就比如用來驗證車規級芯片能承擔受多少溫度考驗的 AEC-Q100 ，裡頭就有一長串總計 42 項的測試。評價結果，還會從寬鬆到嚴格分成四個等級。
最高的等級 grade 0 ，就要求芯片可以在零下 40 到零上 150 度的溫度範圍裡工作。嚴格嗎？嚴格，遠比消費級和工業級的標準來的高，比它更嚴的也就只有軍工級了。為了符合認證要求，一個企業往往需要丟進去 1-2 年時間。
但你想啊，這還只是為了看它能抗什麼溫度，其他的方面比如設計、工藝、安全性等，該驗都得驗。
最後加起來，一塊車規級的 MCU 從設計到量產上車，一般會需要 3.5 到 5.5 年，如果想要成為車企的供應商，還得保證未來 5-10 年的持續供應和 OTA 升級的能力。
像英飛凌、恩智浦這樣的頭部企業因為起步早、體量大，就不說別的了，光是產品的車規認證就基本清一色的都是 grade 0 和 ASIL D 這樣賊高的等級，而且產品種類多、技術也很成熟。
對比之下，國內企業手裡本身通過認證的產品就不多，技術和供應能力對比這些巨頭也沒有什麼優勢，除了靠更低的成本和價格吃一些低端份額，基本沒啥更多的切入空間。
而這就會形成一個比較難受的惡性循環：
市場因為有技術壁壘在所以不好進去，現有的企業很難獲得足夠的銷量和利潤來支持研發，還沒或者準備入局的企業看到市場空間這麼小，研發投入進去了沒有相應的回報，也很難有積極性去衝擊巨頭們的地位。
那結果就是質量質量和性能還是比不過進口產品，市場份額依舊上不去。
當然還有另一個比較窒息的情況，那就是即使咱們國內的企業又有技術、又有資金，想要開發高製程的、相對高端的車規級芯片還有一個攔路虎，那就是 EDA 工具。
那啥是 EDA 呢？芯片設計，其實就跟蓋樓一樣，在正式動工以前，建築師得先用 CAD 這樣的工具在電腦上畫圖建模，再放到仿真軟件裡去，提前看看自己的設計有沒有漏洞和問題。
芯片在批量生產以前需要經過不斷的調試，把邏輯、佈線、時序、安全性可靠性這些方面都通過仿真驗證好，沒問題了才能投向市場。這個過程就得用上一系列 EDA ，也就是電子設計自動化工具。
而美國企業在 EDA 上，幾乎可以說是全球壟斷了。
現在，全球的 EDA 工具市場裡頭有且只有三個巨頭：新思、楷登還有西門子 EDA 。這哥仨加起來一共吃掉了八成的市場，單看國內市佔率也有七成以上，而且從 2018 年開始就啥變化了。
而這哥仨裡頭的兩個大哥，就都是來自美國的企業。
那我說我想打破這種壟斷，不用他們的軟件做驗證不行嗎？很難。
因為這哥仨成立的時間都特別早，基本都是上世紀八十年代，幾十年下來不光經驗積累賊多，還搞出了自己的生態，從前端設計到後端實現，他們都能幫你搞定，而且還各有所長。就算拋開他們不用，一時半會很難找到對應的替代品。
更狠的是，這哥仨還跟世界上主要的幾個晶圓代工廠比如臺積電、三星和英特爾有很深入的合作，讓自己的 EDA 工具能夠最快的適配最新的工藝。只要客戶想用代工廠的先進製程，就必須用這哥仨的 EDA 工具。
M 老哥所在的公司此前就一直用的是楷登的軟件做開發，直到後來上了老美的名單，導致沒法使用和最先進製程適配的 EDA 工具，只能迫不得已轉向使用更低製程的，甚至是盜版的軟件。
相對來說情況稍微好一些的，是對先進製程要求不高，和車規級功率芯片有關的車規級功率半導體行業。
我們的另一個採訪對象老高，是國內某家車規半導體企業的中高層。
他對我們說 MOSFET 、 IGBT 這樣的功率半導體相比於其它製程相對較高的芯片，在技術上基本不存在高門檻和卡脖子，國內而當企業只要願意投入就一定能做出像樣的產品。
市場的數據其實也說明了這點，去年中國企業在國內的市佔率已經超過了外資企業，裡頭像是比亞迪半導體、中車時代還有斯達半導因為近幾年新能源汽車發展賊快，市場份額也是穩中有增。
但是啊在老高看來，國內的車規級半導體行業想要健康發展，阻力還是很大的。
只是這個阻力不是來自技術，而是來自整體的競爭環境。
據他所說，國內現在因為新能源發展的勢頭太快，不僅車企這頭的需求大，新入局的企業也多，時間一長競爭就有點變味了。
比如在和很多車企溝通的時候，老高就經常會被要求說，不僅產品要比國際大廠的標準高，價格還要更低。可一味的壓價只會降低供應商們對質量的把控，導致一些產品還沒有完成車規級的質量管控就流到市場上了。
他還跟我們說了種非常逆天的情況，部分企業為了又過認證又省錢，會在認證機構和流程上做手腳，要麼是不按標準流程做完所有的測試，要麼是用品相最好的一批過認證，後續供貨的時候再降低標準，其實就是耍小聰明。
我們也找半導體行業內的其他老哥求證了這種情況的普遍性，他們表示情況確實存在，但對於想要良性發展的企業來說，這種犧牲質量卷低價的模式對品牌的口碑損害是很大的。
但這也就要求企業得有足夠的議價權，能拍著胸脯告訴車企我的東西夠好，我不降價。
那這就又回到公司體量和持續供貨的能力上了，老高對我們說，相比那些研發製造經驗深厚的國際巨頭，國內的企業相比之下基本沒有議價的能力，許多企業最後只能被迫走上卷低價的道路。
他很無奈的表示： “ 到處都是阻力。 ”
所以說啊，跟其他很多行業的國產化一樣，在汽車芯片上咱們想要做到完全擺脫美國和海外企業的影響，短時間內確實非常非常難。
可是難，不代表不需要做。就不說之前巴以之間 BP 機這種安全性事件了，在採訪這前面幾個老哥的過程裡，有兩個我印象非常深刻的故事，讓我覺得國產替代非做不可。
一是在芯片產品出現 bug 的時候，海外的企業就是甩臉色，解決問題的態度非常不積極，採購量不高的企業往往只能等下一代的產品更新以後，或許才能把 bug 消掉。反觀國內的供應商就是有啥說啥，有問題積極解決，還會邀請客戶一起參與到新產品的研發裡去。
合作的模式明顯更健康。
二是在涉及到芯片設計軟件 EDA 工具的部分，幾個老哥雖然都說幾乎沒咋用過國內廠商的 EDA 工具，但在操作海外 EDA 工具的時候因為操作界面的語言不通，單是學習軟件的功能怎麼實現就要花費很大的精力。Mio 老哥就說自己有一次拿到了一個全是中文的操作手冊，感動的眼淚都下來了。
總之，國產芯片替代絕對是大趨勢，我們都能看到它的好處，不單對於自主可控，對於國內的經濟發展都是有好處，但各種因素導致了這條路並不好走。想要走好，各個環節的努力缺一不可。
比如國內成立了小芯片聯盟，計劃將傳統的單芯片方案通過更先進的封裝和集成技術替換成多芯片方案，來降低生產和使用高算力芯片的成本，也能一定程度幫國內的企業發展。
甚至我還聽說，華為現在也有在開發自己的 EDA 工具系統，真的就是從零開始搞自研，真的 salute 。
而就和當年通過政策激勵而成長起來的新能源汽車產業一樣，對於車規級芯片的發展從國家到地方甚至是企業層面，都有數不清的軟硬性政策，在頭部企業牽著行業往前走的同時，從後面推著行業往前走。
比如採訪的幾個老哥就都有提到，說自己在做項目的時候都會對車規級芯片的國產化率有硬性的要求，比如一定要有 30% 的芯片供應商是國內的。而這個政策也確實有效，幾年下來符合標準的國內供應商變得越來越多，國產化率也有一直在穩步提高。
雖說遠談不上替代國外企業，但至少已經有了一些向好的苗頭。
但就像當年有許多新能源汽車企業做假騙補一樣，如今國內的車規級芯片產業還是個比較初級和混沌的情況，良心企業和黑心老闆魚龍混雜，想要真正進入健康的循環，可能真就還得經過一陣時間不短的淘汰賽了。
萬事開頭難嘛，讓我們再給中國企業多一些時間和耐心，靜待小樹苗長成參天大樹的那天吧。
文章來源: 快科技-汽車頻道