5月25日，第18届长三角（上海）汽车电子产业链高峰论坛在上海智能传感器产业园区顺利召开。本次论坛邀请政府主管单位、汽车半导体供应商、汽车零部件企业和整车企业的专家共同探讨产业政策，研判产业趋势，促进产业国内、国际互动，凝聚产业链条上下齐心，共谋产业协同发展之路。
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会上，中电会展联合上海清华国际创新中心、上海市集成电路行业协会、上海市汽车工程学会、上海市电子学会和浙江省磁性材料应用技术制造业创新中心在上海汽车芯谷共同签署联合倡议书，旨在携手推进汽车电子产业链上下游协同创新，并建立可靠、高效的集成电路和电子元器件供应链，推动全链条高质量发展。
把握车规级芯片新机遇
“现在，我们谈到新能源，实际上包含了两个巨大的市场机会，一个是新能源汽车，另一个则是储能。”上海清华国际创新中心汽车安全与汽车电子实验室主任乌力吉在论坛上说道，“不论是现在还是将来，新能源汽车对高效可靠的车规级芯片有相当大的需求。”
根据中国汽车工业协会的统计数据，2023年第一季度，新能源汽车销量排名前十位的企业集团销量合计为134.8万辆，同比增长41.4%。据海关统计，第一季度全国汽车商品累计进出口总额为646.8亿美元，同比增长25.3%。其中，进口金额同比下降25.1%，出口金额同比增长68.29%。
新能源汽车正在成为我国汽车产业全球化发展的新动力，也为本土汽车产业链的发展带来了新的机遇，一大批车载芯片企业进入高速发展阶段。目前，与智能座舱、智能驾驶相关的芯片产品如雨后春笋般迎来大爆发，国产汽车芯片的发展之路进入关键时刻。
以汽车BMS（电池管理系统）为例。乌力吉指出，从目前的国内市场来看，BMS芯片每年的实际需求量有数万亿颗，但中国品牌的市场份额仅有两成，车用BMS芯片基本上依赖进口，所以价格昂贵。
然而，车规级芯片相比消费芯片要求更高且量产周期更长，部分国产芯片发布后迟迟不见量产落地，等到真正落地时，芯片性能已经不在第一梯队，竞争力已经衰退。因此，落地慢、量产难，成为车用芯片企业面临的一大困境。尤其在当下，电动车和储能的快速迭代，不仅要求企业设计出高质量的芯片，更要求这些芯片能够及时投入量产使用。
“为此，我们需要培养自己的高端人才，攻克核心技术，增加投资机构对我们中国新能源汽车产业的信心。真正的国产芯片要能够大量形成应用，还需要行业内的玩家自强不息，坚持不懈。”乌力吉表示。
联合产业链
推动国产车规级芯片落地
“汽车产业推行JIT准时制生产。然而，当年一场3·11日本大地震，导致国内汽车芯片严重缺货，整车企业产能损失非常大。”上海市汽车工程学会汽车电子电器专委会副主任卢万成在演讲之初，提及了这段“缺芯”往事。
过去两年里，缺芯成为全球汽车产业链面临的共同难题，国内的整车企业深受其扰，多家车企甚至一度面临产线停摆。汽车芯片“两度踏入同一条河流”，在令人唏嘘的同时，也让业内人士深刻认识到车规级芯片国产化的必要性。今年4月，工信部发布了《国家汽车芯片标准体系建设指南（征求意见稿）》，进一步表明了国家加强汽车芯片行业发展的决心。
当前，我国车规级芯片制造标准体系不健全，部分产品缺乏应用测试认证平台，整个车规级产业链的产品制造工艺非常薄弱，而高端芯片制造设备仍然依赖进口。在中国电子技术标准化研究院副总工程师陈大为看来，目前国内汽车芯片产业正面临三大问题。陈大为指出：“想要打造高质量、高可靠、高安全的芯片，需要克服国内‘高可靠芯片设计能力不足、汽车芯片生产线可选余地少、测试认证机构的能力有待提升’的现状。”
在这三个问题中，测试认证能力是论坛上屡次被提及的话题。相比注重性能的消费电子产业，汽车芯片更加关注安全、可靠。一款芯片产品需要经过设计、流片生产、封装测试、鉴定检验、应用验证、供货保障等阶段才能成为合格的车规级芯片，其中需要经过各种认证标准的测试。
目前，国内的汽车芯片测试标准正在建立过程中。“汽车芯片必须严格按照标准。首先要把国外已有的标准弄懂，然后才能建立自己的标准。”卢万成表示，“从元器件可靠性到控制器可靠性，再从控制器可靠性到整车可靠性，必须从底层向上，尽管成本会呈指数级上升，但依然要脚踏实地地走。”此外，卢万成强调，汽车芯片国产化需要跨行业深度合作，共享资源，发挥企业集团规模化的优势。
对此，整车企业的代表也深感认同。上汽集团创新研发总院电子电器工程总监张海涛认为：“为满足国家政策要求，应对供应链安全以及未来产品安全需求，国产芯片应用应该作为战略持续推进。”
论坛主办方汽车工程学会表示，将建设第三方联合评价平台，联合政府、各研究院及协会、汽车主机企业、芯片设计制造企业、芯片认证测试机构等产业链上下游的力量，将国产芯片认证和导入过程标准化，降低芯片企业的认证成本，加速国产化进程。
第三代功率半导体道阻且长
在本届论坛上，“第三代功率半导体的现状与前景”成为与会嘉宾深度探讨的话题之一。
“功率器件可以理解为一个快速的电子开关，通过这个开关的‘开’和‘关’就能驱动电路，实现电流、电压状态的改变。”上海机动车检测认证技术研究中心有限公司项目经理刘力表示，“随着新能源汽车逐步取代燃油车，汽车的电流和电压每次出现变化，都会用到功率器件。”
如今，随着新能源汽车的发展，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为材料的第三代功率半导体，正迅速成为新能源汽车功率器件的主流。相比前两代半导体，第三代半导体材料本身具备高频、高效、节能等特性，不仅可以减少功率器件重量、体积，还能提高转换效率，最终有望促成电动汽车总体成本下降、续航里程提升。
需要注意的是，“第三代半导体”这个称呼，可能会使人误认为是第一代、第二代半导体的升级。事实上，这三者并非迭代关系，而是共存关系，各有各的优势所在。第一代半导体以硅材料为主，在集成电路、光电子、传感器等领域广泛应用，无论是昂贵的显卡、CPU，还是廉价的二极管都属于第一代半导体；第二代半导体以砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）为代表，主要应用于移动通信、光纤、LED、卫星导航等领域；第三代半导体以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表，主要应用于新能源汽车、光伏、风电、5G等领域。
“截至目前，半导体最主要的材料依然是硅。”天狼芯半导体首席执行官曾健忠表示。从市场规模来看，目前，第一代半导体依然占据半导体市场超过90%的市场份额。根据咨询机构TrendForce预测，到2025年，第三代功率半导体主要应用于功率器件，市场规模预计超过40亿美元，但与第一代半导体数千亿美元的市场规模相比，依然是九牛一毛。
在曾健忠看来，相对不高的市场份额，以及较为复杂的新型材料，成为第三代功率半导体面临的两大问题。“第三代功率半导体有很多问题尚未解决。”曾健忠指出，“大规模替代硅基材料基本不可能实现，而且对于车辆的成本与安全也带来了新的挑战。”
举例来说，由于功率更大，第三代半导体更适合800V高压快充，但产生的热量也更大，车辆的热管理系统将从风冷转向水冷，带来车辆结构的变化；第三代半导体可以匹配更高的操作频率，会要求调整电机磁性材料的稀土配比，增加较多的材料成本；在车辆主驱上，传统IGBT的短路电流保护能力较碳化硅半导体高出5倍之多，当车辆功率器件承受来自油门、刹车、ABS带来的三种冲击，短路必然发生，碳化硅材料要承受住这种冲击，势必需要改动整车电控系统；氮化镓材料则因为其异质结构，晶圆尺寸难以做大，而且面临老化、不稳定性等难题。
“因此，目前来看，第三代功率半导体仍未达到大家想象中的大规模普及程度，第四代功率半导体（以氧化镓Ga₂O₃为主要材料）更是遥遥无期。”曾健忠说。
