图源：摄图网
编者按：本文来自微信公众号光子星球，作者：张进，编辑：吴先之，创业邦经授权转载
2021年，全球汽车市场正面临着一次大危机。问题出在芯片上，车企厂商买不到芯片，汽车就造不出来，市场上就没车可买。
梁静在一传统车厂工作，他们公司一直以来都从菲律宾一芯片工厂进货，后来那边疫情大面积爆发，厂里的工人死了不少，被迫停工，导致梁静所在车企也停产交不了货。
从2019年起，缺芯开始在消费电子等各个行业发酵，到了2020年第四季度，席卷了整个汽车行业，到处是汽车厂商停工停产的消息，行业一片哀嚎。
全行业缺芯，但没有一次如汽车这般严重，全球爆发了车载芯片危机。原因是多方面的，市场对汽车芯片需求预估不足；消费电子抢占市场份额；长期以来全球8 英寸晶圆产能紧张，车用芯片供给紧缺；今年以来，芯片产业天灾不断，意外事件加剧了芯片短缺。
而在这次缺芯危机中，国内芯片厂商失去了“名字”。
对于汽车而言，芯片是所有功能得以运行的“大脑”，一辆汽车需要500-600颗芯片，随着汽车转向电子式发展，据了解，2021年平均每辆车所需芯片数量已经达到了1000颗以上。没有芯片，汽车寸步难行。国外汽车芯片厂商依托在传统MCU芯片领域建立起来的绝对优势，依然占据汽车芯片市场的主导地位。公开数据显示，目前全球车载芯片的前五大供应商是英飞凌、恩智浦、瑞萨电子、德州仪器和意法半导体，五家企业占据着全球汽车芯片约50%的市场份额。
根据中国海关总署的数据，2019年中国的芯片进口额达到3055.5亿美元，出口额为1015.8亿美元，芯片贸易长期处于逆差状态。在麦肯锡的报告中，中国相关科技企业大部分市场还是在国内，器件的一级供应商50%以上都在国内，半导体是个例外，只有5%的芯片一级供应商在国内。
根据中国半导体行业协会设计分会统计，2020年国内的芯片设计企业达到了2218家，比2019年的1780家多了438家，数量增长了24.6%，主要分布在北京、上海、深圳。
上海正在变硬
过去20年在中国崛起的绝大多数巨头公司，都选择在一线城市安营扎寨，北京有百度、字节跳动、京东、小米等；深圳有腾讯、华为、中兴、大疆等；广州出过网易、UC浏览器、欢聚时代、唯品会、小鹏汽车等。
但说起上海，精致、小资生活成为年轻人向往的魔都之外，也是在最近几年，才有一些新兴互联网公司入驻，例如拼多多、携程、哔哩哔哩。
可以说，在中国的科技发展史上，上海一直陪跑。但随着芯片大热，人们发现小资和硬科技居然联系上了，很多芯片龙头企业都坐落于此。
因为交通发达，长三角成为中国半导体发源地之一，历史可追溯到上个世纪60年代，如今已成为全国为数不多拥有完整芯片产业链的城市集群，其中尤以上海、无锡、苏州为代表。
其中上海更被称为“芯片走廊”中的起始端，迄今已汇聚了多达700余家半导体企业。去年，上海集成电路产业销售规模就突破了2000亿元，到今年这个数字有望增长到2440亿元。
截至目前，国内半导体公司中市值超过千亿的有11家，其中注册地为上海的就有四家，分别是中芯国际、韦尔股份、华润微、中微公司，北京有北方华创和兆易创新，其余都散落在无锡、福建、天津等城市。
杨天所任职半导体公司便坐落在这座城市，主要从事消费电子和车载等芯片的生产。
在他看来，芯片企业在上海聚集，就跟“商圈”的形成一样，当年一些业界大公司选择上海落户，其他芯片企业跟随大佬的脚步，也进驻上海。“在上海芯片的这个圈子里，方便企业间技术交流，资源共享，促进共同发展，当别人说起中国半导体，就会想起上海半导体”。
当电商、短视频等互联网行业发展进入成熟期，如AI、芯片、VR等硬科技成为风口，错失了我国科技发展的互联网阶段，上海开始在芯片等硬科技领域散发“魔力”。
1985年，第一块64K DRAM 在无锡国营742厂试制成功，“中国芯”跳动了三十多年。今天，汽车缺芯危机爆发，被看作是国产芯片的一次机遇。
对于国内汽车厂商，这并不仅仅是一次行业误判和突发事件的叠加，更是一次警示，上汽、福特、蔚来、小鹏等头部车企纷纷感知到缺芯对于产能带来的影响，一旦国外断供，国内车企只能等待。在这背后，国内车企缺芯暴露出礁石——长久以来我们依赖国外芯片太重。
在这次危机中，杨天所在半导体公司芯片订单暴增，而芯片价格更是从2019年开始，逐年上涨了30%-40%，“但有订单也没有几家能接得住，没那实力”。对于国内芯片厂商，这是一次机会也面临着无限挑战。
未来，在北京与深圳多年的“中国硅谷”争夺赛中，上海依赖芯片产业发展有望获得提名权。
芯片风口涌进汽车行业
汽车缺芯危机爆发后，龚强所在公司战略便发生了变化，“在车载芯片领域，以前只能生产传感器、存储器等中低端芯片，现在，管理层看到车载芯片势必是行业未来的风口，已经在加大力度投入车载芯片。”
两个月前，他所在半导体公司便忙着去申请芯片领域的一个认证，通过之后才有资格量产该款芯片。
据了解，2021年上半年国内芯片相关企业新增1.88万家，同比增长171.8%。
当车载芯片开始成为风口，许多国产芯片企业也开始转向该领域，争做行业内第一个吃蛋糕的人。但这块蛋糕很硬，很难啃。
上海的又一芯片厂商壁仞科技，在宣布进军车载领域的同时，在车企芯片危机爆发后，于今年11月宣布进入自动驾驶芯片领域。自动驾驶芯片被称为芯片中的“珠穆朗玛峰”，代表了最高的技术挑战。
一直以来国产车企大多选择外购芯片，在这次芯片危机中，开始出现变化。“从2020年开始，陆续有一些车型在寻找比较稳定的国产芯片厂商，但实际的评估下来，很少有符合的”，一位国产芯片厂商员工告诉光子星球，“之前我们公司来了几家车企，想要寻找可替代的IGBT芯片，但最后都失望而归，因为工艺跟国外确实还有明显差距”。
因为有关人身安全，汽车厂商对车载芯片要求更为严格，当危机发生时，国产芯片厂商集体失声，面对汽车行业的危机，我们目前还不能自给自足，无“国货”可补位替代，非常被动。
按照技术实现难度，车载芯片可分为三个梯队：第一梯队是高性能、高工艺的芯片，属于技术梯度最高的芯片，典型代表是各种AI芯片、主控芯片。随着智能网联汽车的发展，对此类芯片的需求会越来越大；第二梯队是MCU微控制器，在汽车上用得最多，目前最缺的也主要是这类芯片；第三梯队是功率芯片、通讯芯片、传感器与执行器、存储芯片等，属于低算力、工艺要求较低的芯片。
每个梯队之间都隔着‘一堵墙’，各种车规级认证便是这堵墙的显现。要进入车辆领域，打入各一级(Tier1)车企大厂供应链，做核心车载芯片产品，首先要取得各种车载芯片的车规级认证，这是入场券，如AEC-Q100等一系列AEC-Q规范，目前国内能取得相关认证的半导体企业不多。
同时，中国汽车芯片的测试和认证体系尚不完善，相关行业标准缺失，与国外的芯片产业相比滞后近十年。
“在车载芯片领域，中低端已经可以实现国产替代，高端以及核心的目前很难。”杨天所在芯片厂订单暴增，比前两年翻了几番，但工厂效率难以提高，十一月生产的还是今年2、3月的订单。
从晶圆制造到封装测试，这家国产芯片厂商可以包揽整个流程，但也只能生产一些低端车载芯片。
“很多客户跟我们讲，不只是车载，全行业都面临缺芯难题，国内大多数车载芯片制造厂商，只能完成封装或测试这一个环节，在晶圆制造、设计这些关键环节并不能完成。”
“据我了解，业内也有几家本土企业正在转型车载芯片，但注定艰难，很多核心芯片的车规级认证，我们公司也过不了，所以只能做一些第三梯队的辅助配件，高端车载芯片做不了。”杨天向光子星球分享。
目前，国内汽车芯片厂商非常多，但掌握核心技术的不多，该核心技术主要包括在MCU微控制器和自动驾驶芯片的量产。国内芯片的测试场景目前停留在车窗、钥匙或是空调，即跟人身安全没有很大关系的地方。“出了差错顶多也就是短路故障，但不至于出现交通事故，不会造成任何人身安全。”一位业内人士这样说。
车载芯片不同于其他芯片，更注重安全性、稳定性，所以对于工艺要求很高，有着严格的车规级认证。
要取得车规级认证，大量国内芯片厂商工艺并不达标，而影响工艺的主要集中在晶圆制造和设计。从手机到汽车，国内经常被称为“卡脖子”的核心技术，主要是晶圆制造和设计，都把握在其他公司手中，在制造环节，几乎所有高性能汽车芯片均由台积电和三星代工。从芯片设计来看，IC设计和创新的主场地依然是美国。
据市场研究公司集邦咨询发布的2021年第一季全球前十大芯片设计公司营收排名来看。中国台湾3家，分别是联发科、联咏科技、瑞昱半导体，华为的海思公司此前在全球芯片设计公司中排在前十，但在遭遇禁令后，营业收入下滑明显。
一颗芯片的生产过程包括设计、晶圆制造、封装、测试各个环节。自1987年以来，芯片产业全球高度分工，欧美主导设计等上游环节，东亚负责制造和封测等下游环节。而只有在封测环节，中国台湾和大陆占据突出地位。
整体来看，截至目前美国、日本、欧洲、中国台湾地区形成对上中游核心产业全覆盖，依靠技术自主可控垄断半导体产业。
“要跨过三个梯队芯片之间的每一堵墙，需要从芯片制造的全产业链进行升级”，一位业内资深人士称。
车企进入，芯片厂商不再孤军作战
“之前我们同行经常在一起私下讨论这个问题，对比国外，国内芯片晚了至少十年，”芯片工程师许文曾经去深圳、上海参加一些半导体工艺展，“跟国外的相比确实差距很大，老外的产品一拿出来的，真的是眼前一亮，相当震撼的，我们短期内比较难撼动”。
“国内真正在核心技术上下功夫的不多，大多集中在封装测试，还有一些所谓的‘二道贩子’，他们买产品回来贴牌出售。”一位芯片代理商称。
在供货紧张之前，即在2019年之前，张路所在芯片代理销售公司的国内芯片客户很少，内部可数的就三、五条销售线，占的份额也很少，在公司销售额中都没单独拿出来看的。
后边交期紧张以后，欧美芯片厂家开始对国内供应有一些限制政策，缺芯也越来越严重，下游企业开始感受到危机。“一些国企和大公司，比如海信，他们都会有一套方案出来，要不要自研芯片，怎么做？”
政府对计划自研芯片的企业还有奖励措施，国产芯片必须得要做的，张路认为，这对于国内芯片厂商是一个机遇， 主要看谁能活下来。
这个行业需要大量持续的技术研发、资金投入，这也是一个投入大、回报周期长的领域。很多企业熬不到上市那天，因为资金链断裂就都消失了，比如2019年芯片风刚刮进国内，创业型芯片公司如雨后春笋般出现，之后芯片企业破产的新闻便层出不穷。
因此，国产替代是一个异常艰难的长期工程，不是一两年就能完成的风口。随着汽车趋于电动化、智能化，即便疫情恢复，短期内缺芯局势形势很难扭转，缺货将会持续，供不应求。
基于此，面临缺芯带来的影响，各车企不得不开始在国内寻求合作伙伴或者芯片供应商。“从19年开始，我们很多车企客户看到机会，无论是国外品牌还是国内品牌，只要能用的，他们都会开项目来做测试。”一位从业者称。
奇瑞汽车是许微所在公司的长期合作客户，购买一些低压MOSFET、低压大电流的Diode等器件较多，核心芯片都从国外厂家购货，“但在这次危机后，高压大电流也开始使用我们的产品了”。
“选择国产芯片，一方面是价格，一方面要产品好， 还有可能选择相信国产的一个信念，”在许微看来，很多车企都想着，未来在国内市场，必须要有一个稳定发展，逐渐替代国外，在国内去找合适的芯片供应商。
对于国内芯片的发展，采用先拿下中低端芯片，简单的一些配件如MOSFET，再积累经验做高端核心芯片。“只要起量了，那国产成本肯定会比国外的更低，单个的成本是很高的，只有起到一定的量级以后，才能把成本来摊薄。”
国内芯片正在逐步突破，先从车窗这种中低端芯片，再到核心芯片。想引进一个客户，赢得他们的信任，从边缘芯片到核心芯片，需要一个一个新品的试用。“边缘的做得好了，稳定性、安全性都能达到要求，也会有给与更多机会愿意试用我们更高端的芯片，”一位芯片供应商这样认为，“要形成一种循序渐进的一个合作关系，当我们的芯片还比国外的要便宜，而且稳定性也不错，车企慢慢才会转向国内企业”。
“这对国内的芯片厂家确实是很好的一次契机，国内也起来了一些芯片厂，包括针对新能源的比如说碳化硅的项目，业内前三的有英飞凌、意法半导体，国内就是中车株洲，与华为合作的一套轨道交通方案，就做得很好，一部分车厂已经验证过他们的方案，有验证通过了。”一位芯片从业者告诉光子星球。
不像其他工业品或消费品，国产车载芯片仍处于爬坡阶段，以前遇到问题，芯片行业会自行消化，但现在，车企在芯片供应链上的作用被放大。
Wind数据显示，目前国内汽车行业中车用芯片自研率仅占10%，90%汽车芯片都依赖进口，但同时国内汽车市场占据全球三分之一。经历了此次危机，各车企开始重新思考他们在整个产业链上的位置。车企开始寻求自救。
杨天所在芯片企业准备明年上市，此前投资方中的七八家，仅有两家来自车企投资，余下几家全是他们的上中游客户，包括材料提供商、供货的其他芯片公司。在这次危机全面爆发时，又有几家车企正在洽谈投资事项，“他们觉得我们的芯片在国内还算不错，有发展潜力”。
此外，总部位于上海的蔚来、上汽这些车厂前期也以投资的方式，正在逐步参与进芯片产业链中。
随着汽车厂商的加入，给国产芯片带来转机，他们有更多资金、人才、技术上的投入，有希望改变芯片厂商孤军作战的困境。
与此同时，每个车企都希望拥有自己的芯片制造工厂，但实践了才发现整个过程很难。之前杨天公司车企客户，也想要做自己的芯片，但尝试了之后才发现芯片完全比想象的要难很多，奇瑞便是其中一例，“即便做完验证以后，至少需要半年或一年后才能正式应用，可以做，但没有那么快，是在完善过程中”。
同时，“一辆车需要上千颗芯片，就整料单报下来，成本不会低，车企不会自己都做，基于核心部件会考虑自研，但没有达到一定量级的话，这个研发成本也是一大笔投入。”一位业内人士称。
未来，随着汽车行业不断发展，越来越多车企加入自建芯片厂的序列，将核心芯片把握在自己手中。
芯片厂商和车企的合作将会愈发紧密。目前，上海的车企也是中国最多的，包括蔚来、上汽、威马、高合等国产汽车公司总部落户于此，小米、理想等公司也都在上海设立了办公室，这里还是很多跨国公司的中国总部，如特斯拉、福特、沃尔沃等。
越来越多车企将眼光瞄准上海，踏进“芯片走廊”，共筑汽车半导体。这个常年陪跑中国科技发展的魔力之都，也将开始向世界展示它的“魔力”。
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