臺(tái)積電歐洲總經(jīng)理Paul de Bot本周在德國(guó)路德維希堡舉行的第27屆汽車電子大會(huì)上表示，汽車行業(yè)的芯片和采購(gòu)芯片的方式都變得越來(lái)越復(fù)雜。

de Bot表示，長(zhǎng)期以來(lái)，汽車行業(yè)一直被認(rèn)為是技術(shù)落后者，只注重落后工藝，但實(shí)際上，汽車行業(yè)在2022年開(kāi)始使用5納米工藝——距離5納米進(jìn)入量產(chǎn)僅兩年。

據(jù)All-Electronics報(bào)道，de Bot建議汽車制造商盡快開(kāi)始計(jì)劃轉(zhuǎn)向先進(jìn)節(jié)點(diǎn)。

de Bot強(qiáng)調(diào)：“不可能為汽車行業(yè)預(yù)留閑置產(chǎn)能”——他指出，IC行業(yè)的高資本要求意味著它必須保持較高的產(chǎn)能利用率。因此，如果訂單被取消，代工廠必須立即尋找替代品以保持高利用率。

de Bot告訴汽車制造商，制造、封裝、測(cè)試和交付IC可能需要六個(gè)月的時(shí)間，這會(huì)影響靈活性，并使規(guī)劃訂單數(shù)量變得非常重要。

汽車行業(yè)對(duì)芯片行業(yè)的重要性還相當(dāng)?shù)汀５谝患径龋_(tái)積電只有7%的收入和全球芯片行業(yè)產(chǎn)量的10%來(lái)自汽車。

到2030年，預(yù)計(jì)汽車IC將占半導(dǎo)體行業(yè)總產(chǎn)量的15%。

但汽車芯片轉(zhuǎn)向先進(jìn)工藝也并非易事。

麥肯錫估計(jì)，到2030年，90nm及以上汽車芯片仍將占汽車芯片總需求的67%，其全球供應(yīng)量將在2021-2026年期間達(dá)到5%的復(fù)合年增長(zhǎng)率，這表明此類芯片在未來(lái)幾年仍將保持供應(yīng)緊張狀態(tài)。

汽車供應(yīng)鏈參與者正在將先進(jìn)工藝的芯片整合到新車型中，這涉及全面的新設(shè)計(jì)、認(rèn)證和批量生產(chǎn)，從而改善汽車芯片嚴(yán)重短缺的局面。

通常，美國(guó)、歐洲、日本和韓國(guó)的主流汽車制造商需要3-5年的時(shí)間才能為傳統(tǒng)車型設(shè)計(jì)、測(cè)試和驗(yàn)證新芯片，并且他們將逐步走上為傳統(tǒng)車型和新電動(dòng)汽車采用新工藝芯片的道路。比如：像特斯拉這樣的電動(dòng)汽車制造商在設(shè)計(jì)新的電動(dòng)汽車芯片方面擁有更高的靈活性，并且更愿意采用更先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)。

那么，如果汽車制造廠采用先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)需要克服哪些困難？

成本飆升。手機(jī)采用先進(jìn)制程是為了更好的性能，在保證功耗、發(fā)熱在允許范圍內(nèi)的性能表現(xiàn)。但汽車的使用場(chǎng)景相對(duì)固定，基本上就是簡(jiǎn)單地顯示車輛信息、設(shè)置、地圖、音樂(lè)、視頻等場(chǎng)景，對(duì)芯片性能要求相對(duì)不高，且汽車內(nèi)部有著廣闊的空間，芯片面積不用太過(guò)于限制，芯片發(fā)熱也不用擔(dān)心，車輛內(nèi)部有足夠的空間給芯片添加更高規(guī)格的散熱部件，控制芯片溫度；功耗自然也不是問(wèn)題，芯片那點(diǎn)功耗在汽車本身的耗能面前可以說(shuō)是微不足道。

采用先進(jìn)制程的技術(shù)需要面臨風(fēng)險(xiǎn)和成本壓力，除去制造成本之外，5納米和3納米都增加了新的可靠性挑戰(zhàn)，飆升的成本確實(shí)令汽車應(yīng)用無(wú)法承受其重。

車規(guī)級(jí)認(rèn)證時(shí)間長(zhǎng)且困難。在汽車這樣的熱、振動(dòng)和其他物理效應(yīng)所致應(yīng)力不能完全預(yù)測(cè)的應(yīng)用中，挑戰(zhàn)變得更加復(fù)雜。在服務(wù)器機(jī)架中，如果內(nèi)部溫度過(guò)高，個(gè)別服務(wù)器可以將負(fù)載轉(zhuǎn)移到其他服務(wù)器。同樣，如果一部智能手機(jī)被放在高溫的車?yán)铮^(guò)一定溫度它就會(huì)關(guān)機(jī)，直到溫度降到預(yù)設(shè)的極限以下才能重啟。汽車內(nèi)的熱量會(huì)對(duì)從內(nèi)存延遲到電路老化加速等所有方面產(chǎn)生很大影響，需要對(duì)芯片進(jìn)行車規(guī)級(jí)認(rèn)證。

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、流片、封測(cè)、車規(guī)認(rèn)證和打造算法工具鏈，到功能安全認(rèn)證，自動(dòng)駕駛軟件包開(kāi)發(fā)再到完善支持行業(yè)生態(tài)，這是一個(gè)車規(guī)級(jí)芯片需要經(jīng)過(guò)的完成流程。

在芯片設(shè)計(jì)階段，一個(gè)車規(guī)芯片在設(shè)計(jì)之初要符合很多相應(yīng)的流程認(rèn)證。比如設(shè)計(jì)階段就要過(guò)設(shè)計(jì)流程的認(rèn)證，人員的認(rèn)證，包括服務(wù)器都是有比較嚴(yán)苛的要求。在樣片到量產(chǎn)之間，還要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的認(rèn)證，包括功能安全專家認(rèn)證、功能安全流程認(rèn)證和產(chǎn)品認(rèn)證，這個(gè)周期可能還需要兩年的時(shí)間。

早期失效率測(cè)試就需要八百多顆芯片，而整體測(cè)試流程大概在半年，如果有失效可能需要從頭再來(lái)，一個(gè)認(rèn)證在順利的情況下至少需要一年的時(shí)間，如果中間一些問(wèn)題可能要重新做測(cè)試。現(xiàn)在汽車行業(yè)芯片追求的失效率是零，一百萬(wàn)的芯片失效率是零，這是相當(dāng)嚴(yán)苛的條件。而消費(fèi)類或者在工業(yè)類芯片的失效率，都是幾百上千的指標(biāo)。但通過(guò)車規(guī)驗(yàn)證的芯片才能上車，這個(gè)周期是無(wú)法跳過(guò)的。

當(dāng)然，這并不是車企不追新的全部，因?yàn)橛袝r(shí)候車企們也無(wú)法追新。

供應(yīng)商的限制。大部分的汽車芯片并不是車企們自產(chǎn)，而是由供應(yīng)商提供，這屬于車企無(wú)法控制的一部分。比如在2020年這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，英偉達(dá)能提供量產(chǎn)的最好的高性能自動(dòng)駕駛芯片是采用臺(tái)積電12nm工藝打造的Xavier，而這時(shí)候的電腦顯卡、手機(jī)處理器基本普及7nm工藝。12nm屬于相對(duì)落后的制程工藝。另外，從供應(yīng)商交樣給車企們做匹配到實(shí)際推出也需要一定的時(shí)間，而車企開(kāi)發(fā)新車型也需要提前準(zhǔn)備。如果開(kāi)發(fā)新車型的時(shí)候新工藝芯片沒(méi)有面世，那也有可能會(huì)錯(cuò)過(guò)第一批新工藝芯片。

不過(guò)，盡管挑戰(zhàn)重重，但在缺芯時(shí)期，礙于成熟工藝的汽車芯片仍然供不應(yīng)求，全球一些汽車制造商正在著手使用先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)制造芯片，特別是對(duì)于新車型和電動(dòng)汽車。

從結(jié)果看，目前的5nm制程芯片處于研發(fā)或發(fā)布狀態(tài)，逐漸開(kāi)始進(jìn)入量產(chǎn)階段；不過(guò)7nm芯片中，已有Orin、FSD、EyeQ5、8155等芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，其他芯片則在未來(lái)幾年陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，這預(yù)示著先進(jìn)制程車用芯片開(kāi)始進(jìn)入量產(chǎn)加速期。

與此同時(shí)，臺(tái)積電、三星兩家掌握尖端先進(jìn)晶圓制造工藝的晶圓代工廠將從中受益，特別是臺(tái)積電，在統(tǒng)計(jì)的14款芯片中，有11款已采用或計(jì)劃由臺(tái)積電代工，僅安霸和特斯拉等少數(shù)企業(yè)選擇由三星代工。