菅端端：提升车用集成电路产业链韧性的探索

2023年7月5日-7日，由中国汽车工业协会主办的第13届中国汽车论坛在上海嘉定举办。本届论坛以“新时代 新使命 新动能——助力建设现代化产业体系”为主题，设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+16个主题论坛+N场发布”共18场会议及若干发布、展示、推广等活动，旨在凝聚各方力量，形成发展共识，为建设现代化产业体系贡献汽车行业的智慧和力量。其中，在7月6日下午举办的“主题论坛三：芯路历程、协同并进”上，中国电子技术标准化研究院技术总监菅端端发表精彩演讲。以下内容为现场演讲实录：

各位嘉宾大家好！我是来自中国电子技术标准化研究院的菅端端。今天我给大家汇报的题目是《提升车用集成电路产业链韧性的探索》。

一、汽车产业是集成电路的重要引擎

车用集成电路市场这几年有比较大的增长，从1997年的73亿美金增长到2022年的784亿，2022年的增速为13.5%。2022年，汽车应用贡献了13.7%的集成电路市场，相比去年一些消费类市场的大幅缩水，汽车行业成了第三大增长贡献，一共贡献了21.8%的增长，对集成电路行业来说，汽车是非常重要的领域。

随着全球供应链体系逐渐转向本地供应链的趋势，各国推出了各自的出国管制法案，最近我们国家也推出了自己的应对法案，使得现在全球性的问题逐渐向区域化的问题转变。虽然汽车行业是全球化产业，我们集成电路号称全球化最彻底的产业，但是在现在这种政治环境下，将来的区域化趋势不可避免。

这种趋势下，给国产汽车芯片带来了发展良机。首先，国产汽车市场规模逐渐增长，连续八年排到世界第一。预计到2035年，车用半导体市场可以达到全球半导体市场份额的30%以上，现在我们只有百分之十几，这对我们来说是一个大趋势。从OEM定义车辆需求、Tier1规划零部件到芯片厂设计产品，大概有4-5年的循环周期，我们在循环周期内，对我们来说也是比较好的机会。我们参与到的汽车目录、对接手册中，发现国内从事汽车芯片设计的企业数量非常大，计算类、电源类、存储类产品的竞争力非常强。

在这种环境下，我们可喜的看到上下游的合作意愿非常强，在供应链保障、新应用、信息安全、道路安全、金融安全的相关产品，国产芯片具有较强的竞争力。国内fab有意愿进入车规工艺投入，工信部2022年发布《汽车标准化工作要点》，提出继续指导企业加大汽车芯片的技术攻关，推动汽车芯片生产线制造能力提升，指导车规级检测认证能力建设。

在这种大趋势下，给我们带来了比较好的发展前景，我们需要看到一个问题，我们主要从事标准制定，同时做标准相关的检测。在我们的检测过程中，我们发现一些问题。车规芯片相对于消费类和工业类有很多不同，主要的不同体现在温度、寿命、失效率。最大的问题是寿命，芯片本身很强大，可以在几个平方毫米的面积上实现非常大的功能。但是芯片本身也非常脆弱，很多失效机制，我们到现在还没理解清楚，长期使用过程中的失效机制，有很多在长期实验过程中才发现，我们也在研究，很多机理还不清楚，这导致汽车芯片其实是很脆弱、很需要关注的器件。

整体产品的良率是各个零部件良率相乘的结果，想要得到高质量的产品，就需要高质量的零部件，所以车企会要求零部件厂零失效，芯片本身就是非常脆弱的，非常容易失效，所以在现行的标准体系里，我们会规范非常多的标准实验，通过不同角度、不同维度来考察汽车芯片的可靠性。这就可以了吗？我们跟很多新能源汽车企业聊，其实现在的实验并没有覆盖所有的失效模式，代表着我们即使通过了现在的可靠性实验，还有很大的失效可能性。

现在的标准并不是强制性标准，它可以自声明。国内为什么有这么多第三方做认证？我觉得是车企非常聪明的做法，是车企检测成本的分摊，国内很多行业也在模仿国产车企的相关做法，从而把一部分的检测成本摊销到行业中去。

我们在工作中主要沿着三个方向走：

1、标准。刚才秘书长和几位嘉宾也在讨论，标准到底是什么，是不是都在缺标准，大家都在研究要做什么样的标准。其实在我们的理念里，并不是所有的产品、所有的事情都要按标准去解决，因为标准做得多了就成了计划经济，反而要提高社会成本。标准是降低社会成本的手段，一旦脱离了它的本质，做的标准就没有了意义。标准是上下游需求和成本的折中，是上下游企业协调一致的结果。下游企业可能要求我的需求非常多，要求功能非常强。但作为下游企业来说，如果要求多，那就会导致成本提高，就需要提供较大的采购量或者比较好的价格，这一点需要上下游协商。

2、测试。

3、认证。

测试主要是对样品负责，只对样品本身负责，至于样品长期能不能保证稳定性，供货商能不能保证它的质量一致性，这一点是做不到的。如果想采购他的产品，通常还要有认证，认证是对产品线的周期性检验，成果不一样。测试发的是测试报告，而认证发的是认证证书，会有第三方背书。

从标准的角度来讲，现在基本还是follow美国的AEC标准，现在国内是世界上唯一一个目前有可能替代这些标准的国家，因为我们的底层标准和美国的标准、JEDEC等标准相同，只有部分标准需要重新制定。

现有的标准很多不符合现在新能源汽车的要求，我们需要对它进行修订，修订首先要做替代。制定标准还有路线的选择，我们的标准是只考虑汽车行业的需求还是考虑所有行业的需求，这是芯片企业非常关心的。在欧洲的话，他制定标准的时候会考虑消费产品和汽车相关的技术融合。在美国，他考虑航天和军工可靠性技术的融合，主要原因是汽车行业的供应量比较小，而且对价格相对敏感，如果希望更多芯片企业进来，就需要有更多领域、更多量来支撑这个产品，这样才能做出高质量的产品。

要制定标准，首先要有标准化组织，我们国家实行5G标准制，国家管制的是国家标准、行业标准、地方标准，各个领域也有自己的标委会，汽车领域就是TC114，电子行业一共有23个标委会，分属在不同的企业里，秘书处分属不同企业，电子标准院一共管理着14个秘书处。制定国标和行标的优点，管制范围高，但是相对来说要求低，还是上下游协调的结果，可能把要求高的标准协调掉了，制定周期长，一般是2-3年，所以现在国家鼓励做团体标准。

我们在中电标协下成立了汽车电子元器件标准工作委员会，实现急用先行、边试边利。

在集成电路领域做标准的话，主要目标是查漏补缺，关注几个点：车规工艺、EDA工具。汽车领域应用产品要求比较高，要求定制车规工艺，之前很多厂不太愿意做车规改造，因为产品量无法支撑起产品线，国家也投了一些钱，包括最近做28/40nm EF工艺开发，保证产品工艺。国内的EDA工具基本可以成链了，随着过去三年国家在EDA领域的大量投入，现在针对国产应用的EDA工具基本可以成链。国产工具的好处在哪儿？它可以针对国内的特殊应用做定制化开发。因为以前在消费品的时候，这种工具除了先进制程，一般制程用不太多，因为消费品的应用周期短，车规产品应用周期长，有些失效场景仅仅通过实验是做不出来的，因为实验是有概率的，这个坏的芯片如果真正被用到车上的话，就是非常危险的情况。所以现在的国产工具也在做针对车规工艺的芯片开发，我们重点集中的目标就是国产工艺和EDA，我们做了相关的标准组织来支撑这方面的标准制定。

在检测方面，由于汽车芯片的检测要求成本低，集成电路行业经常讲trade off，尤其在汽车芯片检测里，是产品、安全性的trade off。

打通“一纵三横”，做好芯片送到车厂去，“三横”是检测时间降到大家允许的范围内，另外是检测成本，我们也借鉴集成电路MTW的概念，另外是标准化，把不必要的过压实验去掉，满足新能源车或者国产车所需要的特殊应用场景，最终基于现有的标准体系做更新。

我们要做生产线验证，D组实验是所有实验中最缺乏的，也是我们制定标准的目标。另外，我们做现有标准基本针对可靠性实验，但是可靠性实验做完以后，去测参数，现在并没有明确的说法。我们为什么不做相关标准，其实这是上下游协调的结果。现在有些企业在做类似的标准，但其实只是引导性的，最多能不能用或用哪些指标，其实都是车厂和芯片厂去协调的结果。我们能做的就是，如果提出指标，我们就要能测，目前我们可以覆盖10大类100余种芯片的测试。

我们基本覆盖了国际上通用的机台，很多芯片厂做CP的时候可能基于不同的机台去开发，我们作为检测机构如果用的是同一款机台的话，很可能要求芯片企业做CP的时候，为了降低成本，需要他的板子和我们的机台完全匹配，这一点也不是很合理，所以我们这边会做各种各样的机台，你的CP做完了，基本可以到我们这儿做后端认证和开发。

作为检测机构，作为技术能力来讲，肯定不如芯片企业，但是我们有一个优势，可能接触的失效模式会更多一点，任何一家企业顺利通过当然很好，如果不通过的话，我们基本会共同参与他的失效，会形成经验沉积。比如有些封装在标准允许的范围内，其实你没必要这么做，因为这么做很可能导致你失效。我们算是核心竞争力。

建立汽车芯片检测是从2014年开始，当时做汽车芯片方向的验收工作，是工信部唯一一家授权的集成电路测试评价重点实验室。我们现在适配的芯片速度在60Gbps、电流小于162A、电压小于75V的产品都可以在我们这里测试。

我们横向会联合设计、制造、封测、EDA等公司进行分化，纵向推动建立芯片、模组、车厂一体化检测体系，促进标准互认。整车方面的测试，芯片层面更严苛，有些现在已经在推动了，这样会降低大家后续的检测成本。

同时，因为汽车领域对价格比较敏感，作为芯片来说，上车风险比较大、投入比较高，我们也和一些保险公司做了联合项目，将来在上车的时候，芯片可以投保，将来出了问题也有一定保障。

我们做自己的工作的时候，也在协调，包括零部件检测企业，包括整车检测企业，我们在做整体的规划，我们也恪守自己该做的事情，把可靠性实验做好，讲解结果给到下游的零部件检测机构，再给到整车检测机构作为检测依据，我们的实验室也向行业开放，整车企业到我们这里租用进行实验。

总的来说，现在集成电路产业正在经历从全球化到区域化的大变革，现在很多体系将我们努力向排除。汽车芯片的困难需要在政府推动下，由集成电路产业、汽车产业共同赋能，打通从芯片厂、模组厂到车厂的“一纵”，相向而行是重要途径。我们现在也在努力推动优秀芯片上车，提高芯片检测效率。作为我们来说 也是一手托两家，为车厂牢把质量关，降低车厂检测成本。遵循行业规律，探索两行业融合的平衡点是国产汽车芯片向下走的必由之路。谢谢各位！

（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅）

来源：中国汽车论坛组委会