日前有报道称，为了实现芯片的国产代替和独立自主，我国可能把第三代半导体材料写进“十四五”规划。这一消息不仅在资本市场掀起“热浪”，更引发产学研用各界的密切关注。新能源智能汽车是电子信息技术和新能源汽车技术跨界融合的产物，芯片则是实现智能化和电动化的核心硬件，也是目前影响我国汽车产业安全的“卡脖子”要素。

　　记者了解到，随着新能源汽车产业快速发展，面向未来汽车产品的第三代半导体已开始逐步实现车载应用。在千亿元级的车规级芯片市场面前，我国汽车产业链上下游正在积极布局，探索产品研发、验证、生产和市场化的发展之路，力求走在行业前列。

　　■是趋势也是商机、更是必需

　　行业分析认为，消费电子市场增长放缓，汽车芯片将成为未来全球半导体市场的增量驱动力。随着“新四化”的不断深入，新能源智能汽车芯片市场年复合增长率将高达21％。

　　汽车芯片并不是汽车行业的一级供应部件，其往往嵌套在电子控制器中，后者作为一级部件加以配装，进而影响整车的功能。在清华大学微电子所教授王燕看来，未来电动汽车市场将呈现三大发展趋势：续驶里程对电池容量提出了更高的要求；电池容量相同，效率高的产品可增加整车续驶里程并缩短充电时间；电动平台的高压化趋势将有效减轻整车重量；而它们都需要碳化硅（SiC）功率器件从中发挥作用。

　　统计数据显示，2019年全球汽车芯片市场规模约475亿美元，而我国自主汽车芯片产业规模还不到150亿元，占比小于4.5％，与我国汽车产业规模在全球占比超过30％的差距巨大。据悉，目前自主汽车芯片多用于车身电子等简单系统，进口芯片的市场份额高达95％，与先进传感器、车载网络、三电系统、底盘电控、ADAS、自动驾驶等相关的关键芯片全部被国外企业垄断。

　　根据相关预测，2019年，单车汽车芯片的成本均值约为400美元/车，到2022年将达约600美元/车。如果2022年我国新车销量约2500万辆，也就意味着汽车芯片市场可达1500亿美元。随着“新四化”的推进，车辆每增加一个控制器都需要用到汽车芯片，巨大的市场机会和增长空间就在眼前。

　　■面对外企优势我国正补链强链

　　据介绍，目前全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立的态势。美国独大，占全球SiC产量的70％～80％，以CREE为龙头企业；欧洲则拥有完整的SiC衬底、外延、器件以应用产业链，在全球电力电子市场拥有强大的话语权，以英飞凌、ST为龙头企业；日本是设备和模块开发方面的绝对领先者，以罗姆为龙头企业；四家企业占据全球近九成的市场份额。

　　汽车行业也已开展对第三代半导体的布局。福特2015年底宣布，计划为电动汽车项目投资45亿美元，聚焦SiC功率器件。丰田中央研发实验室和电装从1980年就开始合作开发SiC半导体材料，2014年5月正式发布了基于SiC半导体器件、应用于新能源汽车的功率控制单元（PCU）。特斯拉Model 3采用英飞凌生产的SiC逆变器，是第一家在主逆变器中整合全SiC功率模组的车企。博世与下游企业合作紧密，其第三代半导体正式进入汽车供应链。王燕预测，从以往的替换经验来看，特斯拉的示范效应会拉动全球车企把功率器件切换到SiC上，未来3～5年SiC器件在电动汽车上的应用将得到更加广泛的推广。

　　据悉，为抢占下一代新能源汽车车用电机驱动系统技术制高点，引领宽禁带半导体的新纪元，科技部、国家发改委、工信部和国家自然科学基金委等多个部门携手，大力推进SiC功率器件和系统研发，在基础研究、关键技术和具体应用等多个层面给予了有力的支持。我国初步构建了SiC“单晶-外延-器件”的产业链条。

　　目前，国内SiC衬底已实现6寸线小批量生产，当前市场仍以4寸衬底为主；外延片环节则依照下游客户需求，4寸或6寸均可生产。在SiC功率芯片方面，600～1700V SiC SBD国内已实现量产，1200V/1700V SiC MOSFET已研发成功，但未实现大规模量产。除了在IGBT方面进行前瞻性布局外，比亚迪也投入巨资聚焦第三代半导体材料，并且成功研发了SiC MOSFET。预计到2023年，比亚迪旗下电动汽车将实现SiC基车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代。

　　■产业创新生态联动发展是关键

　　以车规级芯片为基础和核心的汽车电子是“新四化”下产业竞争的主战场，实现车规级芯片的国产化和自主化具有十分重要的意义。而实现自主芯片上车，不仅仅事关某一款芯片或某一家企业，而是需要产业链上下游协力同心。国家新能源汽车技术创新中心（以下简称“国创中心”）副总经理邹广才表示，产业创新生态联动发展是解决“卡脖子”问题的核心手段，并且已成为国家中长期科技发展规划和新能源汽车产业发展规划的重要议题。

　　面对当前的困境，邹广才认为，打通自主芯片上车的必要手段包括以下几项解决措施：第一，聚焦重点方向，围绕感知、控制、计算、通讯、存储、安全、功率等车规级芯片，联合产业链上下游协同攻关，突破自主车规级芯片的关键技术攻关和典型产品研制；第二，建设共性平台，牵头组织产业上下游供需衔接、共性技术研发、可靠性评测、功能安全审核、车规级认证及质量审核等，打通自主车规级芯片上车应用通道；第三，完善标准布局，建设中国车规级芯片标准体系，用于检测认证，先形成团体标准，同步推进国家标准和行业标准，参与国际标准制定；第四，强化推广应用，成立全国跨行业车规级芯片创新与产业联盟，联合芯片、软件、零部件供应商和整车企业等，研发应用自主车规级芯片的通用硬件基础平台，面向汽车行业推广应用。

　　在汽车芯片产业发展过程中，半导体企业、零部件供应商及整车厂商已形成强相关绑定链条，具有很高的行业壁垒高。此外，车规级芯片需要经过严苛的认证流程，包括可靠性标准AEC-Q100、质量管理标准IATF16949、功能安全标准ISO26262等。记者了解到，一款芯片一般需要2～3年时间完成车规级认证，才能进入整车企业供应链，而一旦进入，一般会拥有长达5～10年的供货周期。目前，汽车芯片格局处于稳定的状态，与高安全与高可靠性标准、长供货周期、与中下游零部件厂商和整车企业长久的合作关系不无关系。

　　我国在SiC器件方面的应用处于第二梯队，与欧美日的差距主要体现在材料、芯片和模组方面。2017年4月，我国首个SiC新型充电桩示范工程正式启动，这标志着在SiC元器件应用上迈出了关键的一步。

　　目前，国创中心正在以汽车功率半导体为探索，打通自主产品上车路径。基于当前的情况，国创中心联合国际知名高校院所开展“基于第三代半导体的先进电机控制器技术平台开发”项目，开发开源的电机控制系统验证平台，验证SiC器件的各种典型封装方式及应用范围，设计SiC器件专用控制策略算法，研发应用自主SiC器件的先进电机控制器，通过各种典型封装方式高效衔接上游设计供给和下游应用需求。