晶片在中國汽車工業的現狀

轉發自蓋世汽車 劉曉毅專欄 ,原標題:晶片在汽車工業和“中國製造2025”的核心地位;

特別贊同,轉載之以求更廣泛傳播。

晶片在中國汽車工業的現狀

圖1 晶片上的個個晶片 (圖片來自Infineon)

汽車, 作為國家重要的、大規模工業產品, 應用了積體電路晶片, 比如SOC(System on chip),它由多核CPU和GPU組成,用於數字化的組合儀表,車載多媒體和導航系統,自動駕駛路徑計算, 或者特定用途的積體電路晶片ASIC (Application specified integrated circuit), 用於電子控制模組的訊號處理,演算法執行和控制執行部件, 比如自動泊車、啟動安全氣囊、自動駕駛的雷達訊號分析等。新型晶片,甚至集成了神經元網路(neuronal network)、深度學習(deep learning)等AI(artificial intelligence)功能的智慧化晶片,也即將在汽車中得到應用。 當2021年汽車的EE架構從CAN網路變成Ethernet網路,數十個電子控制模組由多個大型車載伺服器替代時,汽車就是一個可移動的伺服器、或超級計算機機房了。

還有汽車的生產線,無論是衝壓、焊裝、塗裝,還是總裝線,都有相應的衝壓機床、焊接機器人、噴塗自動機或機器人、無人物料配送車、檢測站的感測器、生產控制的伺服器、RFID掃碼機,這一切,都離不開晶片。如果說“中國製造2025”的願景,沒有了晶片,這一切都是海市蜃樓。

當我驚聞中國的高科技標杆企業之一中興通訊被美國禁止供給核心晶片時,令我痛心疾首。在這裡給大家分享我的經歷和想法:

2004年夏天, 我還在德國戴姆勒集團商務車技術中心,負責整車企劃和成本工程,轎車部門的一個同事發了一個會議邀請,會議內容是:ST Microelectronics (歐洲最大的晶片公司)到戴姆勒集團來介紹ST Microelectronics的未來主要晶片研發方向和產品線路徑圖(Product Roadmap)。我和同事們很有興趣地聽了ST公司的介紹,從那時起,我才知道,戴姆勒集團有一個部門,叫“Critical Parts Management(CPM)”(核心零部件管理),主要管理的是晶片,它的發展方向、創新產品,尤其是晶片供應鏈的保障,與全球主要的晶片製造商,都有這樣的交流,形成良好的合作關係。漸漸地,我接觸了歐美主要的晶片製造商: Infineon,Freescale和Philips(NXP),Renesas, Microchip, Elmos等,參觀了許多Fab(晶片工廠),瞭解了晶片設計、製造的主要過程。

一次在慕尼黑國際電子展,遇到了寶馬汽車同行,得知他們也有了CPM部門。德國主流汽車主機廠,雖然不生產晶片,但是已深刻意識到,晶片是汽車產品的核心零部件,晶片供應鏈的保障十分重要。日本福島地震後,有多少系統供應商派直升機空運晶片,只為防止主機廠總裝線停產;有多少晶片貿易商,在這個時候,忙得不亦樂乎。甚至有些主機廠, 大量採購核心晶片,作為戰略儲備。

晶片是戰略物質,如同石油一樣。晶片製造業,是戰略行業,需要有戰略路徑。

晶片在中國汽車工業的現狀

圖2 晶片製造裝置和工藝流程示意圖

晶片及其製造業的戰略路徑

1。戰略企劃

晶片是戰略物質,晶片製造是戰略行業,那麼,對晶片產品和製造就需要一個戰略企劃。企劃需要一個10至15年的週期,每5年應該有一個戰略企劃的更新和完善過程。

戰略企劃需要對產品、製造裝置及工藝有一個遠瞻的藍圖: 1)產品路徑;2)製造裝置及工藝路徑。在10至15年的週期裡,規劃出不同時間階段產品、製造裝置及工藝,針對這些產品、製造裝置及工藝制定相關的實施專案和舉措。

2。晶片設計

包含電路設計(用Hardware Description Languages(HDL))、電路模擬、測試、驗證。中國有許多熟練、有經驗的設計人員, 希望晶片企業提倡工程師創新文化, 而不是CEO個人文化。晶片是工程師們設計並驗證出來,不是CEO設計出來的。要尊重工程師、崇尚技術和創新,給予他們高的待遇和好的社會認可度。不要無限放大管理者的作用,這樣,才能有好的設計、有創新,才能留住晶片設計人才。

3。晶片製造裝置和工藝

晶片的製造裝置和工藝是中國的痛點。兩週前,和一個老同學(MIT博士)相約小聚,談起晶片裝置行業。老同學是一家大型晶片製造裝置企業的CEO,當我問起他,中國晶片裝置行業時, 他告訴我,“我們還遠遠落後, 許多裝置需要進口,晶片製造工藝更是讓人揪心”。這讓我想起汽車行業,有多少裝置、機床、機器人還要進口,製造工藝更是差了一大截,比如鐳射焊接,每當我問起ME(Manufacturing Engineering,製造工藝)的工程師時,回答總是說,“早就會了,7年前就會了”,但是當我問道,“為什麼車身側圍和頂棚的焊接還是點焊而非鐳射焊接時”,回答是“哦,這個不會,因為車身精度不夠”。但在歐美汽車業這種工藝早已普及,德國大眾最普通的桑塔納,都是用鐳射來焊接側圍和頂棚!

中國企業重視設計,藐視製造工藝。如果我說,當我在德國戴姆勒集團和同事們一起為了開發一個金屬加工工藝“硬車(Hard Turning)”用了3年的時間來做 (包含嘗試不同的車刀具幾何尺寸,刀具塗層,切削引數,SPC(Statistical Process Control),結果驗證),有多少人有這種耐心和執著?晶片製造工藝的開發更需要一個工程師文化的企業, 而不是一人(CEO)救公司,一個人是開發不了晶片製造工藝的。許多媒體熱衷於報道某某董事長或者CEO的行蹤,各類的風口、炒房,掙快錢,人人都很浮躁,卻忘記了高科技和實業發展才是國家戰略核心, 多報道一點普通工程師們的成果、他們的創新專利、他們的故事,這才是社會給予他們應有的尊重。

4。國產化率

晶片產業需要規模化,需要市場,而不只是一些樣件(samples)。如果晶片的使用者,總還是用Intel、Qualcomm、Infineon、Samsung等的晶片,中國自己的晶片企業如何生存?這裡提一個建議,要求在中國銷售的電腦、手機、汽車等產品的企業,強制在主要晶片上使用一定百分比的中國晶片(中國晶片的定義就是在中國設計並製造的晶片), 比如45%以上, 如同合資汽車企業一樣,定義核心零部件和其國產化率。現在中國晶片的國產化率在15%以下,而且都是一些中低端晶片,中高階晶片多是進口的。

晶片在中國汽車工業的現狀

圖3華為麒麟970 SOC(System on chip)用於華為 Mate 9 智慧手機

(圖片來自海思Hisilicon官網)

總結

晶片製造行業是戰略行業,晶片是戰略物質。它如同石油和國家安全一樣,需要政府用戰略的眼光來看待,需要戰略儲備和戰略企劃。晶片企業需要工程師文化,留住人才,讓他們發揮出創造力、具備十分的敬業精神, 媒體要起正面導向,借用這次中興通訊一打就趴的事件,警醒中國一定要自主研發和製造晶片,將命運牢牢把握在自己手中。中國晶片企業要可持續發展,在這段過渡期需要中國政府的大力支援(國產化率),因為晶片是實現“中國製造2025”的關鍵。

作者

劉曉毅博士

(觀昱機電技術(CostKey-Solutions。com)創始人),德國戴姆勒集團(賓士汽車)21年的資深汽車技術經驗(動力總成電子控制系統系列開發、整車企劃、成本工程、新工藝開發、變速箱生產等部門高階經理),主導過賓士汽車重卡16擋自動化變速箱系列開發、動力總成零部件和空客大型結構件的新工藝開發、電動商務車整車和成本企劃、商務車及轎車的多項降低成本重點專案(PKO/OPTIMA,CTX, CORE)。長城汽車技術中心擔任高層技術管理,為長城汽車集團組建了中國車企第一個全建制的成本工程體系、方法和流程,並使它融入了集團的整個產品過程。