芯片在汽車工業(yè)的核心地位

汽車，作為國(guó)家重要的、大規(guī)模工業(yè)產(chǎn)品，應(yīng)用了集成電路芯片， 比如SOC（System on chip），它由多核CPU和GPU組成，用于數(shù)字化的組合儀表，車載多媒體和導(dǎo)航系統(tǒng)，自動(dòng)駕駛路徑計(jì)算，或者特定用途的集成電路芯片ASIC （ApplicaTIon specified integrated circuit），用于電子控制模塊的信號(hào)處理，算法運(yùn)行和控制執(zhí)行部件，比如自動(dòng)泊車、啟動(dòng)安全氣囊、自動(dòng)駕駛的雷達(dá)信號(hào)分析等。新型芯片，甚至集成了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)（neuronal network）、深度學(xué)習(xí)（deep learning）等AI（arTIficial intelligence）功能的智能化芯片，也即將在汽車中得到應(yīng)用。當(dāng)2021年汽車的EE架構(gòu)從CAN網(wǎng)絡(luò)變成Ethernet網(wǎng)絡(luò)，數(shù)十個(gè)電子控制模塊由多個(gè)大型車載服務(wù)器替代時(shí)，汽車就是一個(gè)可移動(dòng)的服務(wù)器、或超級(jí)計(jì)算機(jī)機(jī)房了。

還有汽車的生產(chǎn)線，無(wú)論是沖壓、焊裝、涂裝，還是總裝線，都有相應(yīng)的沖壓機(jī)床、焊接機(jī)器人、噴涂自動(dòng)機(jī)或機(jī)器人、無(wú)人物料配送車、檢測(cè)站的傳感器、生產(chǎn)控制的服務(wù)器、RFID掃碼機(jī)，這一切，都離不開芯片。如果說(shuō)“中國(guó)制造2025”的愿景，沒(méi)有了芯片，這一切都是海市蜃樓。

當(dāng)我驚聞中國(guó)的高科技標(biāo)桿企業(yè)之一中興通訊被美國(guó)禁止供給核心芯片時(shí)，令我痛心疾首。在這里給大家分享我的經(jīng)歷和想法：

2004年夏天，我還在德國(guó)戴姆勒集團(tuán)商務(wù)車技術(shù)中心，負(fù)責(zé)整車企劃和成本工程，轎車部門的一個(gè)同事發(fā)了一個(gè)會(huì)議邀請(qǐng)，會(huì)議內(nèi)容是：ST Microelectronics （歐洲最大的芯片公司）到戴姆勒集團(tuán)來(lái)介紹ST Microelectronics的未來(lái)主要芯片研發(fā)方向和產(chǎn)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(shí)起，我才知道，戴姆勒集團(tuán)有一個(gè)部門，叫“CriTIcal Parts Management（CPM）”（核心零部件管理），主要管理的是芯片，它的發(fā)展方向、創(chuàng)新產(chǎn)品，尤其是芯片供應(yīng)鏈的保障，與全球主要的芯片制造商，都有這樣的交流，形成良好的合作關(guān)系。漸漸地，我接觸了歐美主要的芯片制造商： Infineon，F(xiàn)reescale和Philips（NXP），Renesas， Microchip， Elmos等，參觀了許多Fab（芯片工廠），了解了芯片設(shè)計(jì)、制造的主要過(guò)程。

一次在慕尼黑國(guó)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(guó)主流汽車主機(jī)廠，雖然不生產(chǎn)芯片，但是已深刻意識(shí)到，芯片是汽車產(chǎn)品的核心零部件，芯片供應(yīng)鏈的保障十分重要。日本福島地震后，有多少系統(tǒng)供應(yīng)商派直升機(jī)空運(yùn)芯片，只為防止主機(jī)廠總裝線停產(chǎn)；有多少芯片貿(mào)易商，在這個(gè)時(shí)候，忙得不亦樂(lè)乎。甚至有些主機(jī)廠， 大量采購(gòu)核心芯片，作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備。

芯片是戰(zhàn)略物質(zhì)，如同石油一樣。芯片制造業(yè)，是戰(zhàn)略行業(yè)，需要有戰(zhàn)略路徑。

圖2 芯片制造設(shè)備和工藝流程示意圖

1.戰(zhàn)略企劃

芯片是戰(zhàn)略物質(zhì)，芯片制造是戰(zhàn)略行業(yè)，那么，對(duì)芯片產(chǎn)品和制造就需要一個(gè)戰(zhàn)略企劃。企劃需要一個(gè)10至15年的周期，每5年應(yīng)該有一個(gè)戰(zhàn)略企劃的更新和完善過(guò)程。

戰(zhàn)略企劃需要對(duì)產(chǎn)品、制造設(shè)備及工藝有一個(gè)遠(yuǎn)瞻的藍(lán)圖： 1）產(chǎn)品路徑；2）制造設(shè)備及工藝路徑。在10至15年的周期里，規(guī)劃出不同時(shí)間階段產(chǎn)品、制造設(shè)備及工藝，針對(duì)這些產(chǎn)品、制造設(shè)備及工藝制定相關(guān)的實(shí)施項(xiàng)目和舉措。

2.芯片設(shè)計(jì)

包含電路設(shè)計(jì)（用Hardware DescripTIon Languages（HDL））、電路仿真、測(cè)試、驗(yàn)證。中國(guó)有許多熟練、有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員， 希望芯片企業(yè)提倡工程師創(chuàng)新文化， 而不是CEO個(gè)人文化。芯片是工程師們?cè)O(shè)計(jì)并驗(yàn)證出來(lái)，不是CEO設(shè)計(jì)出來(lái)的。要尊重工程師、崇尚技術(shù)和創(chuàng)新，給予他們高的待遇和好的社會(huì)認(rèn)可度。不要無(wú)限放大管理者的作用，這樣，才能有好的設(shè)計(jì)、有創(chuàng)新，才能留住芯片設(shè)計(jì)人才。

3.芯片制造設(shè)備和工藝

芯片的制造設(shè)備和工藝是中國(guó)的痛點(diǎn)。兩周前，和一個(gè)老同學(xué)（MIT博士）相約小聚，談起芯片設(shè)備行業(yè)。老同學(xué)是一家大型芯片制造設(shè)備企業(yè)的CEO，當(dāng)我問(wèn)起他，中國(guó)芯片設(shè)備行業(yè)時(shí)， 他告訴我，“我們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后， 許多設(shè)備需要進(jìn)口，芯片制造工藝更是讓人揪心”。這讓我想起汽車行業(yè)，有多少設(shè)備、機(jī)床、機(jī)器人還要進(jìn)口，制造工藝更是差了一大截，比如激光焊接，每當(dāng)我問(wèn)起ME（Manufacturing Engineering，制造工藝）的工程師時(shí)，回答總是說(shuō)，“早就會(huì)了，7年前就會(huì)了”，但是當(dāng)我問(wèn)道，“為什么車身側(cè)圍和頂棚的焊接還是點(diǎn)焊而非激光焊接時(shí)”，回答是“哦，這個(gè)不會(huì)，因?yàn)檐嚿砭炔粔?rdquo;。但在歐美汽車業(yè)這種工藝早已普及，德國(guó)大眾最普通的桑塔納，都是用激光來(lái)焊接側(cè)圍和頂棚！

中國(guó)企業(yè)重視設(shè)計(jì)，藐視制造工藝。如果我說(shuō)，當(dāng)我在德國(guó)戴姆勒集團(tuán)和同事們一起為了開發(fā)一個(gè)金屬加工工藝“硬車（Hard Turning）”用了3年的時(shí)間來(lái)做 （包含嘗試不同的車刀具幾何尺寸，刀具涂層，切削參數(shù)，SPC（Statistical Process Control），結(jié)果驗(yàn)證），有多少人有這種耐心和執(zhí)著？芯片制造工藝的開發(fā)更需要一個(gè)工程師文化的企業(yè)， 而不是一人（CEO）救公司，一個(gè)人是開發(fā)不了芯片制造工藝的。許多媒體熱衷于報(bào)道某某董事長(zhǎng)或者CEO的行蹤，各類的風(fēng)口、炒房，掙快錢，人人都很浮躁，卻忘記了高科技和實(shí)業(yè)發(fā)展才是國(guó)家戰(zhàn)略核心， 多報(bào)道一點(diǎn)普通工程師們的成果、他們的創(chuàng)新專利、他們的故事，這才是社會(huì)給予他們應(yīng)有的尊重。

4.國(guó)產(chǎn)化率

芯片產(chǎn)業(yè)需要規(guī)模化，需要市場(chǎng)，而不只是一些樣件（samples）。如果芯片的用戶，總還是用Intel、Qualcomm、Infineon、Samsung等的芯片，中國(guó)自己的芯片企業(yè)如何生存？這里提一個(gè)建議，要求在中國(guó)銷售的電腦、手機(jī)、汽車等產(chǎn)品的企業(yè)，強(qiáng)制在主要芯片上使用一定百分比的中國(guó)芯片（中國(guó)芯片的定義就是在中國(guó)設(shè)計(jì)并制造的芯片）， 比如45%以上， 如同合資汽車企業(yè)一樣，定義核心零部件和其國(guó)產(chǎn)化率?，F(xiàn)在中國(guó)芯片的國(guó)產(chǎn)化率在15%以下，而且都是一些中低端芯片，中高端芯片多是進(jìn)口的。

圖3華為麒麟970 SOC（System on chip）用于華為 Mate 9 智能手機(jī)

芯片制造行業(yè)是戰(zhàn)略行業(yè)，芯片是戰(zhàn)略物質(zhì)。它如同石油和國(guó)家安全一樣，需要政府用戰(zhàn)略的眼光來(lái)看待，需要戰(zhàn)略儲(chǔ)備和戰(zhàn)略企劃。芯片企業(yè)需要工程師文化，留住人才，讓他們發(fā)揮出創(chuàng)造力、具備十分的敬業(yè)精神，媒體要起正面導(dǎo)向，借用這次中興通訊一打就趴的事件，警醒中國(guó)一定要自主研發(fā)和制造芯片，將命運(yùn)牢牢把握在自己手中。中國(guó)芯片企業(yè)要可持續(xù)發(fā)展，在這段過(guò)渡期需要中國(guó)政府的大力支持（國(guó)產(chǎn)化率），因?yàn)樾酒菍?shí)現(xiàn)“中國(guó)制造2025”的關(guān)鍵。