歐美日韓汽車芯片產(chǎn)業(yè)政策研究及啟示

張艷

（工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心，北京 100846）

主題詞：汽車芯片 產(chǎn)業(yè)鏈 產(chǎn)業(yè)政策 產(chǎn)業(yè)鏈安全

CAN Controller Area Network ECU Electronic Control Unit OTA Over The Air Technology IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor MCU Microcontroller Unit ASIL-D Automotive Safety Integrity Levels-D EV Electric Vehicle EDA Electronic Design Automation SoC System on a Chip

1 引言

隨著汽車電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化快速發(fā)展，汽車電子架構(gòu)持續(xù)演進，芯片對整車的重要性更加凸顯。一是以CAN 總線為主的分布式ECU（電子控制單元）功能進一步集成到域控制器甚至是車載計算機，需要更高的芯片處理能力和更多的芯片接口，芯片性能的好壞直接影響到域控制器和整車功能是否能實現(xiàn)。二是傳感器數(shù)量的增加、算法復(fù)雜度的提升、OTA軟件升級功能對芯片算力提出了更高要求。三是在汽車電子架構(gòu)演進的基礎(chǔ)上，整車功能安全的保障通常要依賴相同或更高功能安全等級芯片的支持才能實現(xiàn)。

芯片尤其是高性能、高安全的芯片對整車的重要性，進一步提升了它在汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈中的地位，汽車芯片的穩(wěn)定供應(yīng)成為影響汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控的重要因素。全球半導(dǎo)體市場2019年銷售規(guī)模達4 183億美元，其中，汽車芯片市場規(guī)模達465億美元，歐洲、美國和日本分別占37%、30%和25%市場份額，中國公司僅占3%。

我國汽車關(guān)鍵系統(tǒng)芯片進口率超90%，IGBT 功率芯片進口率接近95%，而能滿足汽車功能安全等級ASIL-D 級要求的高端核心主控MCU 芯片基本依賴進口。受到疫情、寒潮、火災(zāi)等外部因素影響，“芯片荒”自2020年下半年以來開始在全球蔓延，近期由于新型新冠病毒給東南亞的供應(yīng)鏈帶來巨大沖擊，使原本就緊缺的汽車芯片供應(yīng)雪上加霜，疊加半導(dǎo)體產(chǎn)品漲價、流通環(huán)節(jié)囤積居奇等不利因素，我國汽車芯片供應(yīng)壓貨、斷貨等現(xiàn)象時有發(fā)生，加劇了我汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈斷裂的風(fēng)險，嚴重影響了汽車產(chǎn)業(yè)安全。

本文聚焦研究歐美日韓汽車芯片產(chǎn)業(yè)促進政策，梳理發(fā)達國家汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展歷程和產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展框架和能力要素，包括稅收、研究、設(shè)計、認證與測試、知識產(chǎn)權(quán)保護和投資方面主要瓶頸要素，剖析我國汽車芯片產(chǎn)業(yè)面臨的問題，提出促進我國汽車芯片發(fā)展的產(chǎn)業(yè)對策建議。

2 歐美日韓汽車芯片產(chǎn)業(yè)促進政策

2.1 歐盟

今年全球芯片荒的持續(xù)沖擊，不僅造成歐洲新車銷量屢創(chuàng)新低，而且也暴露出歐洲依賴亞洲和美國芯片供應(yīng)商帶來的危險，為減少對外部的依賴，歐洲正努力打造自己的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。

2020年底，歐盟17國聯(lián)合發(fā)布了《歐洲處理器和半導(dǎo)體科技計劃聯(lián)合聲明》，旨在推動歐盟各國聯(lián)合研究及投資先進處理器及其它半導(dǎo)體技術(shù)。該聲明提出計劃在未來兩三年內(nèi)投入1 450 億歐元（約合人民幣1.2萬億元）的資金，在2030年前歐盟半導(dǎo)體市場份額提升至全球20%。

2021年3 月，歐盟發(fā)布了《2030數(shù)字指南針：數(shù)字十年的歐洲方案》（2030 Digital Compass:the European way for the Digital Decade），提出了歐洲數(shù)字化轉(zhuǎn)型的2030年目標，其中就包括在2030年前實現(xiàn)芯片產(chǎn)量增加一倍，先進芯片制造全球占比達到20%（圖1），以降低歐盟對美國和亞洲關(guān)鍵技術(shù)的依賴。

圖1 歐盟2030年數(shù)字10年和半導(dǎo)體發(fā)展目標[4]

2021年4 月，歐洲開始效仿美國，計劃拿出數(shù)百億歐元補貼邀請臺積電、三星、英特爾等企業(yè)赴歐建廠，在一定程度上提升本土的芯片制造業(yè)實力。同時，歐盟正考慮建立歐洲半導(dǎo)體聯(lián)盟的計劃，邀請包括ASML（阿斯麥爾）、恩智浦、ST（意法半導(dǎo)體）和英飛凌等在內(nèi)的歐洲半導(dǎo)體巨頭加入，捆綁歐洲本土企業(yè)的利益，旨在全球供應(yīng)鏈緊縮的情況下，減少對國外芯片制造商的依賴。同時，歐洲也正積極推出產(chǎn)業(yè)扶持政策，包括支持私營企業(yè)對微電子進行投資，涵蓋德國、法國、意大利和荷蘭等國，預(yù)計各國政府將根據(jù)企業(yè)需要投入150～500億歐元扶持相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

而歐盟計劃于2022年推出的《歐洲芯片法案》（The European Chips Act）則將進一步把研究、設(shè)計和測試聯(lián)系起來，并協(xié)調(diào)歐盟和各國的投資，以期共同創(chuàng)建一個最先進的歐洲芯片生態(tài)系統(tǒng)，來確保芯片的穩(wěn)定供應(yīng)。

2.2 美國

美國以重整芯片供應(yīng)鏈為核心，先后推出了一系列產(chǎn)業(yè)政策，借助撥款、稅收優(yōu)惠等手段吸引芯片制造重回美國。

2020年9 月，SIA（美國半導(dǎo)體協(xié)會）與BCG（波士頓咨詢）發(fā)布了《政府激勵措施和美國在半導(dǎo)體制造業(yè)中的競爭力》報告，指出近年來美國的全球半導(dǎo)體制造份額直線下降，主要原因是競爭對手國家提出大量激勵措施，建議美國通過500億美元聯(lián)邦投資，未來十年本土建設(shè)19 家工廠，提升美國制造業(yè)地位（圖2）。今年，SIA接連發(fā)布了《在不確定時代加強全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈》、《芯片：半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對美國生產(chǎn)力及聯(lián)邦激勵將如何增加國內(nèi)就業(yè)崗位》等多項報告，均在強調(diào)美國應(yīng)加強發(fā)展本土生產(chǎn)芯片。

圖2 美國新政策舉措希望提升美國制造業(yè)地位[6]

2021年1 月，《美國芯片法案》獲得通過，作為2021財年國防授權(quán)法案的一部分，提出購買半導(dǎo)體制造設(shè)備及相關(guān)投資可獲得稅務(wù)減免，并要求聯(lián)邦撥款100億美元鼓勵半導(dǎo)體美國制造，成立“國家半導(dǎo)體技術(shù)中心”，鼓勵國防部、能源部擴大半導(dǎo)體投資。

2021年6 月，美國參院通過總額達2 500 億美元的《創(chuàng)新和競爭法案》，包括對芯片產(chǎn)業(yè)520 億美元的撥款。其中，包括390 億美元的生產(chǎn)和研發(fā)資金、105 億美元的項目實施資金，將用于支持未來5～7年內(nèi)在美國本土建立7～10 個芯片制造廠。同時，美國參議院還提出了《促進美國制造的半導(dǎo)體（FABS）法案》，希望在《美國創(chuàng)新和競爭法案》520億美元投資基礎(chǔ)上，為半導(dǎo)體制造業(yè)提供25%投資扣抵稅額，以期縮小美國與東亞地區(qū)在半導(dǎo)體生產(chǎn)成本上的差距。

2021年9 月,美國商務(wù)部發(fā)出通知,要求全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈主要企業(yè)在45天之內(nèi)提供庫存、產(chǎn)能、原材料采購、客戶信息、銷售等相關(guān)信息，信息征集對象涵蓋整個半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，截至11月,已有70 多家實體向美國商務(wù)部提交半導(dǎo)體供應(yīng)鏈相關(guān)信息,其中包括亞馬遜、思科、美光科技、臺積電、聯(lián)華電子、韓國SK 海力士、日本索尼半導(dǎo)體解決方案等知名企業(yè)。

2.3 日本

上世紀80年代后期，日本芯片在全球半導(dǎo)體市場所占份額一度超過50%，但近幾年來已萎縮至10%左右，且大多數(shù)企業(yè)僅能生產(chǎn)低端產(chǎn)品，其芯片60%以上依賴進口。日本政府為實現(xiàn)本國經(jīng)濟的復(fù)興，高度重視被稱為“產(chǎn)業(yè)大米”的芯片產(chǎn)業(yè)的復(fù)興和穩(wěn)定供給。

2021年3 月，日本產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟省宣布，將成立“半導(dǎo)體數(shù)字產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研討會”來應(yīng)對目前半導(dǎo)體短缺的嚴峻局面，6月，宣布確立了以擴大國內(nèi)生產(chǎn)能力為目標的“半導(dǎo)體數(shù)字產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略”。根據(jù)“半導(dǎo)體數(shù)字產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略”，日本將加強與海外的合作，聯(lián)合開發(fā)尖端半導(dǎo)體制造技術(shù)并確保生產(chǎn)能力，優(yōu)化本國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局，加強產(chǎn)業(yè)韌性。

2021年9 月，日本政府召開增長戰(zhàn)略會議，確認了對半導(dǎo)體、電動汽車（EV）等多個領(lǐng)域追加支持措施的方針，將制定支持政策以引進海外半導(dǎo)體工廠，設(shè)立數(shù)萬億日元的半導(dǎo)體開發(fā)基金，并計劃為臺積電在日半導(dǎo)體研發(fā)撥款190 億日元，以拉攏臺積電等芯片廠在日設(shè)廠。

2021年11 月，日本《經(jīng)濟安全保障推進法案》(暫定名稱)的框架浮出水面，法案突出在在中美圍繞經(jīng)濟和技術(shù)領(lǐng)域博弈加大背景下，日本將為確保芯片的穩(wěn)定供給、保護機密情報、防止技術(shù)外流等，推進國內(nèi)法制建設(shè)，岸田內(nèi)閣加速具體的立法工作，將明確規(guī)定加強芯片等國內(nèi)生產(chǎn)基礎(chǔ)的援助制度，通過對投資建廠提供補助金等方式，吸引海外企業(yè)和日本企業(yè)回歸國內(nèi)。

2.4 韓國

近年來，韓國的芯片產(chǎn)業(yè)取得了長足的發(fā)展，在存儲半導(dǎo)體、芯片設(shè)計、芯片制造等方面都位居全球前列，在內(nèi)存芯片領(lǐng)域，韓國已占據(jù)統(tǒng)治地位，全球70%的內(nèi)存芯片是三星、SK海力士生產(chǎn)的。三星電子作為全球第二大半導(dǎo)體制造企業(yè)，占全球代工市場份額約17%，僅次于臺積電。中國已成為韓國芯片的最大出口目的地之一，韓國政府高度重視芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展，韓國已成為當(dāng)今全球芯片行業(yè)的大贏家之一。

2021年5月13日，韓國政府發(fā)布了“K-半導(dǎo)體戰(zhàn)略”，將在韓國本土規(guī)劃半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集群，到2030年，將投資510萬億韓元，涉及半導(dǎo)體設(shè)計、原材料、生產(chǎn)、零部件、尖端設(shè)備等各環(huán)節(jié)，旨在主導(dǎo)全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。具體措施包括：第一，擴大稅收補貼。減免半導(dǎo)體企業(yè)40%～50%的研發(fā)投資稅金和10%～20%的設(shè)施投資稅金。2021年下半年至2024年期間，從事關(guān)鍵戰(zhàn)略技術(shù)大型企業(yè)的資本支出稅收優(yōu)惠從最高3%提升到6%。第二，增加金融援助。將新設(shè)1 萬億韓元（約合57 億人民幣）的“半導(dǎo)體設(shè)備投資特別資金”，為企業(yè)設(shè)備投資提供長期低息貸款。第三，放寬化學(xué)物質(zhì)限制。將降低化學(xué)物質(zhì)、高壓氣體、溫室氣體傳播應(yīng)用設(shè)備等半導(dǎo)體設(shè)施相關(guān)規(guī)定的門檻。第四，人才培養(yǎng)。到2031年，培養(yǎng)3.6萬名半導(dǎo)體人才并新設(shè)相關(guān)學(xué)科。

2021年11 月，韓國副總理提出“政府將動用一切力量推動半導(dǎo)體、未來汽車、生物健康三大創(chuàng)新增長產(chǎn)業(yè)的發(fā)展”，力爭在2025年前將這三大產(chǎn)業(yè)的競爭力提升至世界第一，并計劃明年向上述三大產(chǎn)業(yè)投資6.3萬億韓元（約合人民幣338億元），相關(guān)企業(yè)的稅收減免將擴大到10個百分點。

3 我國汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在問題

我國作為全球最大的汽車生產(chǎn)和消費市場，汽車半導(dǎo)體市場也獲得快速發(fā)展的機遇。2019年我國汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)總收入規(guī)模僅為10億美元左右，全球占比不到3%，自主汽車芯片產(chǎn)品尚無法滿足我國汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模需求，距離實現(xiàn)汽車芯片供應(yīng)的自主可控還有較大差距。

（1）我國芯片產(chǎn)業(yè)鏈尚不完備，斷點明顯。主要表現(xiàn)為硅晶圓、光罩、光刻膠等半導(dǎo)體原材料嚴重依賴進口；芯片設(shè)計的EDA（電子設(shè)計自動化）仿真軟件基本被美國Synopsys、Cadence 和Mentor 等企業(yè)壟斷；芯片制造裝備本土化程度過低，全球90%以上的芯片制造裝備來自美、日、荷等十大半導(dǎo)體設(shè)備廠。

（2）汽車芯片投入產(chǎn)出比低，限制了供應(yīng)鏈擴產(chǎn)積極性。相比于消費電子，車規(guī)級芯片對安全性要求更高，這就需要車用芯片有更長的使用壽命、更高穩(wěn)定性和可靠性，在設(shè)計、生產(chǎn)方面也就有更為嚴苛的要求。在此背景下，汽車芯片投入大、難度高、回報周期長、市場前景不明確等特點，一定程度上造成了自主供應(yīng)鏈擴產(chǎn)積極性低，產(chǎn)業(yè)新進入者少的現(xiàn)狀。

（3）國內(nèi)車規(guī)級芯片的標準體系和測試能力欠缺，國際認證壁壘高。首先，我國汽車芯片標準制定剛剛開始，并未發(fā)布國家標準或行業(yè)標準，檢測認證無標準可依。

（4）我國集成電路行業(yè)的測試機構(gòu)大部分為專業(yè)的消費類、工業(yè)類芯片測試機構(gòu)，在汽車芯片的試驗項目覆蓋、測試向量覆蓋率等方面的符合性和測評能力尚有較大差距；而汽車行業(yè)的測試機構(gòu)大部分為從汽車產(chǎn)品測試向汽車芯片產(chǎn)品測試領(lǐng)域延伸，對于芯片級測試評價還處于起步階段，我國還沒有形成能囊括“芯片級-系統(tǒng)級-整車級”的汽車芯片完整測試能力。

（5）汽車芯片的功能安全、可靠性等方面的認證測試完全由歐美機構(gòu)掌控，認證流程繁瑣、時間長、成本高，導(dǎo)致汽車芯片產(chǎn)品的替換周期過長，不利于自主汽車芯片產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，認證測試壁壘已成為芯片企業(yè)進入汽車芯片市場的又一障礙。

4 政策建議

汽車芯片是汽車強國建設(shè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)，近期的汽車芯片供應(yīng)短缺既是全球共性問題，也反映出我國自主供給能力不足的深層次矛盾，需要統(tǒng)籌發(fā)展和安全，堅持遠近結(jié)合、系統(tǒng)推進，提升全產(chǎn)業(yè)鏈水平。

就近期而言，我們應(yīng)著眼當(dāng)前供應(yīng)問題，加強各方協(xié)同聯(lián)動，實現(xiàn)信息互通共享，充分挖掘存量芯片和現(xiàn)有產(chǎn)能資源潛力，推動我國芯片企業(yè)優(yōu)先滿足國內(nèi)車企需求，優(yōu)化車型排產(chǎn)計劃，努力保障產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)健康運行。保持與國際主流汽車芯片企業(yè)的良好合作關(guān)系，加強戰(zhàn)略合作，推動國際汽車芯片企業(yè)在國內(nèi)設(shè)廠或建立聯(lián)合實驗室等，探索汽車芯片供應(yīng)新途徑。

從長遠來看，完善如下戰(zhàn)略舉措。

明確國家頂層設(shè)計，把握新能源汽車與智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展機遇，形成中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、關(guān)鍵技術(shù)等層面的共識，完善跨部門的協(xié)同機制，依托現(xiàn)有部際協(xié)調(diào)機制，加強部門溝通協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌資源、協(xié)同推進汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，完善國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用協(xié)同配套政策。加強與地方主管部門的協(xié)同，鼓勵創(chuàng)新配套支持政策，加大投資扶持力度，建立地方與行業(yè)、企業(yè)聯(lián)動的創(chuàng)新機制，探索產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用新模式新機制。

匯集行業(yè)優(yōu)勢資源，開展核心技術(shù)集中攻關(guān)。充分利用產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造、高質(zhì)量發(fā)展專項、國家重點研發(fā)計劃等專項資金及地方力量，推動32位域控制MCU、車機高算力主控芯片（SoC）等車用半導(dǎo)體和元器件攻關(guān)突破，補齊短板，覆蓋關(guān)鍵門類，豐富車用半導(dǎo)體和元器件供給，攻克車規(guī)芯片設(shè)計、工藝封裝、評測認證、集成應(yīng)用、標準制定等關(guān)鍵核心共性技術(shù)，逐步解決芯片“卡脖子”問題。梳理不同芯片的共性需求，開發(fā)定制化芯片，加大對頭部芯片企業(yè)重點扶持的力度，支持有基礎(chǔ)和優(yōu)勢的企業(yè)做優(yōu)做強，增強行業(yè)話語權(quán)。

從頂層設(shè)計層面研究汽車芯片的標準體系，根據(jù)產(chǎn)業(yè)實際需要和技術(shù)攻關(guān)需求，搭建面向國產(chǎn)汽車芯片的標準體系，出臺可客觀真實反映國產(chǎn)芯片性能的認證評價標準，為后續(xù)汽車芯片的研發(fā)、測試、認證、應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。鼓勵優(yōu)秀企業(yè)、機構(gòu)及行業(yè)組織建立研發(fā)與標準創(chuàng)新同步機制，推動科研、標準和產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展。支持產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)企業(yè)提出標準建議，積極參與國際、國家、行業(yè)、地方和團體標準制定。

統(tǒng)籌規(guī)劃，跨部門、跨地區(qū)協(xié)調(diào)引導(dǎo)，跨領(lǐng)域、跨行業(yè)融合發(fā)展，加強本土汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間的協(xié)調(diào)溝通，深化戰(zhàn)略合作，建立汽車行業(yè)與芯片行業(yè)深度合作、相互支持的良好生態(tài)系統(tǒng)。一方面，車企在關(guān)注汽車電子架構(gòu)演進的同時，在整車設(shè)計階段便與芯片企業(yè)直接對話，充分溝通芯片算力、接口以及功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全等需求，共建創(chuàng)新聯(lián)合體，以整車需求促芯片研發(fā)；另一方面，鼓勵芯片企業(yè)根據(jù)應(yīng)用端需求提供差異化、定制化和高性價比的芯片及配套解決方案，使產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈向高附加值延伸。此外，還要建立風(fēng)險預(yù)警機制，增加產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的可視性，推動產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)主體共同探索未來芯片發(fā)展方向及供應(yīng)模式，增強抗風(fēng)險能力。

充分利用高質(zhì)量發(fā)展等專項資金，加快建立汽車芯片前沿技術(shù)服務(wù)平臺，發(fā)揮動力電池、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等創(chuàng)新中心積極作用，聚焦汽車芯片鏈關(guān)鍵薄弱環(huán)節(jié)，協(xié)同開展技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用工作。推動企業(yè)、第三方機構(gòu)等牽頭，建立完整的汽車芯片通用測試能力和汽車控制、通訊芯片專用測試能力，搭建“芯片級-系統(tǒng)級-整車級”一站式汽車芯片測試評價平臺，協(xié)助國產(chǎn)汽車芯片實現(xiàn)法規(guī)認可的快速驗證。支持地方政府對接汽車行業(yè)國內(nèi)外高端優(yōu)質(zhì)資源，創(chuàng)建一批以協(xié)同創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)孵化為目標的公共服務(wù)平臺，推進前沿技術(shù)創(chuàng)新以及成果轉(zhuǎn)化工作。