汽車芯片荒後，中國公司挺進決賽圈
撰文/ 溫 莎
編輯/ 黃大路
設計/ 趙昊然
2022年，美國學者克里斯·米勒出了一本很有名的書，叫《芯片戰爭》，講述了美日韓歐之間的科技競爭和大國博弈，三個主角人生交錯，高潮迭起。
事實上，這本書的全稱還有11個字：世界最關鍵技術的爭奪戰。
2020年，美國試圖用半導體對中國一劍封喉，媒體蜂擁而至的報道，令路人都知道，芯片是所有電子設備和系統的基礎，已經成爲現代經濟的命脈所繫。
芯片之爭關乎國運之爭。
幾乎同一時間，由於疫情引發的“芯片荒”席捲全球，諸多行業受到影響，汽車成爲重災區。
從2020年下半年開始，一場持續3年的“芯片荒”導致工廠停產，車輛減配；指甲蓋大小的芯片，售價一度飆升至千元。芯片的自主可控，芯片的國產替代迫在眉睫。
危機中孕育着機會。
在新能源領域，硬件本就是底層，芯片更是底層的底層，投資巨大，技術含量高，利潤低，以規模取勝。在一段十分漫長的時間裡，國際芯片巨頭憑藉先發優勢劃好了地盤，聯手控制着全球市場。中國芯片製造篳路藍縷，披荊斬棘，尋找一切機會突圍。
一場芯片危機，把機與危的辯證法詮釋得淋漓盡致。中國芯片製造業強勢崛起。2020年到2023年短短三年內，汽車芯片供應商猛增到300多家。
《日本經濟新聞》報道，過去三年，中國汽車芯片的自給率從5%提高到了10%。增長的這部分，主要角色是三類芯片：功率半導體、MCU、傳感器。
巧合得很，芯聯集成的主營業務方向就包括了這三類。
2017年，中芯國際計劃集合所有資源在數字電路追趕臺積電，剝離模擬類電路的業務。當時還在中芯國際擔任企業規劃總監的趙奇和模擬類技術總監劉煊傑一起，爭取多方資源，成立公司獨立發展模擬類電路業務。
5年時間，芯聯集成建起三座芯片廠、一座模組廠，擁有8英寸、12英寸硅基芯片生產線和6英寸SiC MOSFET生產線，產品主要包括MEMS、IGBT、SiC MOSFET、模擬IC等，應用於新能源汽車、風光儲、高端消費等領域。
特別是在新能源汽車行業，芯聯集成的車規級IGBT和SiC MOSFET產品已經具有相當規模。
如今，芯聯集成正在高速發展中。在接受汽車商業評論總編輯賈可博士採訪前，芯聯集成CEO趙奇已經早早在公司等候，訪談中他的思路十分清晰，就是前進、前進、再前進。
“我們要一直往模擬類電路技術最先進的方向去做，去迭代，而不是抱着以前做過的東西固守在那裡。”
芯聯集成從哪裡來
4月30日，芯聯集成發佈2024年第一季度報，實現營收13.53億元，同比增長17.19%；經營性現金流淨額3.06億元，同比增長40.68%；息稅折舊攤銷前利潤約爲4.82億元，同比增長111.97%。
半導體制造是一項複雜，高風險的業務，一家成立剛剛6年的企業，能夠取得這樣的成績並非一蹴而就。
“不是任何一個白手起家的集成電路企業都可以發展得這麼快。我們在剝離出來獨立發展前整個技術積累、團隊搭建已經有10年時間了。”趙奇表示。
然而，大樹底下不長草，營養主要被大樹吸收了。“雖然有2008年到2018年的10年技術積累，這塊業務卻一直沒有長大。” 之後，中芯國際重新規劃了未來發展的重點，全力以赴集中資源發展數字先進工藝，原有的模擬類芯片團隊剝離出來，新的公司由此成立。芯聯集成的發展選擇了截然不同的方向，目標主要鎖定在了新能源汽車、新能源光伏、新能源儲能和手機等高端消費品所需的芯片。
當時，中國新能源市場剛剛起步，智能化的下半場還沒有開啓，對於電動化的未來甚至還存在質疑，一切處於混沌之中。
“公司成立之初，放眼國內還找不到真正做汽車電子集成電路的工廠，即便有些公司號稱能夠做車載，也是車載娛樂系統，收音機、車窗上下，真正動力系統、轉向系統、剎車系統的車載集成電路製造，國內尚沒有人做，想學習連個榜樣都找不到。”
全球來看日本和歐洲在功率半導體領域比較強，芯聯集成的團隊先去了日本尋求客戶，2020年之後又實現了與歐洲客戶的合作。同時，公司在另一個主要的方向傳感器芯片上，贏得了美國客戶，因爲以蘋果手機爲代表的高端消費品需要的傳感器比較多，美國在這些應用方面比較領先。
“合作就是可以找一個能力強的夥伴先把東西做起來，在滿足他們要求的過程中，我們逐漸知道了汽車電子、高端消費電子的要求都有什麼，這些基本的要求之後就融入到了新工廠，新工藝、新設備之中。”
與日本、歐洲、美國等“芯片列強”的合作中，芯聯集成提高了自己的基礎技術能力和積累。機會永遠留給有準備的人，過去3年裡，中國新能源汽車爆發，芯聯集成也就順理成章地冒了出來。
如今，芯聯集成的合作伙伴遍佈汽車圈，車規產品已經覆蓋了中國90%的新能源汽車。市面上新出現的汽車品牌，幾乎都和芯聯集成有直接或者間接的合作。2023年的財報中，芯聯集成近一半收入來自車載芯片應用領域。
芯聯集成是做什麼的
根據不同的分工，半導體企業的經營模式分爲多種。
一種是IDM模式（垂直整合），完全自主設計、製造、封測，代表企業是Intel、三星；另一種是垂直分工模式，可細分爲Fabless模式，只設計不生產，代表企業有華爲海思、高通、聯發科、展訊；Foundry模式，只做代工，專門負責芯片生產、製造，代表是臺積電，聯電、中芯國際；OSAT模式，只負責封裝和測試，通常稱爲“封測廠”，代表企業是日月光、長電科技；Fablite模式，自己做半導體芯片產品設計，然後自己生產一部分，還有一部分產品委託給專業的代工廠進行生產，代表企業是德州儀器、恩智浦、意法半導體、英飛凌等。
不同分工之間很難有優劣之分。比如，代工聽上去不算高大上，但在芯片行業，代工也能出王者，臺積電，聯電，中芯國際等大廠名聲在外，臺積電更被認爲是全球最硬科技的企業。
趙奇認爲，代工可以分爲三個層次。
第一個層次是設備和勞務代工。代工廠有設備和人，客戶有設計和工藝，用你的設備，通過付勞務費來完成代工。
第二個層次是工藝代工。代工廠提供工藝設計套件，主機廠按照設計套件來做芯片設計，只要符合工藝的設計規則，代工廠就可以用自己的工藝生產出來，這是集成電路代工的主要模式。代工廠賺取的不只是勞務費，還有工藝平臺的技術費用。
再往上一個層次是系統代工。主機廠提出系統級的要求，代工廠完善設計，然後在工藝平臺上加工出來，最後交付成品。
芯聯集成的商業模式包含了工藝代工和系統代工兩種，可以提供從設計服務、芯片製造、模組封裝、應用驗證到可靠性測試全方位服務，與客戶合作時保持靈活和開放，可以配合不同客戶的不同需求。
“我們相當於提供一個貨架，上面什麼東西都有，客戶根據各個方面的需求去看他到底用哪一代技術做出來的產品，與他的系統最匹配，然後我們根據客戶需求去生產這個產品。”
趙奇進一步解釋道，“設計能力不足的企業，芯聯集成可以用設計服務去幫客戶補強，框架設計還是主機廠的，我們按照框架設計和規格要求，將裡面的細節設計全部做出來，所以叫做設計服務。” 用趙奇的話形容，“芯聯集成的服務是柔性的，你的設計能力很強，我們就退後一點，你的設計還不強時，我們就多做一點，目的就是配合客戶把最符合客戶需要的產品做出來。”
說起來簡單，做起來需要契機，關鍵是主機廠與芯片廠之間的關係。過去，主機廠和芯片廠之間是鏈條式的關係，兩者之間還隔着Tier1、Tier2，但一場芯片危機，令主機廠來到了芯片廠門口，新的汽車供應鏈正在變成網狀結構。
新能源汽車時代的兩大巨頭比亞迪和特斯拉是芯片自研的先驅，新勢力代表蔚來、理想和小鵬，或高調或低調的開啓了芯片自研的嘗試，這樣的例子還有很多，主機廠開始直接與芯片設計及代工廠對話，聯合開發部分核心的芯片及功率模塊，這些都是芯聯集成的機會。
以芯片代工起家，向上延伸到設計服務，向下延伸到模組封裝以及應用驗證、可靠性測試。“如果有些客戶最後不是用芯片和模組的方式交付，而是整個系統交付，我們都可以做。” 趙奇說到，2023年，芯聯集成開始有了系統代工方案的業務。
“這種模式能夠較好地適應新能源汽車和新能源產業鏈變化，以前新能源產業鏈偏長，做芯片的根本看不到車廠，車廠也根本不關心芯片，現在車廠和Tier1開始關心芯片了，所以產業鏈變得更短、更高效了，他們往下邁了一步，我們也要往上邁一步，大家才能舒服地握上手。”
趙奇表示，芯聯集成通過模式的創新，有機會直接瞭解終端客戶的需求。“我們會跟主機廠不斷探討接下來要怎麼做，技術怎麼往前，他們的需求是什麼。”
在這個變革的時代，代工模式上的創新，是芯聯集成的優勢所在。
芯聯集成的三條曲線
發展到今天，芯聯集成交出了一張漂亮的成績單。
目前，芯聯集成已具備8英寸硅基17萬片/月產能規模、12英寸硅基3萬片/月產能規模，6英寸SiC MOSFET 5000片/月以上出貨的產能規模，並實現模組封裝每月33萬隻產能佈局。
IGBT已穩穩發展爲第一增長曲線。2023年，公司IGBT出貨量位居國內市場第一，也是中國市場規模最大車規級IGBT製造基地。公司月產出8萬片8英寸IGBT芯片，支撐着汽車行業每月30萬輛新能源汽車和30萬套光伏逆變器的需求。
據趙奇介紹，新一代IGBT器件會在2024年下半年量產，大幅提高單位晶圓片上的芯片產出數量，實現營收的增長。
大約從2023年下半年開始，800V高壓超充在中國新能源汽車圈的普及，將碳化硅推向風口浪尖，芯聯集成的第二曲線準備多時，正好趕上。
2021年開始進入碳化硅，芯聯集成在2022年推出第1代技術平臺，2023年推出1.5代，第四季度推出1.7代。平臺持續迭代的過程中，2023年，芯聯集成已經實現碳化硅的量產，產品類型爲平面MOSFET產品，其中90%的產品應用於新能源汽車的主驅逆變器。
如今，蔚來汽車、小鵬汽車、理想汽車等先後與芯聯集成達成戰略合作。隨着客戶的增加，生產線也在持續擴張之中，公司正在建設國內第一條8英寸SiC MOSFET生產線，並將於2024年二季度通線。
趙奇表示，“2024年公司碳化硅業務營收有望超10億元。長期來看，公司碳化硅業務市場佔有率目標是達到全球30%。”
在第二曲線穩步增長同時，芯聯集成也開始佈局第三曲線：模擬IC。
隨着汽車電子、能源革新和AI算力需求的不斷增長，集成電路細分領域中模擬IC持續穩定增長。據WSTS統計，國內模擬IC市場的銷售規模超過全球的50%，且增速顯著高於全球，但自給率較低。
芯聯集成深耕的車載模擬IC技術，瞄準了國內高壓大功率數字模擬混合信號集成IC的空白。其中，BCD工藝平臺不斷向高壓、高功率、高密度方向發展，十分契合汽車、高端工控等應用在智能化、AI時代對於完整高壓、大電流與高密度技術的模擬和電源方案的需求。
三條曲線並行不悖，互爲依存。
給芯片做加法，助力汽車產業變革
從2023年開始，汽車圈掀起了如火如荼的價格戰，降本成爲懸在每個品牌頭上的一把刀，芯片降本也被提上日程。
過去，傳統車每輛車上的芯片數量不足百顆；如今，智能化和網聯化的新汽車每輛車上的芯片數量動輒上千顆，最多的甚至達到2000顆。如何最大化減少芯片使用數量，幫助車企降低芯片方面的整體成本，是芯聯集成一直在努力的方向，也是整個汽車芯片行業進步的方向。
“接下來我們看到非常明確的就是車載芯片快速集成化。”趙奇說。
手機行業已經走過了這條路，大哥大時期，電路板上密密麻麻的都是小芯片，但是走到現在5G手機時代，一部手機裡的芯片數已經不超過10個了。
汽車硬件也正在經歷這個過程。芯聯集成已經在這個領域佈局了兩年多。
“目前，我們在跟車廠合作ECU集成的方案，可以把原來三四百個品類減少到三四個品類。通過集成化，芯片個數減少了一半，更重要的是品類大幅減少，帶來的是車企供應鏈管理流程的簡化和採購成本的降低。”
走一步，看三步，是芯聯集成的打法，“對比後來者，只要領先兩代，就會有技術溢價，就會有超額利潤，就有機會再去投研發再去領先，從而形成一個正向的循環。我們不會去守着落後的技術不放，而是要不斷做大做強，企業要卷出技術和質量的領先來纔有未來。”
在半導體產業摸爬滾打二十多年，芯聯集成管理團隊終於迎來了芯片行業的天翻地覆，站到了車規級芯片的戰壕中央，感受到了時代的召喚，想幹一番大事業。
“如今是中國新能源相關芯片企業的好機會，國內的終端已經是全球第一梯隊終端了，他們的需求代表了國際最先進的需求，我們有地域優勢，可以和終端客戶比較充分地溝通。”
趙奇告訴賈可博士，中國終於有機會去做一些創新性需求的硬件支持，這些硬件可能是國外還沒有先例的；不像前幾年，大家都在拼命替代英飛凌、替代瑞薩、替代德州儀器的芯片產品。“時至今日，我們要做的是配合國內的新能源終端，開始往技術創新和引領的方向走。”
信息化浪潮中，數字電路大發展催生了intel、臺積電；新能源與智能化給模擬類芯片帶來廣闊空間，理當有執牛耳者勇立潮頭，芯聯集成會走出了一條獨具中國特色的路線，能翻出多大的浪花，值得期待。