芯片在汽車工業(yè)及“中國(guó)制造2025”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(kāi)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(mén)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(tīng)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(mén)，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(mén)。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

　　芯片及其制造業(yè)的戰(zhàn)略路徑

　　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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(qián)，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)?；?，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)

　　總結(jié)

　　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。

　　作者劉曉毅博士(觀昱機(jī)電技術(shù)(CostKey-Solutions.com)創(chuàng)始人)，德國(guó)戴姆勒集團(tuán)(奔馳汽車)21年的資深汽車技術(shù)經(jīng)驗(yàn)(動(dòng)力總成電子控制系統(tǒng)系列開(kāi)發(fā)、整車企劃、成本工程、新工藝開(kāi)發(fā)、變速箱生產(chǎn)等部門(mén)高級(jí)經(jīng)理)，主導(dǎo)過(guò)奔馳汽車重卡16擋自動(dòng)化變速箱系列開(kāi)發(fā)、動(dòng)力總成零部件和空客大型結(jié)構(gòu)件的新工藝開(kāi)發(fā)、電動(dòng)商務(wù)車整車和成本企劃、商務(wù)車及轎車的多項(xiàng)降低成本重點(diǎn)項(xiàng)目(PKO/OPTIMA，CTX， CORE)。長(zhǎng)城汽車技術(shù)中心擔(dān)任高層技術(shù)管理，為長(zhǎng)城汽車集團(tuán)組建了中國(guó)車企第一個(gè)全建制的成本工程體系、方法和流程，并使它融入了集團(tuán)的整個(gè)產(chǎn)品過(guò)程。