智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇于2023年5月28日在安徽省黃山市休寧縣昌輝工業(yè)園舉行。本次論壇以“汽車產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)再造”為主題，由中國制造強(qiáng)國論壇組委會(huì)、中國國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作促進(jìn)會(huì)主辦，全國工商聯(lián)高端裝備制造與儀器儀表委員會(huì)協(xié)辦，中制智庫與昌輝汽車電器(黃山)股份公司共同承辦。

本次論壇把握數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新機(jī)遇，產(chǎn)學(xué)研用各方共同創(chuàng)建深度融合、創(chuàng)新活躍、安全可信、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)新生態(tài)，為推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

第十四屆全國政協(xié)常委、中國科學(xué)院院士常凱出席并發(fā)表主旨演講，演講主題為《智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的半導(dǎo)體芯片》。

以下為演講全文：

首先很榮幸能參加本次智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇。我是做基礎(chǔ)研究的，今天只能從一個(gè)科學(xué)家的角度談?wù)勎覍?duì)汽車產(chǎn)業(yè)中，尤其是芯片的一些看法。

在演講開始之前，首先感謝中制智庫理事長兼研究院院長新望院長的邀請(qǐng)。上午非常榮幸參觀了昌輝公司的研發(fā)和生產(chǎn)部，給我的印象十分深刻。我想，以昌輝公司為代表的民營企業(yè)發(fā)展奮斗史，也是中國改革開放民營企業(yè)四十年奮斗史的縮影。

下面我想談?wù)勂囍悄芫W(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)中的芯片問題。

所謂的智能網(wǎng)聯(lián)汽車，說穿了就是在復(fù)雜交通環(huán)境下面的無人自動(dòng)駕駛技術(shù)。作為電動(dòng)汽車駕駛者，我的感受是它不僅限于如此，而更應(yīng)該是一個(gè)智能化的終端。  

汽車網(wǎng)聯(lián)新的趨勢(shì)，跨過了許多技術(shù)領(lǐng)域，包括產(chǎn)業(yè)綜合性領(lǐng)域，比如它需要體系精確的協(xié)同定位，快速感知周圍的環(huán)境，并且根據(jù)獲得的海量信息做出正確、快速的抉擇，這里面還牽扯到不同的學(xué)科，最重要的是未來的人工智能發(fā)展。

目前我們接觸到的人工智能還是初級(jí)階段，需要大量的感知手段，如激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭等來獲取信息，做出決策。人的大腦只有幾十克的重量，每天消耗的能量非常少，人類的腦科學(xué)現(xiàn)在知之甚少，在這個(gè)世紀(jì)，在網(wǎng)絡(luò)科學(xué)重大革命的前夜，一旦了解人腦怎么獲取信息并決策，對(duì)于人工智能會(huì)是一個(gè)非常大的推進(jìn)。目前人工智能是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，要通過海量數(shù)據(jù)和樣本，通過訓(xùn)練，得到優(yōu)化。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車呈現(xiàn)出所謂的“四化”形式，即電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化。電動(dòng)化已經(jīng)是確定的趨勢(shì)，智能化是現(xiàn)在大家非常關(guān)心的新的增長點(diǎn)，值得大家投入和擁抱，它帶來的是汽車產(chǎn)業(yè)鏈的重構(gòu)。過去在燃油車?yán)锓浅Ｖ匾挠械妆P、變速箱、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在新的汽車系統(tǒng)里它的比重在下降，同時(shí)在差異化和價(jià)值方面在降低。

新的增長點(diǎn)則是在汽車的智能駕駛、智能化座艙、電池、電動(dòng)機(jī)方面，這些領(lǐng)域蘊(yùn)藏著很多發(fā)展機(jī)遇，科學(xué)院現(xiàn)在在納離子電池、永磁電機(jī)方面的進(jìn)展，都會(huì)對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)帶來深刻的變革。國際上也是這樣，在這方面投入了很多，尤其是高度智能化駕駛技術(shù)，目前我們的方案和特斯拉方案不太一樣，扔需要在算法、人工智能算法上從源頭進(jìn)行創(chuàng)新。

所有的“四化”都離不開半導(dǎo)體芯片。從電動(dòng)化開始到現(xiàn)在智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化，都需要信息交換和通訊，都離不開半導(dǎo)體芯片。汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)增長非常快，2020年全球市場(chǎng)規(guī)模380億美元，今年將超過600億美元市場(chǎng)規(guī)模，中國市場(chǎng)規(guī)模大概占1/3。

汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)眾多，主要包括主控芯片、功率器件，它們現(xiàn)在所占比例在逐年增長，還有傳感、存儲(chǔ)芯片。目前是獨(dú)立芯片，這些獨(dú)立芯片慢慢地會(huì)集成到控制芯片里，形成感、存、算一體的新架構(gòu)。

目前汽車產(chǎn)業(yè)芯片用到的芯片工藝大概是28納米以上，存儲(chǔ)芯片大概是55納米左右的技術(shù)，關(guān)于存儲(chǔ)芯片，中國目前還不是特別困難，我們有長江存儲(chǔ)、長鑫存儲(chǔ)，這兩家芯片做的還不錯(cuò)。最主要的是28納米以上的工藝，目前國內(nèi)水準(zhǔn)能做到的是90納米，這里一般指的是它的面積，即90×90面積。到下一代面積會(huì)減一半，它的下一半是40納米工藝，再到28納米工藝，一步一步往下迭代。

這里跟大家分享一下晶體管的故事。

在今天超過萬億美元的芯片產(chǎn)業(yè)，究竟如何從一個(gè)科學(xué)家0到1的突破開始。二戰(zhàn)之后，貝爾實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)很有遠(yuǎn)見地提出應(yīng)該用固體的材料替代在二戰(zhàn)中廣泛使用的真空電子管器件，他讓三位科學(xué)家做了幾年，終于在1947年做出來第一個(gè)固態(tài)晶體管，但是當(dāng)時(shí)并沒有意識(shí)到它會(huì)成為今天的萬億美元產(chǎn)業(yè)。  

晶體管發(fā)明十年之后，美國德州儀器公司的Kilby和仙童公司的Noyce兩位科學(xué)家，分別獨(dú)立提出來集成電路概念和發(fā)明。兩家是同時(shí)提的，通過幾年?duì)幊常麄冞_(dá)成了妥協(xié)，共享了這個(gè)專利，這個(gè)專利對(duì)人類生活帶來了非常大的影響。二十世紀(jì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域最有影響的人物，并列第一的有三位，即晶體管發(fā)明者肖克萊，還有兩位集成電路的發(fā)明人Kilby和Noyce，這三位共享了第一的位置，后面才是羅斯福和迪斯尼，所以說晶體管對(duì)人類生活帶來了很多深刻的變化。 

不僅如此，還帶來了企業(yè)家精神，這正是與以昌輝為代表的民營企業(yè)的創(chuàng)業(yè)精神有契合的地方。肖克萊在貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管之后，工作八年，離開了實(shí)驗(yàn)室，到了加州（硅谷）創(chuàng)立了第一家高科技公司，叫肖克萊實(shí)驗(yàn)室，招募8位年輕人。肖克萊是非常聰明、成功的物理學(xué)家，不擅長管理，后續(xù)經(jīng)營很糟糕，這8個(gè)人被稱為“硅谷八叛逆”，分別創(chuàng)立了仙童公司，后來創(chuàng)立了英特爾公司、IMB公司，都是現(xiàn)在世界上最著名的半導(dǎo)體公司。喬布斯對(duì)此有一段很好的總結(jié)，他說“仙童公司就像成熟的蒲公英，你一吹它，這種創(chuàng)業(yè)精神的種子就隨風(fēng)四處飄揚(yáng)。”這對(duì)今天的中國是非常重要的，要有創(chuàng)業(yè)的企業(yè)精神。  

從汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，不管是過去傳統(tǒng)的燃油車，還是今天的新能源汽車，汽車芯片比重都在逐年增加。傳統(tǒng)油車要500-600顆芯片，電動(dòng)汽車幾乎要用1000-2000顆芯片，到2025年將增加為900億顆芯片，這是非常大的市場(chǎng)，是值得擁抱的領(lǐng)域。 

傳統(tǒng)燃油車的主控芯片MCU占主要部分，其次才是功率半導(dǎo)體，指在大功率下能夠工作的半導(dǎo)體，基本上指第三代半導(dǎo)體材料，如碳化硅、氮化鎵器件、傳感器、分離器件。

電動(dòng)車中MCU的比重下降了，上升的是功率半導(dǎo)體器件占比，這里面需要用到電池、高壓打電流充電，需要用到更多的第三代半導(dǎo)體材料碳化硅，所以它的比例上升了。 

汽車產(chǎn)業(yè)主要分為五類芯片，即主控芯片、存儲(chǔ)芯片、信號(hào)接口、傳感器、功率芯片，這五個(gè)領(lǐng)域的主導(dǎo)公司基本是美國、歐洲、日本、韓國，需要國內(nèi)企業(yè)能夠迎頭趕上。  

從感知系統(tǒng)到?jīng)Q策系統(tǒng)、智能座艙，關(guān)鍵系統(tǒng)可以分成上中下游產(chǎn)業(yè)鏈，上游是感知域決策，中游是智能座艙，下游是出行服務(wù)。目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)水準(zhǔn)做的比較好的是在中游和下游，國內(nèi)現(xiàn)在很多企業(yè)也在上游部分迎頭趕上，華為、地平線、黑芝麻，以及民營企業(yè)正在迎頭趕上，占的比例越來越多，2019年，我們的比例還非常小，全球95%的汽車半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)被美國、歐洲、日本拿在手里，這幾年中國發(fā)展非常快，比例在迅速增加。

從分類來看，計(jì)算、控制類芯片（MCU）我們占的比例很少，不到1%，傳感器、功率這一塊上升很快，尤其是碳化硅材料應(yīng)用有長足進(jìn)步。我更愿意說其中存在的問題，像碳化硅這樣的材料、襯底基片基本要靠進(jìn)口，國產(chǎn)基片的質(zhì)量，位錯(cuò)密度比美國進(jìn)口的高出5倍，需要很多基礎(chǔ)研究方面的投入和改進(jìn)。  

自動(dòng)駕駛芯片目前被美、歐、日壟斷，但是華為等其他民營企業(yè)都在迅速趕上，假以時(shí)日，我們也許能夠從“跟跑”變成“并跑”，甚至最后變成“領(lǐng)跑”，這都離不開芯片，牽扯到高新企業(yè)的最根本的是晶圓制造，也就是芯片，我們現(xiàn)在總短的板是芯片制造。剛才說了，我們能做到90納米。芯片集成度越高，它消耗的功率會(huì)下降，算力會(huì)增長，從汽車芯片來考慮，一定要攻克28納米這一關(guān)；從人工智能角度，需要攻克的最低是12-14納米工藝，現(xiàn)在能夠做到12-14納米工藝的只有中芯國際，但是他的設(shè)備還是進(jìn)口的阿斯邁爾光刻機(jī)，目前國產(chǎn)替代已經(jīng)開始，但還不能做到西方的良品率。

計(jì)算機(jī)全球市場(chǎng)規(guī)模增加非常快，2025年會(huì)突破800-900億，按中國占1/3，有將近200多億美元的市場(chǎng)。  

目前自動(dòng)駕駛芯片主要是英偉達(dá)、特斯拉，中國華為正在趕上，高通芯片現(xiàn)在占的比例也很高，目前情況不是特別的樂觀。剛才講過，中國汽車產(chǎn)業(yè)這幾年發(fā)展非常快，去年全世界是8500多輛汽車，中國生產(chǎn)了2700萬輛，絕對(duì)是世界第一；出口量去年世界第二，今年第一季度已經(jīng)超過日本，今年肯定能夠成為世界第一。

即便是在當(dāng)前非常好的形勢(shì)下，也一定要看到深層的高端制造方面存在的問題和可能出現(xiàn)的困境，尤其是在芯片方面。國內(nèi)地平線芯片出貨量已破10萬片，黑芝麻芯片跟奇瑞、紅旗有深度合作，所以在核心競(jìng)爭(zhēng)力方面也期待有長足的進(jìn)步。 

國內(nèi)智能駕駛芯片SWOT分析，中國最大的優(yōu)勢(shì)存在在龐大的汽車消費(fèi)市場(chǎng)。我們首先是世界汽車第一生產(chǎn)大國，在汽車芯片方面也占了將近1/3的市場(chǎng)，資本都是趨利的，有很多國外公司愿意到中國來投資生產(chǎn)。目前的劣勢(shì)是算力和算法，算法包括軟件。我想提醒汽車產(chǎn)業(yè)的各位專家、從業(yè)者，要警惕對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的制裁。我國雖然是汽車大國，但利潤率并不高，比亞迪去年純利潤才100多個(gè)億，可豐田有1800億，大眾將近200億。這表明我們?cè)谧灾鲃?chuàng)新、高端制造方面亟待取得突破。  

我更愿意說智能網(wǎng)聯(lián)汽車是一個(gè)新的賽道，而不是彎道超車”。智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)鏈重置和汽車產(chǎn)業(yè)的再造對(duì)中國來說是個(gè)“換道超車”的機(jī)會(huì)，可能存在著一些解決方案，主要以企業(yè)為主，以國家大基金、民營企業(yè)為主，結(jié)合科研單位來做。我們可以用一些替代方案，提高目前芯片算力不足的問題，可以用感-存-算集成在一塊芯片上來實(shí)現(xiàn)這樣的功能。  

目前我們存在的問題相當(dāng)嚴(yán)峻，比如通過芯片、衛(wèi)星、無人機(jī)感知得到的信息，尤其是敏感地區(qū)的態(tài)勢(shì)，需要10個(gè)小時(shí)才能到頂層的決策機(jī)構(gòu)，而美國只需要十幾分鐘。所以要不斷提高晶圓制造的能力，同時(shí)拓展一些新的架構(gòu)，替代目前算力不足的問題。

在座有很多產(chǎn)業(yè)界的專家和企業(yè)家。希望在國家和企業(yè)結(jié)合之下，提升競(jìng)爭(zhēng)力，能跟得上芯片進(jìn)步的速度。

當(dāng)然了，芯片進(jìn)步速度有極限，今天做到了3納米，下次可能做到1納米就會(huì)碰到瓶頸，這個(gè)瓶頸怎么解決？學(xué)術(shù)界認(rèn)為，發(fā)展就是在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上再一層一層搭樓房，這個(gè)技術(shù)目前國際上還沒有掌握，所以對(duì)我們來說也是發(fā)展的機(jī)遇。

_{（本文根據(jù)嘉賓現(xiàn)場(chǎng)演講內(nèi)容整理，內(nèi)容僅代表嘉賓個(gè)人觀點(diǎn)。)}