臺積電歐洲總經(jīng)理Paul de Bot本周在德國路德維希堡舉行的第27屆汽車電子大會上表示，汽車行業(yè)的芯片和采購芯片的方式都變得越來越復雜。

de Bot表示，長期以來，汽車行業(yè)一直被認為是技術落后者，只注重落后工藝，但實際上，汽車行業(yè)在2022年開始使用5納米工藝——距離5納米進入量產(chǎn)僅兩年。

據(jù)All-Electronics報道，de Bot建議汽車制造商盡快開始計劃轉向先進節(jié)點。

de Bot強調(diào)：“不可能為汽車行業(yè)預留閑置產(chǎn)能”——他指出，IC行業(yè)的高資本要求意味著它必須保持較高的產(chǎn)能利用率。因此，如果訂單被取消，代工廠必須立即尋找替代品以保持高利用率。

de Bot告訴汽車制造商，制造、封裝、測試和交付IC可能需要六個月的時間，這會影響靈活性，并使規(guī)劃訂單數(shù)量變得非常重要。

汽車行業(yè)對芯片行業(yè)的重要性還相當?shù)汀５谝患径?，臺積電只有7%的收入和全球芯片行業(yè)產(chǎn)量的10%來自汽車。

到2030年，預計汽車IC將占半導體行業(yè)總產(chǎn)量的15%。

但汽車芯片轉向先進工藝也并非易事。

麥肯錫估計，到2030年，90nm及以上汽車芯片仍將占汽車芯片總需求的67%，其全球供應量將在2021-2026年期間達到5%的復合年增長率，這表明此類芯片在未來幾年仍將保持供應緊張狀態(tài)。

汽車供應鏈參與者正在將先進工藝的芯片整合到新車型中，這涉及全面的新設計、認證和批量生產(chǎn)，從而改善汽車芯片嚴重短缺的局面。

通常，美國、歐洲、日本和韓國的主流汽車制造商需要3-5年的時間才能為傳統(tǒng)車型設計、測試和驗證新芯片，并且他們將逐步走上為傳統(tǒng)車型和新電動汽車采用新工藝芯片的道路。比如：像特斯拉這樣的電動汽車制造商在設計新的電動汽車芯片方面擁有更高的靈活性，并且更愿意采用更先進的工藝節(jié)點。

那么，如果汽車制造廠采用先進的工藝節(jié)點需要克服哪些困難？

成本飆升。手機采用先進制程是為了更好的性能，在保證功耗、發(fā)熱在允許范圍內(nèi)的性能表現(xiàn)。但汽車的使用場景相對固定，基本上就是簡單地顯示車輛信息、設置、地圖、音樂、視頻等場景，對芯片性能要求相對不高，且汽車內(nèi)部有著廣闊的空間，芯片面積不用太過于限制，芯片發(fā)熱也不用擔心，車輛內(nèi)部有足夠的空間給芯片添加更高規(guī)格的散熱部件，控制芯片溫度；功耗自然也不是問題，芯片那點功耗在汽車本身的耗能面前可以說是微不足道。

采用先進制程的技術需要面臨風險和成本壓力，除去制造成本之外，5納米和3納米都增加了新的可靠性挑戰(zhàn)，飆升的成本確實令汽車應用無法承受其重。

車規(guī)級認證時間長且困難。在汽車這樣的熱、振動和其他物理效應所致應力不能完全預測的應用中，挑戰(zhàn)變得更加復雜。在服務器機架中，如果內(nèi)部溫度過高，個別服務器可以將負載轉移到其他服務器。同樣，如果一部智能手機被放在高溫的車里，超過一定溫度它就會關機，直到溫度降到預設的極限以下才能重啟。汽車內(nèi)的熱量會對從內(nèi)存延遲到電路老化加速等所有方面產(chǎn)生很大影響，需要對芯片進行車規(guī)級認證。

從產(chǎn)品設計、流片、封測、車規(guī)認證和打造算法工具鏈，到功能安全認證，自動駕駛軟件包開發(fā)再到完善支持行業(yè)生態(tài)，這是一個車規(guī)級芯片需要經(jīng)過的完成流程。

在芯片設計階段，一個車規(guī)芯片在設計之初要符合很多相應的流程認證。比如設計階段就要過設計流程的認證，人員的認證，包括服務器都是有比較嚴苛的要求。在樣片到量產(chǎn)之間，還要經(jīng)過復雜的認證，包括功能安全專家認證、功能安全流程認證和產(chǎn)品認證，這個周期可能還需要兩年的時間。

早期失效率測試就需要八百多顆芯片，而整體測試流程大概在半年，如果有失效可能需要從頭再來，一個認證在順利的情況下至少需要一年的時間，如果中間一些問題可能要重新做測試?，F(xiàn)在汽車行業(yè)芯片追求的失效率是零，一百萬的芯片失效率是零，這是相當嚴苛的條件。而消費類或者在工業(yè)類芯片的失效率，都是幾百上千的指標。但通過車規(guī)驗證的芯片才能上車，這個周期是無法跳過的。

當然，這并不是車企不追新的全部，因為有時候車企們也無法追新。

供應商的限制。大部分的汽車芯片并不是車企們自產(chǎn)，而是由供應商提供，這屬于車企無法控制的一部分。比如在2020年這個時間節(jié)點，英偉達能提供量產(chǎn)的最好的高性能自動駕駛芯片是采用臺積電12nm工藝打造的Xavier，而這時候的電腦顯卡、手機處理器基本普及7nm工藝。12nm屬于相對落后的制程工藝。另外，從供應商交樣給車企們做匹配到實際推出也需要一定的時間，而車企開發(fā)新車型也需要提前準備。如果開發(fā)新車型的時候新工藝芯片沒有面世，那也有可能會錯過第一批新工藝芯片。

不過，盡管挑戰(zhàn)重重，但在缺芯時期，礙于成熟工藝的汽車芯片仍然供不應求，全球一些汽車制造商正在著手使用先進的工藝節(jié)點制造芯片，特別是對于新車型和電動汽車。

從結果看，目前的5nm制程芯片處于研發(fā)或發(fā)布狀態(tài)，逐漸開始進入量產(chǎn)階段；不過7nm芯片中，已有Orin、FSD、EyeQ5、8155等芯片實現(xiàn)量產(chǎn)，其他芯片則在未來幾年陸續(xù)實現(xiàn)量產(chǎn)，這預示著先進制程車用芯片開始進入量產(chǎn)加速期。

與此同時，臺積電、三星兩家掌握尖端先進晶圓制造工藝的晶圓代工廠將從中受益，特別是臺積電，在統(tǒng)計的14款芯片中，有11款已采用或計劃由臺積電代工，僅安霸和特斯拉等少數(shù)企業(yè)選擇由三星代工。