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质量强链 铸“芯”未来

——国产汽车芯片产业化应用破局之路

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  汽车芯片功能测试。

  汽车芯片电参数测试。


  在百年未有之大变局下,汽车产业作为国民经济的重要支柱,正经历着前所未有的深刻变革。据统计,汽车产业占我国GDP比重超过8%,带动相关就业人数超3000万,是名副其实的“工业脊梁”。而在这场产业变革浪潮中,有一类产品小如指甲,却重若千钧——它就是汽车芯片。
  汽车产业是国民经济的战略支柱。其作为现代工业体系的集大成者,重要性不言而喻。从产业链整体来看,汽车产业关联着钢铁、机械、电子、化工等150多个行业,形成了极其复杂的产业生态。从经济贡献来看,2024年我国汽车制造业营业收入突破10万亿元,展现出强劲的发展势头。更重要的是,汽车产业还是技术创新的重要驱动力,每年的研发投入占全社会研发经费支出的比重超过10%。
  随着全球汽车产业向电动化、智能化、网联化方向发展,变化悄然发生。传统产业格局被打破,新的竞争格局逐步形成,汽车产业作为支撑国民经济的重要产业,面临着深刻的转型压力。在这个过程中,芯片的重要性日益凸显,成为决定汽车产业未来发展的核心要素。

汽车芯片:智能网联时代的大脑
  汽车芯片在汽车产业中的战略地位,可以从三个维度来理解:首先,从价值维度看,芯片在整车中的价值占比正在快速提升。在传统燃油车时代,芯片价值仅占整车成本的5%左右,而在智能网联汽车时代,这一比例已提升至20%以上,在部分高端车型中甚至超过30%。据预测,到2025年,全球汽车芯片市场规模将突破1000亿美元。其次,从功能维度看,芯片已成为智能汽车的“大脑”和“神经”。一辆现代智能网联汽车需要配备1000至2000颗芯片,这些芯片控制着动力系统、底盘控制、智能座舱、自动驾驶等所有车辆关键功能。任何一颗关键芯片的失效,都可能导致整车系统瘫痪。第三,从安全维度看,芯片直接关系到汽车的功能安全和信息安全。在自动驾驶场景下,芯片需要实时处理海量数据,确保行车安全;在网联化场景下,芯片需要具备强大的安全防护能力,防止网络攻击。可以说,芯片的质量和可靠性,直接决定了智能网联汽车的安全性能。
  尽管我国是全球最大的汽车生产国和消费国,但在汽车芯片领域却面临着严重的“卡脖子”问题。这种困境主要体现在三个方面。
  首先是供应安全风险。2020年至2022年的“芯片荒”期间,我国汽车产业遭受重创。据行业统计,仅2021年,因芯片短缺导致的汽车减产就超过200万辆,直接经济损失超过3000亿元。更令人担忧的是,这种供应链风险具有长期性。目前,我国汽车芯片的自给率不足10%,其中计算芯片、功率芯片等关键芯片的自给率甚至低于5%。
  其次是技术标准垄断。在汽车芯片领域,美国汽车电子委员会发布的AECQ100系列标准长期占据垄断地位。这套标准涵盖芯片的温度等级、可靠性测试、寿命评估等所有关键技术要求,成为事实上的行业“圣经”。国内芯片企业若要进入整车供应链,必须通过AEC-Q100认证,这不仅需要投入数百万美元的认证费用,还要度过长达18至24个月的认证周期。更重要的是,AEC-Q100标准体系基于国外汽车使用环境和工艺材料建立,与中国的实际路况、气候条件等存在明显差异。这种“水土不服”的标准体系,在一定程度上制约了国产芯片的发展。
  最后是产业生态脆弱。由于长期依赖进口芯片,国内汽车芯片产业生态发育不健全。在设计环节,国内企业缺乏车规级芯片设计经验;在制造环节,缺乏专门的汽车芯片生产线;在测试认证环节,缺乏完整的车规级测试能力。上述“生态短板”,使得国产汽车芯片难以形成良性发展循环。

AEC-Q100:看不见的技术壁垒
  对国内企业而言,AEC-Q100作为汽车芯片领域的权威标准,其技术壁垒主要体现在以下几个方面:
  在温度等级方面,AEC-Q100将芯片分为多个温度等级,其中最高等级要求芯片在-40℃至150℃环境下正常工作。此温度范围是基于国外汽车发动机舱的典型环境制定的,未能充分考虑中国特殊的地理气候条件。例如,在中国西北地区的极寒环境下,温度可能低于-40℃;而在吐鲁番等地的夏季,地表温度可能超过70℃,发动机舱温度更高。此外,新能源车是以电池、电机和电控三大核心构成的动力域和驾舱域,与传统燃油发动机工作时相比,其动力源外围温度差异更加明显。
  在可靠性测试方面,AEC-Q100要求芯片通过一系列严苛的可靠性测试,包括高温工作寿命测试、温度循环测试、高压蒸煮测试等。这些测试的条件和方法都是基于国外的工艺材料和传统燃油发动机制造水平设定的,对采用不同工艺路线的国产芯片形成了技术壁垒。
  在质量控制方面,AEC-Q100要求芯片企业建立完整的质量管控体系,包括统计过程控制、失效模式分析等。这些要求对初创芯片企业构成了较高的门槛。
  一名国内芯片企业负责人坦言:“我们不仅要面对技术上的挑战,还要应对标准上的不公平。有些测试项目明显偏袒国外企业的工艺路线,我们需要花费大量时间和资金来证明自己的产品同样可靠。”

质量强链:破解困局的战略抉择
  面对严峻的技术“卡脖子”问题,2024年5月,国家市场监督管理总局统筹安排,由认证监管司牵头,总局认证认可技术研究中心承担启动了“国产汽车芯片产业化应用及质量提升”质量强链项目。这一决策基于对产业发展规律的深刻认识和时代需求的准确把握,具有重大的战略意义。
  从国家战略层面看,汽车芯片作为汽车产业高质量发展的核心要素,关系到国家产业安全和供应链韧性。在当前国际经贸环境复杂多变的背景下,建立自主可控的汽车芯片供应链成为保障产业安全的必然选择。特别是在一些关键芯片领域,如果无法实现自主可控,将直接威胁到我国汽车产业的可持续发展。
  从产业发展层面看,我国新能源汽车产业已实现“换道超车”,2024年产销量均突破1100万辆,连续十年居全球第一。然而,“缺芯少魂”的问题依然突出,成为制约产业高质量发展的关键瓶颈。如果不能突破芯片瓶颈,我国在新能源汽车领域建立的先发优势将难以持续。
  从技术发展层面看,随着智能网联汽车快速发展,芯片的重要性进一步提升。预计到2025年,每辆智能网联汽车的芯片使用量将超过1000颗,芯片成本将占整车成本的25%以上。建立自主的芯片质量保障体系,是把握产业发展主动权的战略需要。

体系构建:中国方案的创新实践
  质量强链项目启动后,项目组以系统思维推进各项工作,构建了具有中国特色的汽车芯片认证审查体系。
  建立场景驱动的标准体系。从东北极寒到西北风沙,从南方湿热到高原低氧,项目组深入调研我国复杂多样的使用环境,基于真实使用场景建立了一套既接轨国际又符合我国国情的标准框架。例如,针对南方地区的高温高湿环境,项目组提出了更严格的湿热测试要求;针对西北地区的风沙环境,增加了防尘和腐蚀测试项目;针对西南山区的复杂路况,提升了振动和冲击测试标准。
  研发自主的检测方法。项目组联合产业链上下游企业,针对国产芯片的特点和需求,研发了一系列创新性的检测方法。特别是在计算芯片算力基准测试领域,项目组提出“多维动态算力评估模型”,不仅测试了芯片的峰值算力,还评估了能效比、稳定性、不同温度下的性能保持率等指标。这种方法更符合智能网联汽车的实际使用需求。
  构建数字化的认证平台。通过建设汽车芯片认证审查数字化平台,认证全过程的可视化、可追溯得以实现。该平台不仅提高了认证效率,将认证周期从原来的6个月缩短到3个月,还建立了芯片全生命周期质量数据库,为持续改进和质量追溯提供了数据支撑。
  2024年10月17日,《汽车芯片认证审查技术体系(1.0版)》正式发布,标志着我国在汽车芯片质量保障体系建设上迈出了关键一步。这一涵盖5大类标准、10项技术规范、12项审查规则的技术体系,也正式成为中国汽车芯片质量保障的“基本法”。

成效显现:信任建立的实践验证
  技术体系发布后,在业界引起强烈反响。对于产业发展而言,该体系发挥了较大的推进作用。
  验证规模快速扩大。截至目前,已有25款国产芯片通过认证审查,涵盖控制芯片、计算芯片、功率芯片等多个关键品类。这些产品来自矽力杰、芯旺微、紫光同芯、华大电子等11家国内主流芯片企业,代表了国产汽车芯片的最高水平。
  产业认可度持续提升。一汽、东风、长安、比亚迪等15家主流车企将认证结果纳入供应商选择和产品选型标准。“认证审查体系为我们提供了科学、权威的决策依据,现在我们可以更有信心地使用国产芯片。”中国一汽相关负责人表示。整体来看,这种制度性认可为国产芯片的规模化应用打开了通道。
  质量效益充分显现。通过认证审查的芯片产品累计装车量突破2000万颗,形成产值超100亿元。东风汽车应用认证通过的控制类芯片,实现50万辆新车型国产化替代,质量表现稳定可靠。据统计,通过认证的芯片产品平均失效率达到“≤1ppm”的国际先进水平。
  技术创新持续推进。认证审查过程带动芯片企业质量体系建设和技术创新。企业普遍反映,参与认证不仅提升了产品质量,还推动自身建立了一套完整的车规级芯片开发流程和质量管控体系。一名芯片企业质量总监说:“认证审查过程帮助我们发现了质量管理中的盲点,现在我们的产品一致性得到了显著提升。”

战略意义:超越技术的价值创造
  业界普遍认为,质量强链项目的实施,意义远超技术层面。
  一方面,产业信任基础有效建立。通过建立权威、中立的认证审查体系,有效解决了质量信息不对称问题,为整车企业使用国产芯片提供了决策依据,显著降低了供应链风险。这种信任的建立,打破了长期以来制约国产芯片应用的“魔咒”。
  另一方面,产业链韧性有力提升。认证审查体系的建立,使国产芯片能够快速进入主流供应链,减少了对外部供应的依赖,增强了产业链供应链的自主可控能力。目前,通过认证审查的芯片产品已实现对部分进口芯片的替代,为应对未来的供应链风险提供了保障,还为将来夺取国际话语权打下了基础。
  国家汽车芯片质量检验检测中心(筹)负责人表示:“认证审查体系,好比在整车企业与芯片企业之间架起了一座‘质量信任之桥’。过去,由于信息不对称,下游不敢用、上游不敢投的问题突出。现在,通过客观、公正的检测与认证,为产业链提供了可靠的‘质量体检报告’,极大地降低了整车的选型风险和供应链的不确定性,从根本上破解了那个制约我们多年的‘不敢用’的魔咒,显著增强了我国汽车产业链的韧性与安全,为我们应对未来可能出现的各种供应链风险筑起一道坚实的‘防火墙’,必将推动中国技术、中国标准走向世界。”

未来展望:持续深化的系统工程
  按照市场监管总局党组书记、局长罗文关于“市场监管系统要充分发挥职能优势,综合运用计量、标准、检验检测、认证认可等质量手段,全方位推动产业链供应链质量升级,着力构建产业链供应链质量联动提升生态圈,为新制造、新服务、新业态铺好赛道,为传统产业优化升级做好质量支撑”的要求,总局认证认可技术研究中心将继续纵深推进汽车芯片“质量强链”项目。
  技术体系持续升级。技术体系2.0版发布在即,将进一步扩大标准覆盖范围,强化网络安全、功能安全等新型安全要求,适应智能网联汽车发展新需求。新版本体系将增加智能座舱芯片、车规级AI芯片等新品类,建立标准动态更新机制。
  技术能力不断提升。汽车芯片认证审查常态化将推动认证审查工作专业化、集约化发展,为产业提供更优质的服务。此外,还将建立常设专家组,开展认证审查技术研究,持续提升认证审查工作的科学性和权威性。
  国际合作深入推进。随着中国技术体系不断成熟,将积极推进国际互认,助力国产芯片走向全球市场。目前,项目组已启动与欧洲、“一带一路”重点地区的技术沟通,为中国汽车芯片出海创造条件。
  产业生态日益完善。质量提升和技术创新的不断推进,将推动建立健康、可持续的产业生态,实现产业链供应链协同发展。预计到2026年,国产汽车芯片的自给率将提升至20%,在部分重点领域实现突破。

结 语

  质量强链作为一项系统工程,其意义不仅在于解决当前的技术瓶颈,更在于构建面向未来的产业竞争力。通过建立自主的汽车芯片质量保障体系,我们正在为国产芯片的产业化应用铺平道路,为中国汽车产业的可持续发展夯实基础。
  回顾国产汽车芯片的发展历程,我们看到了一个产业从弱到强的成长轨迹。从最初的“不敢用”到现在的“抢着用”,从标准空白到体系完善,从技术跟跑到标准引领,这一转变不仅体现了技术进步,更反映了质量信任体系的建立对产业发展的重要推动作用。
  正如业内专家所言,每一颗通过认证的芯片,都是中国制造转型升级的见证;每一个质量突破,都是产业创新能力的体现;每一次信任建立,都是质量强链价值的彰显。
  展望未来,随着质量强链项目的深入推进,中国汽车芯片产业必将迎来新的发展机遇。在政策支持、技术进步、市场认同的多重推动下,国产汽车芯片必将实现从跟跑到并跑、最终实现领跑的历史性跨越,为中国制造业高质量发展注入新的动力,为加快建设制造强国、质量强国作出新的更大贡献。
  这条以质量强化产业链、以产业链促进产业繁荣、以产业繁荣推动国家科技进步的道路,必将越走越宽广,助力中国汽车产业在全球竞争中赢得更加辉煌的未来。在这个创新驱动发展的新时代,质量之光将继续照亮中国汽车芯片的前行之路,为实现制造强国、质量强国的梦想贡献“芯”力量。

□国家市场监督管理总局认证认可技术研究中心