2月25日,清華大學(xué)工程物理系教授唐傳祥研究組與來(lái)自亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心(HZB)以及德國(guó)聯(lián)邦物理技術(shù)研究院(PTB)的合作團(tuán)隊(duì)在《自然》(Nature)上發(fā)表了題為“穩(wěn)態(tài)微聚束原理的實(shí)驗(yàn)演示”的研究論文,引發(fā)了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界高度關(guān)注。這篇文章從內(nèi)容上報(bào)告了一種新型粒子加速器光源“穩(wěn)態(tài)微聚束”(Steady-state microbunching,簡(jiǎn)稱SSMB)的首個(gè)原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),但SSMB作為一種光源,對(duì)于下一代光刻機(jī)的研發(fā)將起到非常重要的作用。而光刻機(jī),尤其是高制程芯片的光刻機(jī),是最近兩三年里聚焦國(guó)內(nèi)從政策制定者到資本市場(chǎng)目光的重要領(lǐng)域,這項(xiàng)試驗(yàn)的成功,無(wú)疑對(duì)中國(guó)在光刻機(jī)領(lǐng)域追趕世界先進(jìn)水平甚至實(shí)現(xiàn)反超注入了一針強(qiáng)心劑,對(duì)于汽車行業(yè)來(lái)說(shuō),避免在發(fā)展無(wú)人駕駛技術(shù)時(shí)遇到華為、中興類似的被放入實(shí)體清單導(dǎo)致的芯片禁運(yùn),具有戰(zhàn)略性意義。

無(wú)人駕駛對(duì)于專屬芯片需求的迫切

最近,全球車企幾乎都受到缺芯的困擾,這其中主要缺乏的就是MCU這樣的功能芯片。這類芯片更多的還是被瑞薩、德州儀器、意法半導(dǎo)體等幾家國(guó)際巨頭所壟斷。這些半導(dǎo)體公司并沒有在國(guó)內(nèi)設(shè)立工廠,其海外工廠在去年則深受疫情肆虐,導(dǎo)致工廠開工率不足,同時(shí)國(guó)際物流也不暢通,使得芯片終端供貨不足。由于國(guó)產(chǎn)化替代率較低,而且車規(guī)級(jí)芯片還受自身研發(fā)測(cè)試周期長(zhǎng),工作環(huán)境苛刻等影響,因而功能芯片供應(yīng)的緊平衡在將來(lái)的一兩年里也不會(huì)得到根本性的扭轉(zhuǎn)。消費(fèi)電子的快速崛起以及智能化向越來(lái)越多行業(yè)的輻射與滲透,也會(huì)分流不少芯片代工廠的產(chǎn)能。

不過(guò)對(duì)于主機(jī)廠來(lái)說(shuō),相比于眼前遇到的MCU功能芯片的缺貨,L4級(jí)別無(wú)人駕駛技術(shù)所需要的AI主控芯片更是重中之重。L4的商業(yè)化落地是今后一段時(shí)間各大主流汽車集團(tuán)的重中之重,誰(shuí)能夠率先實(shí)現(xiàn)L4級(jí)別無(wú)人駕駛技術(shù)落地,誰(shuí)無(wú)疑就站在整個(gè)行業(yè)的頂端位置。在這場(chǎng)誰(shuí)都不能輸?shù)膽?zhàn)爭(zhēng)里面,雖然存在多種技術(shù)路線,但有一個(gè)共識(shí)那就是隨著無(wú)人駕駛技術(shù)代碼動(dòng)輒數(shù)以億計(jì),芯片的算力也需要不斷增加。相比于一般電池、電機(jī)控制器所用的芯片都還是28nm甚至更加落后制程的MCU功能芯片,將來(lái)車企的無(wú)人駕駛芯片肯定會(huì)不斷向消費(fèi)電子芯片所靠近,14nm甚至是7nm的AI主控芯片應(yīng)該是各大主機(jī)廠未來(lái)L4級(jí)別無(wú)人駕駛的標(biāo)配。

芯片成為今年兩會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)

在今年的兩會(huì)上,包括上汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安、廣汽等國(guó)有車企掌門人的提案都將車規(guī)級(jí)芯片的國(guó)產(chǎn)化作為一個(gè)主要的提案方向。而中興、華為事件之后,包括工信部、中科院等也已經(jīng)將芯片設(shè)計(jì)以及制造視為重中之重。

芯片的研發(fā)投入巨大,目前國(guó)內(nèi)公認(rèn)的一款芯片的研發(fā)成本都在20億元級(jí)別,普通廠家難以負(fù)擔(dān)得起。研發(fā)完之后流片的單次成本就在2億元,一旦流片失敗,就意味著2億元打了水漂。除了需要源源不斷的資金之外,在芯片研發(fā)上還需要聚集一批科學(xué)家,人力成本也是一筆不小的支出。但國(guó)內(nèi)最近幾年在AI芯片設(shè)計(jì)方面,華為、地平線、寒武紀(jì)等都已經(jīng)有所突破,但是以中芯國(guó)際為代表的國(guó)內(nèi)芯片加工企業(yè),目前還是受到光刻機(jī)的制約,在技術(shù)水平上和三星、臺(tái)積電有不小的差距。而在車規(guī)級(jí)功能芯片MCU的領(lǐng)域,目前國(guó)內(nèi)并沒有如恩智浦、瑞薩這樣的芯片企業(yè),能夠和國(guó)內(nèi)外主機(jī)廠或者是大陸、博世這樣的零部件供應(yīng)商結(jié)成比較緊密的戰(zhàn)略合作,因此即便中芯國(guó)際擁有代工28nm、56nm這樣車規(guī)級(jí)MCU芯片的能力,國(guó)內(nèi)的芯片廠家也難以拿到主機(jī)廠這部分的訂單。

無(wú)人駕駛AI主控芯片突破并不遙遠(yuǎn)

未來(lái)隨著無(wú)人駕駛技術(shù)的普及,手機(jī)上會(huì)使用的7nm甚至更高制程的芯片,不僅面臨設(shè)計(jì)上的巨大挑戰(zhàn),國(guó)內(nèi)受制于美國(guó)的出口管制技術(shù),像中芯國(guó)際這樣的芯片代工企業(yè)也很難買到ASML的高制程芯片的光刻機(jī)。而沒有光刻機(jī),那芯片制造便無(wú)從談起。如果最終各種技術(shù)路線都驗(yàn)證了4nm或者更高制程的無(wú)人駕駛專屬芯片可以實(shí)現(xiàn)L4級(jí)別無(wú)人駕駛的商業(yè)化落地,那國(guó)內(nèi)車企就將真正面臨卡脖子的局面。正如同華為高端手機(jī),無(wú)論從性能還是從銷量售價(jià)上都已經(jīng)看齊蘋果,美國(guó)一紙實(shí)體清單的禁令,就讓其沒有辦法從臺(tái)積電還有三星拿到代工的芯片,也沒有辦法從高通購(gòu)買到芯片,就足見國(guó)內(nèi)在高端芯片方面的劣勢(shì)。到時(shí)候就算我們甚至可以搶在歐美車企之前部署L４級(jí)別無(wú)人駕駛系統(tǒng),但也會(huì)因?yàn)闆]有芯片而面臨華為一樣的窘境。

在下一代光刻機(jī)光源上的突破,對(duì)于國(guó)人來(lái)說(shuō)是一個(gè)值得鼓舞的信息。但是光源之外,我們要趕上國(guó)外光刻機(jī)的水平還有很長(zhǎng)一段道路要走。為了避免車規(guī)級(jí)芯片缺貨的局面,國(guó)內(nèi)主機(jī)廠應(yīng)當(dāng)積極對(duì)接國(guó)內(nèi)的芯片設(shè)計(jì)和生產(chǎn)企業(yè),以更為開放的姿態(tài)來(lái)接納新興的芯片領(lǐng)域的供應(yīng)商,扭轉(zhuǎn)功能芯片完全被外資掌控的情況,像比亞迪、上汽英飛凌在IGBT功率芯片一樣,把生產(chǎn)留在中國(guó);而在AI主控芯片方面,在設(shè)計(jì)領(lǐng)域我們已經(jīng)有所突破的情況下,完善制造環(huán)節(jié)的突破,用兩彈一星的精神攻克光刻機(jī)的制造技術(shù)。在智能網(wǎng)聯(lián)逐漸滲入各個(gè)行業(yè)的當(dāng)下,只有全盤掌握芯片技術(shù),中國(guó)制造才能真正轉(zhuǎn)變?yōu)橹袊?guó)智造。