新能源汽车：关键元器件技术趋势与国产替代
汽车电子的国产替代是近几年来比较热门的话题，但是直到今天国产元器件在汽车市场中的市占率仍在低位。在此次新能源智能汽车关键元器件技术研讨会上，Big-big采访了七位来自元器件厂商、车企的业内人士，就汽车电子元器件发展的趋势和国产替代遇到的挑战等问题进行了一些探讨。
汽车市场凭借着其高规模，高利润的市场特性，一直以来都是各电子元器件厂商的重点发展市场。
近年来随着新能源汽车的不断发展，汽车上所需求的功能越来越多，更多的电子模块取代了以往传统燃油汽车上的机械模块。新能源汽车对电子元器件需求增长的同时，对其的要求也在不断改变。
而在过去传统燃油车的时代，电子元器件的供应链基本固化，且都被国外的大厂所占据。随着这几年国内新能源汽车品牌的起势，加上过去两年严重缺芯，整个新能源汽车产业链迎来了重新洗牌的机遇，以往国外电子元器件大厂的垄断地位出现了松动，市场进入的门槛开始降低，新能源汽车市场为国内的小型企业和创新团队打开了大门，国内的电子元器件厂商开始慢慢进入到新能源汽车供应链，国产替代已然是大势所趋。
然而在“国替之路”上，我们仍然面临着一些挑战。
在近期召开的2023新能源智能汽车关键元器件技术研讨会上，Big-bit记者采访了小鹏汽车、上海贝岭、领芯微、达晶微、普晶电子、德珑电磁、汇宙电子这七家企业的专业人士，就新能源汽车的电子元器件技术创新、国产替代和市场展望等问题展开探讨，获得了一系列宝贵的行业经验。
小体积、高集成是未来汽车电子元器件发展的趋势
相较于传统的燃油汽车，新能源汽车发展之初就需要更多的电子元器件，并且随着其快速的迭代，需求的功能不断地增加，电子元器件的数量也在不断地增加，新能源汽车企业对于电子元器件的体积的要求也越来越高。因为车的空间终归是有限的，如何在有限的空间之中放下更多的电子元器件，实现更多的功能，是目前新能源汽车企业和电子元器件厂商亟需解决的问题。
另一方面，由于新能源汽车智能化的飞速发展，智能驾驶、智能座舱等功能的发展使得新能源汽车电气架构从分布式架构快速向域控制架构靠拢。高集成、小体积已成为汽车电子发展的主流趋势。
目前电子元器件实现高集成化、小体积化的主流方案中，改变封装是一种简单、高效的方案。
来自上海贝岭的市场总监唐振宁在采访中表示，对于传统的功率器件来说，之前更多的会使用TO-252等大封装形式，随着车企对电子元器件体积的要求越来越高，现在很多TO-252封装的器件已经转向DFN这种小型的封装。类似的还有TO-247封装的器件向TO-263封装转移。“当然，在体积减小的同时，整个器件的散热也会有较大的变化”，唐振宁补充到，“这需要我们从方案设计上去做一些改变。”
来自达晶微电子的产品总监张明志也表示，承受能力要求更强，封装要求更小是未来新能源汽车电子元器件的必然发展趋势。“我们这次针对CAN总线带来了比较创新的产品，”张明志在采访中说，“我们提供的SOT-323小封装的产品要比原有的封装小了将近二分之一。”
在磁元件这边，减少体积有着更多的有效方案。来自普晶电子的项目经理方锦云告诉Big-bit，磁元件在体积方向主要是从结构入手，原本磁元件的集成是将主变压器和限制变压器集成到一块PCB上，但是现在更多的是将这两个产品集成为一个产品，又叫做磁集成，这样就从原本的结构上去减少了磁元件的体积。另一方面，还可以用扁线绕组去替代磁元件中的磁环，这样也可以大大的减少磁元件整体的体积，另一方面，扁线的运用也可以使得整体的损耗降低，可谓一举两得。方锦云还表示，“我们在和客户联合发开一种平板变压器，它占用的空间更小，损耗更小，效率更高，这是目前很大的一个方向。”
于芯片而言，减少体积的方案在于高度集成化。目前主流的趋势是将MCU和周边的驱动电路、MOS、LIN控制器等电子元器件集成到一个芯片上，从MCU走向集成更高的SOC是未来的发展趋势。在汽车的电源管理方面，则是将原本分散的DC/DC，LDO等芯片集成为一颗PMIC芯片，或者再加上一颗CAN接口芯片，集成为一颗CAN SBC芯片。
“这样系统简化了，但是这个芯片的难度会越来越高，”唐振宁表示。然而目前这条道路还面临着一些阻碍，此类高集成的芯片目前国外厂商做的更加成熟，国内厂商大多采用合封的方式去解决。所谓的合封是指将MCU和上述的电子元器件封装在一起，这样虽然体积减小了，但是实际上和集成为一颗芯片上还是有一定差距的。这个差距目前主要在于工艺上的不足，来自领芯微的销售总监胡越强指出，主要是国内晶圆代工厂的制程工艺与顶尖水平还有着一定差距。
除了下游的晶圆代工厂的制程工艺问题，在芯片设计上，我们已经基本追上了国外大厂的步伐。领芯微的胡越强表示：“我们目前和国外厂商的差距一个是在M3、M4、M7等高性能的芯片研发上还不够，领芯微已经在尽力追赶，今年12月份会推出一颗M4的芯片;另一个是在抗干扰和低功耗性能上还是要差一些的，但是我们也一直在学习，差距已经在慢慢缩小。”小鹏汽车功率器件总监陈皓在采访中也表示，国内厂商电子元器件的有些具体参数甚至比国外厂商的更好，目前国内外电子元器件的差距主要不在性能上，而是在一致性，可靠性上;这个需要我们给国内的厂商更多的时间去验证和改进。
国产替代需要系统的建立和时间的打磨
电子元器件“上车”是一个需要花费大量时间的过程。首先，电子元器件厂商们需要通过AEC-Q，ASIL等车规标准的认证，这个过程通常需要花费半年到两年不等。比如针对车规级芯片的ASIL(车辆安全完整性等级)认证就分为A、B、C、D四个等级，其中ASIL-B等级的认证一般要一年到一年半左右，ASIL-D等级的认证更是要两年之久。而国内的电子元器件厂商们大部分都是在21年严重缺芯的时候才开始布局车规级芯片，目前国内厂商大多都处在刚拿到车规级认证的阶段，少部分的厂商刚刚才进入到新能源汽车企业的导入阶段，极少部分的厂商已经进入到新能源汽车供应链的边缘。距离车规系列产品的全面铺开国内厂商才迈出第一步。
车规级电子元器件和普通的消费电子元器件的需求有着很大的不同，车规级电子元器件对可靠性和一致性要求非常高。通过上述的AEC-Q，ASIL等车规级认证也仅仅只是拿到了一张入场券而已。除了这些车规级认证之外，在车企方面还有更加严苛的测试在等着电子元器件厂商们。并且车企的测试不仅仅只是针对单个的电子元器件测试，而是将所有的电子元器件一起上车测试。“我们一般都会做两到三轮的测试，每轮的测试周期会持续3到4个月，”小鹏汽车的陈皓表示，“为了保证电子元器件的一致性，我们至少会测3-6个件。在整个开发的过程中，我们还会派我们的质量工程师入驻到厂商的工厂去，对他们的生产制程工艺的一致性要进行更详细的审查，包括他们的产线、下线测试的结果等，我们都会进行系统性的考察。”
车规级电子元器件和普通消费电子元器件从生产上来看，体系会有很大的不同。因为车规级电子元器件讲究的是预防，产品设计出来之前，就需要把控好良品率，到生产线上的时候，良品率就需要控制在99.9%以上。“我们原来做变压器基本都是到了生产线上之后再去解决问题，”普晶电子的方锦云表示，“但是车载是不允许的，这个风险没有办法去把控。如果到生产线上有20%的不良率，那你怎么保证20%全部堵截在工厂?只有你前面的设计保证了99.9%，后面的风险才能更好的把控。这种设计理念和原来的理念差距是非常大的。为什么很多公司可能他做的很好，但是过不了Tier1的审核原因就在这儿，从理念上来讲就不对，这需要一个完整的体系。”
目前国内的很多元器件厂商也会请到之前在Tier1有过工作经验的品质经理来把控整个生产过程，因为他们对所有测试的流程都非常的清楚，能够帮助厂商们从前端就避免掉很多的问题，少走很多的弯路。只有把整个生产的体系搭建好了，在这个体系之中生产出来的产品才能做到没有问题。如果不先去搭建好体系，只顾着做产品，或许你的产品可以做好，但是没有这个体系，没有这些流程的支持，还是很难进入Tier1的供应链，很难上车。因为车企和Tier 1都不会去想冒这个风险。
在汽车电子方面，国内的厂商大多才刚刚起步，还需要更多经验的积累，无论是通过车规级认证的测试还是从整个生产线体系上的建立，国内厂商们都基本上处于摸着石头过河的阶段，对其中的很多流程都还不够熟悉。好在随着当下国产的新能源汽车品牌的崛起，越来越多的国产电子元器件有了上车测试的机会。
国内元器件厂商还有着一些天生的优势，例如在和车企的配合积极度和响应速度上。来自小鹏汽车的陈皓在采访中向Big-bit讲述了一段此前遭遇国外厂商甩锅的的经历，车企在测试电子元器件过程中遇到一些问题的时候，需要将产品寄回厂商去做失效性分析，国外厂商有时会将皮球踢回来，说是车企应用的问题。“这个问题基本上就变成无头案了，这对于我们来说是非常痛苦的，”陈皓告诉Big-bit，“而国内的厂商们的响应速度和配合程度都会好很多。”
国产替代早已成为业内人士的共识，也是必然的趋势，只不过我们还需要给国产厂商们一些时间。
行业人士的参会感受与体验
目前正是国内电子元器件厂商们“上车”的黄金时期，然而由于过去对国内电子元器件厂商的一些刻板印象，很多优秀的产品没有得到应有的关注，默默的埋在深闺之中。因此他们需要更多的曝光，需要更多的被下游的代理商、供应商乃至车企看到的机会。
此次研讨会为厂商们搭建了一个理想的平台，让他们能够展示自己最新的产品、方案和实力。与会的上游供应链厂商和车企对这些展示产生了浓厚的兴趣，并表达了与厂商们进一步合作的意愿。除此之外，此次研讨会也为车企和电子元器件厂商们搭建了一个互相了解的窗口，厂商们之间也有更深的交流。相信在这样的努力下，国内电子元器件厂商们的产品将会得到更广泛的认可和应用，为新能源汽车行业的发展注入新的活力。
上海汇宙电子科技业务副总罗宗伦：
“我们是做代理商的，之前可能更多的关注国外的厂商，而近几年随着国内厂商的兴起，我们也有考虑去更多的了解他们。通过这次会议了解到了很多电子元器件厂商新的产品、解决方案以及他们在这个方面的优势，如果此后的客户有这方面的需求，我会考虑更深一步的去接触这些厂商。”
小鹏汽车功率器件总监陈皓：
“这次会议整合了上下游不同的企业，既有MCU、磁元件、功率器件等零部件供应商，还有像我代表的整车企业。我们这些汽车的上下游有了很多交流的机会，整机和零部件彼此也能有更深一步的了解。我觉得后面还有各种各样的合作机会都可以去交流探讨。”
普晶电子项目经理方锦云：
“此前我一直以为不同的电子元器件之间没有什么关联，在这次会议上接触到不同领域的电子元器件厂商之后才感受到电子元器件之间的关联性是很大的，比如说很多在我这个领域觉得比较难以解决的问题，别的电子元器件可能只需要做一些微调就可以做到，毕竟大家都是集成在一块电路板上的。在之前我们这些不同的电子元器件厂商可能要到最后整机测试的阶段才会在一起去讨论这些问题，现在通过这种会议的交流和互相了解，我们在做方案的时候思路会更加开阔。希望这种会议能多举办一些，加深大家之间的交流。”
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