芯片在汽车工业和“制造2025”的核心地位
时间:2018-05-03 10:12来源:搜狐科技
摘要:芯片制造行业是战略行业,芯片是战略物质。它如同石油和国家安全一样,需要政府用战略的眼光来看待,需要战略储备和战略企划。
汽车, 作为国家重要的、大规模工业产品, 应用了集成电路芯片, 比如SOC(System on chip),它由多核CPU和GPU组成,用于数字化的组合仪表,车载多媒体和导航系统,自动驾驶路径计算,或者特定用途的集成电路芯片ASIC (Applicationspecified integrated circuit), 用于电子控制模块的信号处理,算法运行和控制执行部件, 比如自动泊车、启动安全气囊、自动驾驶的雷达信号分析等。新型芯片,甚至集成了神经元网络(neuronal network)、深度学习(deep learning)等AI(artificial intelligence)功能的智能化芯片,也即将在汽车中得到应用。 当2021年汽车的EE架构从CAN网络变成Ethernet网络,数十个电子控制模块由多个大型车载服务器替代时,汽车就是一个可移动的服务器、或超级计算机机房了。
还有汽车的生产线,无论是冲压、焊装、涂装,还是总装线,都有相应的冲压机床、焊接机器人、喷涂自动机或机器人、无人物料配送车、检测站的传感器、生产控制的服务器、RFID扫码机,这一切,都离不开芯片。如果说“中国制造2025”的愿景,没有了芯片,这一切都是海市蜃楼。
2004年夏天, 我还在德国戴姆勒集团商务车技术中心,负责整车企划和成本工程,轿车部门的一个同事发了一个会议邀请,会议内容是:ST Microelectronics (欧洲最大的芯片公司)到戴姆勒集团来介绍ST Microelectronics的未来主要芯片研发方向和产品线路径图(Product Roadmap)。我和同事们很有兴趣地听了ST公司的介绍,从那时起,我才知道,戴姆勒集团有一个部门,叫“Critical Parts Management(CPM)”(核心零部件管理),主要管理的是芯片,它的发展方向、创新产品,尤其是芯片供应链的保障,与全球主要的芯片制造商,都有这样的交流,形成良好的合作关系。渐渐地,我接触了欧美主要的芯片制造商: Infineon,Freescale和Philips(NXP),Renesas, Microchip, Elmos等,参观了许多Fab(芯片工厂),了解了芯片设计、制造的主要过程。
一次在慕尼黑国际电子展,遇到了宝马汽车同行,得知他们也有了CPM部门。德国主流汽车主机厂,虽然不生产芯片,但是已深刻意识到,芯片是汽车产品的核心零部件,芯片供应链的保障十分重要。日本福岛地震后,有多少系统供应商派直升机空运芯片,只为防止主机厂总装线停产;有多少芯片贸易商,在这个时候,忙得不亦乐乎。甚至有些主机厂, 大量采购核心芯片,作为战略储备。
芯片是战略物质,如同石油一样。芯片制造业,是战略行业,需要有战略路径。
芯片及其制造业的战略路径
1.战略企划
芯片是战略物质,芯片制造是战略行业,那么,对芯片产品和制造就需要一个战略企划。企划需要一个10至15年的周期,每5年应该有一个战略企划的更新和完善过程。
战略企划需要对产品、制造设备及工艺有一个远瞻的蓝图: 1)产品路径;2)制造设备及工艺路径。在10至15年的周期里,规划出不同时间阶段产品、制造设备及工艺,针对这些产品、制造设备及工艺制定相关的实施项目和举措。
2.芯片设计
包含电路设计(用HardwareDeion Languages(HDL))、电路仿真、测试、验证。中国有许多熟练、有经验的设计人员,希望芯片企业提倡工程师创新文化, 而不是CEO个人文化。芯片是工程师们设计并验证出来,不是CEO设计出来的。要尊重工程师、崇尚技术和创新,给予他们高的待遇和好的社会认可度。不要无限放大管理者的作用,这样,才能有好的设计、有创新,才能留住芯片设计人才。
3.芯片制造设备和工艺
芯片的制造设备和工艺是中国的痛点。两周前,和一个老同学(MIT博士)相约小聚,谈起芯片设备行业。老同学是一家大型芯片制造设备企业的CEO,当我问起他,中国芯片设备行业时,他告诉我,“我们还远远落后, 许多设备需要进口,芯片制造工艺更是让人揪心”。这让我想起汽车行业,有多少设备、机床、机器人还要进口,制造工艺更是差了一大截,比如激光焊接,每当我问起ME(Manufacturing Engineering,制造工艺)的工程师时,回答总是说,“早就会了,7年前就会了”,但是当我问道,“为什么车身侧围和顶棚的焊接还是点焊而非激光焊接时”,回答是“哦,这个不会,因为车身精度不够”。但在欧美汽车业这种工艺早已普及,德国大众最普通的桑塔纳,都是用激光来焊接侧围和顶棚!
中国企业重视设计,藐视制造工艺。如果我说,当我在德国戴姆勒集团和同事们一起为了开发一个金属加工工艺“硬车(Hard Turning)”用了3年的时间来做 (包含尝试不同的车刀具几何尺寸,刀具涂层,切削参数,SPC(Statistical Process Control),结果验证),有多少人有这种耐心和执着?芯片制造工艺的开发更需要一个工程师文化的企业, 而不是一人(CEO)救公司,一个人是开发不了芯片制造工艺的。许多媒体热衷于报道某某董事长或者CEO的行踪,各类的风口、炒房,挣快钱,人人都很浮躁,却忘记了高科技和实业发展才是国家战略核心, 多报道一点普通工程师们的成果、他们的创新专利、他们的故事,这才是社会给予他们应有的尊重。
4.国产化率
芯片产业需要规模化,需要市场,而不只是一些样件(samples)。如果芯片的用户,总还是用Intel、Qualcomm、Infineon、Samsung等的芯片,中国自己的芯片企业如何生存?这里提一个建议,要求在中国销售的电脑、手机、汽车等产品的企业,强制在主要芯片上使用一定百分比的中国芯片(中国芯片的定义就是在中国设计并制造的芯片),比如45%以上, 如同合资汽车企业一样,定义核心零部件和其国产化率。现在中国芯片的国产化率在15%以下,而且都是一些中低端芯片,中高端芯片多是进口的。
芯片制造行业是战略行业,芯片是战略物质。它如同石油和国家安全一样,需要政府用战略的眼光来看待,需要战略储备和战略企划。芯片企业需要工程师文化,留住人才,让他们发挥出创造力、具备十分的敬业精神,媒体要起正面导向,借用这次中兴通讯一打就趴的事件,警醒中国一定要自主研发和制造芯片,将命运牢牢把握在自己手中。中国芯片企业要可持续发展,在这段过渡期需要中国政府的大力支持(国产化率),因为芯片是实现“中国制造2025”的关键。
图1 晶片上的个个芯片
还有汽车的生产线,无论是冲压、焊装、涂装,还是总装线,都有相应的冲压机床、焊接机器人、喷涂自动机或机器人、无人物料配送车、检测站的传感器、生产控制的服务器、RFID扫码机,这一切,都离不开芯片。如果说“中国制造2025”的愿景,没有了芯片,这一切都是海市蜃楼。
2004年夏天, 我还在德国戴姆勒集团商务车技术中心,负责整车企划和成本工程,轿车部门的一个同事发了一个会议邀请,会议内容是:ST Microelectronics (欧洲最大的芯片公司)到戴姆勒集团来介绍ST Microelectronics的未来主要芯片研发方向和产品线路径图(Product Roadmap)。我和同事们很有兴趣地听了ST公司的介绍,从那时起,我才知道,戴姆勒集团有一个部门,叫“Critical Parts Management(CPM)”(核心零部件管理),主要管理的是芯片,它的发展方向、创新产品,尤其是芯片供应链的保障,与全球主要的芯片制造商,都有这样的交流,形成良好的合作关系。渐渐地,我接触了欧美主要的芯片制造商: Infineon,Freescale和Philips(NXP),Renesas, Microchip, Elmos等,参观了许多Fab(芯片工厂),了解了芯片设计、制造的主要过程。
一次在慕尼黑国际电子展,遇到了宝马汽车同行,得知他们也有了CPM部门。德国主流汽车主机厂,虽然不生产芯片,但是已深刻意识到,芯片是汽车产品的核心零部件,芯片供应链的保障十分重要。日本福岛地震后,有多少系统供应商派直升机空运芯片,只为防止主机厂总装线停产;有多少芯片贸易商,在这个时候,忙得不亦乐乎。甚至有些主机厂, 大量采购核心芯片,作为战略储备。
芯片是战略物质,如同石油一样。芯片制造业,是战略行业,需要有战略路径。
图2 芯片制造设备和工艺流程示意图
芯片及其制造业的战略路径
1.战略企划
芯片是战略物质,芯片制造是战略行业,那么,对芯片产品和制造就需要一个战略企划。企划需要一个10至15年的周期,每5年应该有一个战略企划的更新和完善过程。
战略企划需要对产品、制造设备及工艺有一个远瞻的蓝图: 1)产品路径;2)制造设备及工艺路径。在10至15年的周期里,规划出不同时间阶段产品、制造设备及工艺,针对这些产品、制造设备及工艺制定相关的实施项目和举措。
2.芯片设计
包含电路设计(用HardwareDeion Languages(HDL))、电路仿真、测试、验证。中国有许多熟练、有经验的设计人员,希望芯片企业提倡工程师创新文化, 而不是CEO个人文化。芯片是工程师们设计并验证出来,不是CEO设计出来的。要尊重工程师、崇尚技术和创新,给予他们高的待遇和好的社会认可度。不要无限放大管理者的作用,这样,才能有好的设计、有创新,才能留住芯片设计人才。
3.芯片制造设备和工艺
芯片的制造设备和工艺是中国的痛点。两周前,和一个老同学(MIT博士)相约小聚,谈起芯片设备行业。老同学是一家大型芯片制造设备企业的CEO,当我问起他,中国芯片设备行业时,他告诉我,“我们还远远落后, 许多设备需要进口,芯片制造工艺更是让人揪心”。这让我想起汽车行业,有多少设备、机床、机器人还要进口,制造工艺更是差了一大截,比如激光焊接,每当我问起ME(Manufacturing Engineering,制造工艺)的工程师时,回答总是说,“早就会了,7年前就会了”,但是当我问道,“为什么车身侧围和顶棚的焊接还是点焊而非激光焊接时”,回答是“哦,这个不会,因为车身精度不够”。但在欧美汽车业这种工艺早已普及,德国大众最普通的桑塔纳,都是用激光来焊接侧围和顶棚!
中国企业重视设计,藐视制造工艺。如果我说,当我在德国戴姆勒集团和同事们一起为了开发一个金属加工工艺“硬车(Hard Turning)”用了3年的时间来做 (包含尝试不同的车刀具几何尺寸,刀具涂层,切削参数,SPC(Statistical Process Control),结果验证),有多少人有这种耐心和执着?芯片制造工艺的开发更需要一个工程师文化的企业, 而不是一人(CEO)救公司,一个人是开发不了芯片制造工艺的。许多媒体热衷于报道某某董事长或者CEO的行踪,各类的风口、炒房,挣快钱,人人都很浮躁,却忘记了高科技和实业发展才是国家战略核心, 多报道一点普通工程师们的成果、他们的创新专利、他们的故事,这才是社会给予他们应有的尊重。
4.国产化率
芯片产业需要规模化,需要市场,而不只是一些样件(samples)。如果芯片的用户,总还是用Intel、Qualcomm、Infineon、Samsung等的芯片,中国自己的芯片企业如何生存?这里提一个建议,要求在中国销售的电脑、手机、汽车等产品的企业,强制在主要芯片上使用一定百分比的中国芯片(中国芯片的定义就是在中国设计并制造的芯片),比如45%以上, 如同合资汽车企业一样,定义核心零部件和其国产化率。现在中国芯片的国产化率在15%以下,而且都是一些中低端芯片,中高端芯片多是进口的。
图3华为麒麟970 SOC(System on chip)用于华为 Mate 9 智能手机
总结芯片制造行业是战略行业,芯片是战略物质。它如同石油和国家安全一样,需要政府用战略的眼光来看待,需要战略储备和战略企划。芯片企业需要工程师文化,留住人才,让他们发挥出创造力、具备十分的敬业精神,媒体要起正面导向,借用这次中兴通讯一打就趴的事件,警醒中国一定要自主研发和制造芯片,将命运牢牢把握在自己手中。中国芯片企业要可持续发展,在这段过渡期需要中国政府的大力支持(国产化率),因为芯片是实现“中国制造2025”的关键。
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