错综复杂的国际竞争格局下，中国新能源汽车产业有哪些“卡脖子”技术难题亟待突破？
车规级芯片、中高端车用传感器、车载操作系统应当是当前“卡脖子”比较严重的技术难题 目前缺乏的芯片主要包含MCU、IGBT、辅助驾驶类芯片。这些芯片的使用量其实非常大，比如MLCC（陶瓷电容）为例，目前，单一车辆MLCC已经增长到3000~6000颗；在图像传感器方面，用于辅助驾驶的摄像头已经普遍达到10个以上；再说MCU，一辆燃油车的平均每辆大约需要70颗，而一辆新能源汽车大约需要300多颗。 目前，由于车用MCU短缺，导致ESP（电子稳定程序系统）和ECU货源严重缺乏。很多汽车主机厂的老板要亲自到供应商那里蹲点要货，尽管是这样的情况下，货源也只能保证很短的时期，这种时期，甚至以周为单位。主要还是因为这两种器件是许多高端车型的标配，一旦缺货会影响整车制造。 在目前看来，国内汽车厂商的ESP供货主要来自博世和大陆集团。博世几乎垄断国内市场，特别自主品牌，此外在奔驰、奥迪、卡迪拉克、别克里也比较常见。大陆集团主要供应大众、宝马、PSA、奔驰，采埃孚主要供应美系车。而国内汽车厂商所使用的ECU，主要的供应商包括博世、大陆集团、电装、联合汽车电子等。由于ESP和ECU这类零件越来越依赖于芯片，主要供应商都是通过采购芯片，再组装成相关模块向车企供应。由于这次汽车芯片短缺问题主要来自于电子元器件芯片，由于疫情大流行打击了全球芯片产能，令大陆和博世等主要供应商面临生产难题。 近年来，随着汽车智能化速度加快，汽车已经由硬件主导变为了硬件基础，软件赋能。所以，芯片在智能汽车所占的比重日趋上升，从目前来看，高端智能汽车的芯片占整车成本比例已经超过了30%，从目前发展的情况来看，这个占比还在不断的上升之中，在未来甚至会超过50%的占比。 首先，汽车对芯片和元器件的工作温度要求更宽，根据不同的安装位置等有不同的需求。比如发动机舱要求-40℃-150℃；车身控制要求-40℃-125℃，远高于民用产品对消费类芯片和元器件0℃-70℃的要求。 第二，汽车电子元件对运行性稳定要求极高。无论是在湿度、发霉、粉尘、盐碱自然环境、有害气体侵蚀等环境下，还是在高低温交变、震动风击、高速移动等各类变化中，车规级半导体稳定性要求都高于消费类芯片。 第三，一般汽车的设计寿命都在15年50万公里左右，远大于消费电子产品寿命要求，所以对应的汽车芯片使用寿命要更长，故障率更低。 传统车企中，比亚迪和中车采用自研的方式，比亚迪自2005年便开始组建IGBT研发团队，并且在加码对第三代半导体材料碳化硅（SiC）的研究。而北汽、上汽、吉利等都采用与半导体厂商成立新公司的合作方式入局。 在非传统车企中，华为通过自研和外部投资两条腿走路，投资的企业山东天岳、深思考、鲲游光电、好达电子以及裕太车通等企业，也大多与汽车行业的芯片和材料有关，而且华为自己也在深度参与车机芯片的研发工作，华为提出的智能汽车解决方案中，就有很多华为的自研芯片。 车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，汽车电子控制系统的信息来源，是车辆电子控制系统的基础关键部件。从目前汽车传感器装备的目的不同，可以分为提升单车信息化水平的传统微机电传感器和为无人驾驶提供支持的智能传感器两大类。  目前，我们的大多数传感器，尤其是高端传感器基本上都依赖进口，国内高水平的车用传感器每年需进口50万套以上。比如毫米波雷达关键技术被外商垄断，集中度较高。在全球毫米波雷达市场上，占主导地位的是德国、美国、日本等国家。目前毫米波雷达技术主要由大陆、博世、奥托立夫等传统零部巨头所垄断；其中，77GHz 毫米波雷达技术被垄断于博世几乎控制全部内容。 又比如车载辅助驾驶摄像头，从上游元件开始，包括 CMOS 传感器、镜头组、DSP 等，其中 CMOS 传感器以及 DSP 主要被索尼、三星、TI、安森美等国外企业垄断；而中游封装集成包括模组封装和系统集成两部分，基本也都是被 Panasonic、索尼、法雷奥等企业所把持绝大部分。 国内传感器产业的短板，一个是前文中说过的芯片技术全部掌握在别人手里，还有一个不容忽视的原因就是传感器在汽车产业链条中起步太晚。以氮氧化物传感器为例，博世早在30多年前就开始研发，而且传感器的研发投入动辄上千万甚至上亿元，一般小企业根本没有这个资金实力，也缺乏融资渠道。即便是生产出了一些实验性的产品，但是由于传感器在应用时要和发动机及整个调校系统进行匹配试验，导致企业无法真正了解产品后续的匹配性和可靠性及如何改进，有时认为没有问题的产品一到客户那里就出现故障，使客户对国产传感器失去信心。 举个例子，现在汽车上一个传感器才几十块钱，而整车试验要花费几十万元，谁会愿意花几十万和很长时间去测试一个几十块的零部件，大多数整车制造厂宁愿选择在他们看来更可靠的外国传感器。所以，国内的车载传感器就进入了没有资金支持，研发出的产品又无法得到客户认可，产品销路堪忧更使进一步研发难以为继。 从去年开始，华为缺芯事件让国家及制造企业进一步意识到核心技术缺失带来的风险性，下游的主机和系统厂商越来越主动接受国内传感器及芯片供应商，尤其是疫情发生后，部分客户受到国外供货较大影响，为此逐步意识到供应链多元化的重要性，给国产传感器带来了一轮风口。 已经涌现出一批很出色的企业，毫米波雷达创业公司行易道、安智杰、苏州豪米波、森思泰克、智波科技、隼眼科技、 安智汽车、承泰科技、 纳雷科技、木牛科技、雷博泰克、华域汽车，易来达， 卓泰达、 MotorEye 等。这些企业中，大部分仍处于研发状态，安智杰等公司的 24GHz 产品已实现量产。又比如在激光雷达上，大疆和华为的激光雷达即将投入量产实装。 车载操作系统，就是为汽车专门设计的，负责管理和控制车载硬件和软件资源，且符合安全需求的重要底层操作系统。车载操作系统分为两部分： 一部分是表层的操作系统。是与用户、车主进行交互的系统，来控制车载电子设备。它与手机、电脑操作系统类似，包括对应用、用户的操作习惯、交互控制逻辑的适配，其与手机电脑系统不同的是要与底层的控制系统对接。 另一部分是底层的控制系统，负责控制电子控制单元，能根据车辆的状态、用户的通过操作系统传入的指令等因素调节各部件的运行。 目前，全球市场上主流的车载操作系统主要分为黑莓的QNX、开源社区的Linux、谷歌的Android三大阵营。 QNX是一款安全性和稳定性极高的微内核实时操作系统，具备高运行效率、高可靠性特点，被广泛应用于汽车、医疗、轨道交通、核电站、航空航天等领域。根据IHS第三方统计数据显示，QNX在汽车操作系统市场的占有率超过75%，在强调安全性的仪表盘以及驾驶辅助领域，其市占率更是几近100%。 QNX OS for Safety是通过ISO 26262 ASIL D最高级别安全认证的实时操作系统，具有独特的微内核架构，模块化、分布式、弱耦合、功能安全和高可靠性等特点，具备整车厂最为看重的优势。目前，QNX在汽车嵌入式操作系统的市场在对功能安全和网络信息安全有要求的细分领域，占有率位居第一，全球几乎全部的OEM和排名前几的Tier1厂商都是QNX的客户。 Linux是一款开源的高效灵活的操作系统，与QNX相比最大优势在于其为开源软件，具备很大的定制开发灵活度。但由于Linux版本变动很快，每天都有上千次改动，OEM和供应商为了得到一个比较固定和可靠的Linux版本，需要积累很多操作系统上的开发经验。 比如，特斯拉就是在Linux基础上开发出了完全适配旗下车辆的车载系统，阿里的AliOS也是基于Linux开发。 Android相比QNX和Linux，Android具有庞大的手机用户群体、能快速建立起软件生态。作为开源操作系统，Android无授权费用，对中低端操作系统开发商有很大的吸引力，如雷诺推出的R-Link系统，雪铁龙DS Connect前装系统等。 Android的客户不仅包括绝大部分后装供应商，同时也有新兴造车势力，传统OEM，由于其开源特性，主要被用于信息娱乐、导航等对安全性要求较低，个性化需求多的领域。目前在国内汽车信息娱乐系统中占据主流。 随着汽车“新四化”的发展，操作系统成为软件定义汽车的核心基础。智能汽车对车载应用的实时性和稳定性有很高的要求，资源需求较大，这更需要拥有一套自主可靠的操作系统，规避相关安全风险。虽然安卓系统是一套开源系统，短期可能不存在类似芯片断供的风险，但一旦智能网联汽车发展到一定阶段，很难保证相关国家或企业不会在该领域发起制裁事件，届时中国汽车行业，甚至整个交通体系都将面临很大风险。 但是目前来看，车载操作系统的难点主要在于统一操作系统要有统一的技术软件架构，它所定义的软硬件分离的方案，以及上下游合作，都非常困难。尤其是现在如何让各家车企来使用共同的操作系统，在目前的市场上来看，几乎是不可完成的任务。 随着鸿蒙系统正在迈入更多的领域展开应用，汽车行业的操作系统也有望得以突破。类似华为这样的企业正在操作系统等方面做出积极的努力，鸿蒙系统的推出，让汽车产业看到了希望。但仅仅依靠华为一个厂商的努力其实还远远不够，尤其是操作系统这一需要更多平台和产品来验证的软件系统，还需要更多的品牌接受和使用才有更大的用武之地。 我是大包子狸，智能科技控和新能源汽车爱好者; 已经陆续免费推荐超过100+朋友选择适合他们的新能源车; 我会持续更新各种新能源车的体验，以及相关知识、股票等经历的分享; 有任何新能源汽车的问题欢迎交流，星辰大海，一起遇见! 