汽车圈里的芯片推手

软件设计出身的瑞萨电子大中国区汽车电子产品中心总监赵明宇早在1999年时就在承接来自NEC总部（瑞萨电子的前身包含了日立、三菱和NEC半导体部门）的项目开发中接触到了汽车电子业务，曾参与汽车音响编解码等应用系统的设计，但“直到5年后与汽车电子客户面对面打交道时，才真正开始理解汽车电子设计理念”。

试探和摸索的过程持续到四五年前，瑞萨开始在中国本地开发汽车电子整体解决方案，并从德国调配来车身电子方面的设计专家，协助赵明宇他们的研发活动，“第一个比较大的系统”是步进电机式仪表盘。

当时，初涉汽车系统研发的客户对产品“提不出明确的设计需求”，双方不得不在开发过程中反复就各种细节进行探讨，不断明确各种参数指标。例如，如何保障仪表盘上那些由电机驱动的指针能根据信号输入平滑转动？汽车熄火后，指针怎么能自动归零，而不像一些微面那样在零位处用个小塑料块挡着？里程又如何计数，发生各种意外时数据如何不丢失？

虽然仪表盘看上去不是个特别复杂的系统，但对当时摸着石头过河的中国工程师来说，工作量和复杂度不亚于今天汽车中那些更高级的系统。在经历了近两年的艰苦攻坚后，他们终于拿出了交钥匙方案，目前该方案“国内几家车厂都在用了”。

无独有偶，飞思卡尔和英飞凌在中国的汽车电子研发活动基本也始于同期。飞思卡尔中国汽车电子实验室（Auto Labs）组建于2006年初。成立之初，公司调配了德国和英国的的专家到上海协助工作。高磊是实验室最初的4名中方员工之一。从2008年起，他开始负责这个实验室。他们研发的第一个项目也是仪表盘。飞思卡尔的前身是摩托罗拉半导体部门，摩托罗拉在上世纪20年代创立之初生产的第一个产品就是汽车收音机，现在汽车芯片业务占飞思卡尔营业额的1/3以上。

而英飞凌在中国的技术团队是从车身电子起步的。英飞凌的前身是西门子半导体部门，从 50年前“第一颗晶体管进入汽车”开始就伴随欧系车厂开展汽车业务，目前已是全球第一大汽车半导体供应商。

特殊的生态圈

值得注意的是，半导体公司在中国的主要研发活动并不是芯片设计，而是基于芯片的系统解决方案。这与中国汽车生态圈的特殊性有关。

在汽车生态圈中，处于中心的是车厂，外边一圈是为车厂提供系统的博世、德尔福、大陆等一级供应商（Tier1），再外边一圈是半导体供应商（一般是Tier2）。在国外，车厂和Tier1的技术实力足够强大，他们并不需要半导体公司提供系统，三者之间是专业化分工。但在中国，无论车厂还是本地/跨国Tier1都还在成长中，有时半导体公司要想卖器件就必须提供系统方案。

而且，一些本土车厂近几年来愈发重视与半导体企业的研发合作，这其中深层次的原因是迫于技术和成本方面的博弈考虑。对于国内车厂来说，Tier1提供的系统就像一个“黑匣子”，他们不知道里面到底是怎么回事。曾经有一家车厂需要解决发动机的一个问题，他们在Tier1面前甚至说不清这个究竟是自己的责任还是Tier1的问题。

同时，车厂对“黑匣子”的成本构成也一无所知，Tier1要多少，他们就得给多少。这对于每年需要把成本降低8%左右才能抵消车辆价格下降的车厂来说非常不利。现在，与半导体公司的研发合作，让车厂找到了博弈的筹码。一旦完成某个系统的研发，他们就了解了其中技术和成本的构成，在Tier1面前就有更多的话语权，可以避免技术上扯皮的事，也能压低成本。因此，目前大多数国内车厂一方面有自己的配套厂与半导体公司合作开发系统，另一方面也外购第三方系统，在成本控制上更为灵活。

而像电动汽车这样的特殊类别，还要考虑政策推手的因素。中国政府对电动汽车的补贴政策提出，车厂要想拿到国家补贴，要对电动汽车的3个核心模块——电机和电机驱动系统、电池和电池管理系统以及整车控制系统中的至少一个拥有自主知识产权。为此，车厂需要充当自己的Tier1开发至少一个核心系统。例如福田在做电池和电池管理系统，北汽新能源在做整车控制器——为此，他们不得不寻求半导体公司的合作。

此外，近几年来，半导体器件在汽车中的总价值已从先前几百美元/车的平均水平快速提升。特别是在电动汽车中，一个IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的价值就达到三四百欧元，IGBT与电机组成的模块，地位相当于发动机——这是车厂必须掌控的核心部件，因此车厂与半导体企业互动增强，使得传统商业模式发生变化。

当然，一些咨询公司如博斯公司预测，未来10年，中外合资车厂可能会分道扬镳以求更好的发展，如果现在只做生产本地化，再照搬国外产品技术，将使其自身岌岌可危。

种种因素综合在一起，推动了原本在第二层级的半导体公司在中国的系统研发业务，而这些也在推动中国本地汽车行业的快速演进。

殊途同归

最近几年，无论本土/合资车厂，还是本土和跨国Tier1，都试图摸索在中国研发业务的定位和诉求。一些本土车厂，例如奇瑞和比亚迪，希望掌控更多话语权，因此，他们的研发活动渗透到系统和半导体层面；一些外资车厂，例如通用，他们的全球战略是在每个市场，技术研发要本地化以更贴近当地的需求，因此，他们寻求与中国本土Tier1合作，这些本土Tier1就会找到相应的半导体公司开展研发合作；还有一些合资车厂，他们认为全球研发要基于一个平台，在这样的框架下，他们与老搭档——国际Tier1合作更为高效，这些国际Tier1也伴随这些车厂进入中国，他们在中国的研发也需要与半导体公司沟通与合作。

无论是哪种研发定位，半导体公司在中国的研发比重都在增加，他们的中国团队也更有机会快速地接触到重大研发项目。

2008年，一家国际Tier1决定在上海研发发动机控制技术，需要一种“标定工具”，就是一个可以对发动机几千个参数进行微调的工具，可以将发动机调试到最高效状态。为了配合这家供应商在上海的研发，高磊接下了飞思卡尔总部分配来的“标定工具”研发任务。虽然这对介入汽车电子仅两年的高磊像“一下子跳到深水区”，但在全球资源的大力协助下，这个项目最终取得成功。“标定工具”如今通过国际那家Tier1卖给了多家车厂，也成功输出海外。

2009年，高磊的团队协助奇瑞研发动力总成技术。通俗地说，动力总成就是发动机和变速箱等综合技术，是汽车的“心脏”。此前，欧Ⅳ标准刚刚在国内部分城市推出，这在车企中掀起了新一轮绿色热潮——开发更省油、排放更清洁、价格更低的发动机控制系统。

高磊团队在这个合作项目中负责硬件和底层的驱动：在发动机控制系统中有多达二三十种传感器——凸轮轴、温度、大气压力、油压、爆震传感器等，这些传感器实时采集数据送到微控制器（32位MCU）中，经过处理分析再对发动机发出控制指令，让发动机达到最高效。这个系统甚至可以分析驾驶员的驾驶习惯，了解驾驶员“踩油门”的意图是“需要加速还是保持平顺”，以此来对算法微调，做到更省油。设计中的一个难点是“爆震算法”——使汽油燃烧时减少对气缸和活塞的损坏。高磊他们为此做了大量模型研究，在奇瑞和德国汽车工程学院硕大的发动机台架上，双方对上千个参数进行反复调试，寻找最高效的算法。并最终将爆震算法集成到了MCU中，节省了原来一般系统中都有的一颗专用芯片。这个项目持续了18个月，终于在2010年完成。目前，奇瑞正在对这个系统进行苛刻的季节测试，今年年底可能会上路。

英飞凌的故事则从另一个侧面折射了在中国做研发的定位问题。媒体前两年曾报道过“重庆力帆集团董事长尹明善年过7旬开始卖技术”的消息，这其实源自力帆与英飞凌合作研发的摩托车电喷解决方案。几年前，市场上的摩托车大多还是化油器的，但因应国Ⅲ标准的排放要求，摩托车也要使用电喷系统。这对于占全球产量一半以上的中国摩托车行业来说是个关键性转变。

“在此之前，力帆的工程师已经开发了将近10年。”英飞凌中国区汽车电子事业部总监刘鲁伟说。英飞凌与力帆合作开发了近两年，在此期间，他们根据力帆的需求设计了一款摩托车电喷专用芯片，并将以前需要三四颗芯片的电喷方案简化到两颗。之后，英飞凌向力帆购买了这个电喷技术方案，以向其他国家推广。力帆过去在购买技术上花了上亿元，而这个技术输出带来的转折曾令尹明善彻夜难眠。

现阶段，英飞凌正与北汽福田联合研发电动汽车电池管理系统。电动汽车的电池电压高达336V，里面有很多“电池包”，这次双方合作设计的方案是智能化的——根据不同电池单元的电池状况来分别充放电，这可延长电池寿命，也可改善电池效率。由于电动汽车尚属一个全新领域，大量设计工作都是全新的，双方在此期间要做大量严谨的实验。

刘鲁伟观察到，国内汽车电子起步于车身电子和娱乐系统，但现在，汽车上任何电子系统都有中国人在开发，虽然这些方案在市场上的占有率还参差不齐——发动机仍由国外几大公司控制，国内企业份额不到10%，但在车身方面，本土企业市占率已经很高了。

这得到瑞萨赵明宇的印证，令他印象最深的是“国内在车身电子上的发展速度”。几年前，他们刚介入这个领域时，国内车企对于BCM（车身控制模块）和网关的应用理念刚刚成型, 国产车搭载的也只是只有两路CAN（汽车中的一种通信线路）的、在功能逻辑上较为简单的BCM系统, 但如今,带有诊断功能的多路独立式网关已经在国内很多本土设计的车型上广泛使用，结合网关应用的BCM以及所有国际先进车身设计理念都在中国车厂和一级供应商中出现。五路CAN系统已进入量产阶段，六路CAN系统的设计已经开始。这意味着汽车电子化、网络化程度比以前高出很多。

待解难题

不过，虽然研发速度推进很快，国内汽车电子行业仍面临很多困惑，例如如何理解汽车电子技术研发的独特性、如何去更好地鼓励新兴技术、车企如何科学地制定技术发展规划带动整个产业链的正向循环等等。

在上海的办公室中，刘鲁伟回顾这些年曾经亲身管理过的研发项目时说，“每个项目都挺不容易的，都会遇到各种各样的问题”。不过，最令客户和他感到困惑的是，有时侯他们历尽千辛万苦一起开发出的技术，在市场上却得不到预期的回报。就拿与力帆合作开发的摩托车电喷技术来说，2009年国内针对摩托车的排放法规就已出台，可是因为全国各地执行力度并不均衡，市场上仍有很多陈旧方案在用。市场上电喷方案的成本比化油器方案高出20%到30%——大约贵出两三百元，很多厂家并不愿为电喷方案埋单。“技术解决了，但因为要向短期利益妥协，导致市场解决不了，排放解决不了，新兴技术也得不到鼓励。”

赵明宇同样也感受到一个突出问题——产业链的正向循环。来自德国的同事曾对他评论说，中国的车厂还很难清楚地说出自己今后5年的技术规划。但以德国车厂为例，他们可以把今后10~15年内的产品平台定义得非常清晰——“当宝马在生产这一代盈利产品时，其下一代平台已经规划好了”。这样以来，宝马周边的一二级供应商就不需要“盲目地猜”，而只需依照车厂的技术规划配合研发和生产即可。

以车身电子为例，如果车厂定义了下一代平台要集成鸟瞰系统，整个车身控制模块的设计就要发生变化，芯片性能要全面升级，还要考虑网络接口。但国内车厂的规划很多还停留在“庞大的销售数量上”，技术规划不清晰也不细致，导致一、二级供应商无法有效配合。

还有一个涉及面很广的问题就是国内企业对汽车电子研发的认识和心态——汽车电子做出来不难，但难在把它做得成熟可靠。一个广为流传的故事是：国内一家企业的技术负责人曾说，做电动汽车并不难，现在市场上有两个轮子的电动自行车，再加一个轮子就是电动三轮车，再加个轮子不就是电动汽车了吗?

虽然这样“在战略上藐视敌人的做法无可厚非”，但汽车行业人命关天，与消费电子领域差别巨大。电动自行车的电池电压在60V以下，但电动汽车电池电压高达336V，从电压、电流、行驶速度等方面说，两个系统都不可同日而语。但不幸的是，抱持类似技术心态的企业非常多。

恰恰“耐心”是介入汽车电子商业运作的企业必须具备的关键素质。汽车电子不同于消费电子“今年开发、今年量产”的快节奏，它在投入的前四五年中基本都是“零产出”。

新热潮

去年是电动汽车发展的一个低谷，几辆电动汽车发生了燃烧事故，所有车企都没有什么出货量，一些瓶颈问题还未得到解决。刘鲁伟认为，电动汽车正处在一个“黎明前的黑暗期”，这正是一个需要耐心做研发的时期。“国外也是这样，无论是北美还是欧洲，大家都没有放弃”。

今年初，刘鲁伟升任英飞凌(北京)有限公司执行董事，将把工作重心移至北京。去年初，英飞凌汽车研发团队已从上海扩展到北京，同期，英飞凌也在北京设立了大功率器件封装工厂和相关实验设施，这让北京研发团队有更多资源专注于电动汽车的电机驱动技术。继电池管理等解决方案之后，今年他们将会继续开发车载充电器，实现插入式电动汽车的充电；还有车内直流转换器，可以把336V的汽车电池电压转换成汽车内各部分需要的工作电压。

除了电动汽车，刘鲁伟他们看到，伴随节能减排、汽车安全完整性等级（ASIL）概念推广以及2011年开始执行的GB/T26149（汽车轮胎气压监测标准）等法规的推进，汽车电子的一轮新热潮正滚滚而来。

高磊指着一张去年他们团队在美国一个技术研讨会上的合影向记者逐一介绍着团队成员。在这个平均年龄30出头的团队中，一些人在行业中已有相当知名度。今年，这个团队将围绕汽车安全技术展开更多的研发。去年11月， ISO26262国际标准推出，这是一个提高汽车电子功能安全的国际标准，“这使得国内在安全方面热情更高”。为此，高磊他们会投入研发EPS（电子助力转向）、安全气囊、ABS（防抱死刹车系统）等解决方案。下半年，他们还可能尝试一些有预测性的安全系统——ADAS(高级驾驶辅助系统)，这种系统包含自适应巡航控制、前景停车辅助系统、驾车者监控等技术。

而赵明宇团队今年的重点是节能和安全技术，其中也包括了ADAS。同时，由于日本车企已经开始量产电动汽车，为这些电动汽车提供方案的瑞萨电子还将逐步与中国企业展开相关的研发合作。

由于汽车是一个非常复杂的工程系统，在完成系统研发后，需要先进的经验和技术来测试和验证这些系统能否在安全、省油、性能和质量上实现所设定的基准目标，这是中国公司目前非常欠缺的，演进也将比较缓慢。

在技术层面变化的同时，中国汽车生态圈未来几年可能会发生一些组织形态上的重大变化。目前，中国有整车厂150家，配套厂3000~4000家，而欧洲的数字分别是十几家和一二百家。过于分散的产业链在成本竞争日益加剧的生态环境下可能会被迫整合。

不过，对汽车制造热情高涨的各地政府来说，整合似乎并不容易实现，而且每家车厂都希望在自己周边建立完整的配套产业链。在这种典型的中国环境中，如何建立一个高效的汽车产业链体系，仍然是中国汽车生态圈要面临和思考的难题。