高温、击打、高湿……在西部科学城重庆高新区中电科芯片技术(集团)有限公司(以下简称“电科芯片”)的测试间里,指甲盖大小的芯片正在进行无数次的实验检测,以保证百分百的零错率。
▲电科芯片测试间内科研人员正筛选芯片。雷键 摄
在刚刚闭幕的重庆两会上,探索关键核心技术有组织攻关新模式,以科技创新引领现代化产业体系建设成为重点命题。
而近年来,随着新能源汽车的快速发展,汽车电动化、智能化、网联化已是大势所趋。在科技攻关的道路上,一众科研团队迎难而上,在全球芯片领域的激烈竞争中逐风破浪,打造具有自主知识产权的“中国芯”。
近日,电科芯片自主研发的车规达林顿驱动芯片ULN2003AG上车应用数量实现量的突破,已经应用于国内某知名车企的多款国产新能源汽车中,这意味着,越来越多的中国车用上“中国芯”。
“中国芯”上车不易
新春佳节,在电科芯片的产线上,各种加工、检测和测试设备有序摆放,每一粒芯片都在有序地进行编码重组,而他们的下一站,就是各家车企。
车规达林顿驱动芯片研发负责人胥锐介绍道,这款车规芯片,从实验室走向市场,他们花了两年时间,而这两年,他们一直都在进行反复实验,在各种极端环境下进行长时间的检测,以保证这块芯片的可靠性。
▲电科芯片测试间内科研人员正测试芯片。雷键 摄
据了解,一辆国产新能源汽车所需芯片数量大致在1000-1200颗,有的更是超过2000颗,但这其中大多数还是依赖进口,然而资金投入大、见效慢、周期长,又是每家芯片企业所面临的困境。
业界学者分析道,对于国产车规级芯片来说,虽然在设计研发上发展是很快,但是国产芯片上车,依旧是短板。一方面,是自身的底子基础相对薄弱,要解决的问题不单是研发,还要考虑到芯片的可靠性。另一方面,芯片量产后,如何说服整车厂愿意去使用,则是更难的问题。
技术要保底,供应链要坚韧,产业安全要掌握在自己手中。近年来,国务院陆续发布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》《新能源汽车产业发展规划2021—2035年》,为我国的芯片行业指明了发展方向和目标。
而作为重庆集成电路产业的排头兵,科学城高新区更是将集成电路作为优势产业进行大力培育。三年前,中电科汽车芯片技术发展研究中心在这里应运而生,十大类汽车芯片、六大类汽车电子产品研发同步推进,致力打造国内一流的汽车芯片技术创新策源地。
“重庆造”车规级芯片 量的跨越突破
前不久,电科芯片发布喜讯,自主研发的车规达林顿驱动芯片ULN2003AG上车应用数量有了量的突破,也成为了“重庆芯”历史性的一刻。
胥锐介绍道,该款芯片是一款多通道、高耐压的低边驱动芯片,采用电科自有特色工艺制造,具备高可靠、低成本等多重优势,静电能力达到8000V,通过AEC-Q100认证。
▲校准芯片相关参数。雷键 摄
简单来说,通过这款芯片,可以将原来数十颗负责驱动功能的分立元器件,集成到这一块不到一指甲盖大小的芯片上,可以广泛应用于车门、车窗、座椅以及各类型车载阀、泵、继电器等驱动领域。
如今,该款芯片已经成功应用于国内某知名车企的多款车型。
然而,这款芯片的研发产出并非一帆风顺。胥锐介绍道,车规级芯片相比消费、工业芯片要求更高的可靠性,追求芯片零失效。既要保证零失效,又要保障研发生产周期,一度让研发团队一筹莫展。
于是,在无数个披星戴月日子的钻研下,他们终于想到一个办法— —改变原有的工艺条件,从IP设计开始就控制耐压能力、驱动能力、静电等级、潮敏等级,从而提升芯片的可靠性。
按照传统的设计方式,芯片是先有制程,再叠加所需的工艺能力,而这款芯片,依托电科集团自有特色工艺制造,通过多次实验,更改晶圆生产工艺条件,最终达到在高温高湿高压极端实验环境下1000小时连续作业能力,其工艺水平已然成为该应用领域国内一流。
目前,电科芯片已有十多款车规级驱动芯片在同步进行研发测试,今年上半年,将再推出一款驱动芯片面世。电科芯片相关负责人表示,电科芯片正围绕集成电路芯片,打造具备完整的产业链体系,从汽车芯片设计、制造、封测、软件、认证、材料、装备、仪器等进行全产业链布局。
让中国车用上“中国芯”
奔赴汽车强国之路,芯片是保障产业链、供应链安全与稳定的基础和关键,如今,西部科学城重庆高新区正在积极锻造汽车芯片产业链,赋能汽车产业生态圈。
业界学者分析道,高端芯片需要更先进的工艺,其背后是庞大的研发团队和高昂的资金投入,这意味着重庆需要挑战“高端研发”和“高端制造”。
“再难,也要将核心技术掌握在自己手中。”电科芯片相关负责人表示,随着汽车工业快速发展,汽车产业链会不断完善,中国芯必将满足汽车产业的发展需求。
同样也在西永微电园,与电科芯片隔一条马路的华润微电子(重庆)有限公司,是重庆半导体领域的龙头企业,主攻功率器件,随着智能网联新能源汽车的兴起,该公司瞄准“汽车电子”这一赛道发力,大力布局车规级芯片。
▲华润微电子。雷键 摄
为此,华润微电子组建了专门的研发与市场应用团队,推出多款处于国内先进水平车规级功率器件芯片,主要用于新能源汽车车载充电机和热管理系统。
如今,华润微电子已有56款车规级功率芯片量产,正式进入重庆某主机厂的供应链名单,同时,以半桥功率模块为代表的产品,已向国内多家头部新能源车企批量供货。
不止于此,科学城高新区持续完善从“芯片”到“汽车芯片”的产业生态。比如,成功引进了西南电驱汽车一级供应商,并加快推进科博达汽车电子产业园二期项目建设。再如,意法半导体和国内光电企业三安光电深化合作,打造了全国首条8吋碳化硅衬底和晶圆制造线,建成后将大大缓解目前国内新能源汽车碳化硅功率芯片供不应求的局面。
车规级芯片不是一朝一夕,是一个长周期的活动。“但我们有信心,一定会让我们国产车,甚至更多的世界品牌,看到我们‘中国芯’的力量。”电科芯片相关负责人如是说。