拿什麼拯救你,汽車芯病

文 | 金融街老李

許多車企和資本同行有個共識:“5年內,汽車芯片一直會是熱點話題”。去年年底,媒體曝出大眾“缺芯”後,行業裡圍繞缺芯事件不斷發酵,先是停電導致三星工廠停產,而後長安汽車在第一季度因“缺芯”少交付瞭近8萬臺車,蔚來也在上周宣佈停產調整產能,今天和大傢一起聊一聊全球車企為何缺芯?中國汽車芯片差在哪裡?車企何時會自研芯片?

為何全球車企缺芯

提起缺芯,大傢會想到中美貿易對抗,美國對華為進行芯片制裁,但本次車企缺芯,和美國制裁沒有任何關系。缺芯危機是全球性的,不單是中國車企,國外的大眾、通用,甚至是一向以供應鏈安全為核心的豐田和本田也陷入瞭缺芯危機。缺芯原因很復雜,但總的來說,上遊晶圓產能不足、供需時間錯配以及自然災害是導致芯片短缺最主要原因。

在半導體產業中,芯片的制造必須依托於晶圓,8英寸和12英寸的晶圓的應用領域最廣,8英寸一般用於汽車,對上遊的晶圓廠傢來說,投資8英寸的晶圓產能回報率非常低,另外,晶圓產能建設周期較長,新產線的建設大概36-48個月,和汽車設計周期類似,晶圓企業不可能在短期內投建產能,所以全球缺芯危機來臨後,我們並沒有看到晶圓廠傢大規模擴產。由於產能建設周期長,上下遊的供需平衡就非常重要,但是疫情打破瞭節奏。

拿什麼拯救你,汽車芯病

汽車芯片產業鏈有晶圓企業——芯片企業——汽車零部件企業——車企幾大組成部分,去年疫情發生時,各大車企調低瞭年目標,所以上遊芯片企業和晶圓廠傢也跟著調低瞭年初的備貨量,進入瞭穩定產能狀態。到瞭後半年,國內汽車市場快速增長,上遊晶圓廠無法在短期內擴大產能,芯片供不應求,一些車企和渠道商線下掃貨,囤積居奇,也加劇瞭芯片短缺。

汽車領域是近五年來增速最快的半導體應用市場,目前,單車芯片的總成本超過500美元,高中低端芯片合計超過50顆。隨著智能電動汽車的進一步發展,汽車半導體的應用場景將越來也多,對半導體數量和功能的需求也將加大,但問題在於,汽車半導體的供應鏈基本都不在中國,根據國創中心的數據,國內85%以上的汽車半導體都依賴於進口,幾乎沒有本土自研芯片,這給芯片供應鏈安全提出瞭極大的挑戰。

汽車芯片需要國傢隊

這一輪的汽車變革浪潮,實際是國傢之間科技的角逐,是技術水平和供應鏈的較量,掌握核心軟硬件集成能力的企業和國傢將在新一輪的競爭中占到優勢。數字經濟是中國的未來,數字貨幣、智能汽車、智能手機、IoT等領域都將對芯片有大量的需求,因此,無論是對經濟發展還是從國傢安全,建立完善的芯片供應鏈都是重中之重。

和汽車一樣,芯片也分為低端和高端產品,本次缺芯危機主要缺少ECU和控制系統的8位MCU。這些產品雖然技術含量不高,但在汽車上應用較多,從控制系統到影音系統,8位MCU無處不在,所以上遊斷供後,許多主機廠不得不停產調整產能。隨著汽車電子電氣架構由分佈式向集中式演進,傳統控制系統的MCU芯片將減少,用於智能座艙和自動駕駛的高算力芯片將成為主流產品。

拿什麼拯救你,汽車芯病

談到汽車芯片國傢隊,就不得不提芯片產業的分工,芯片產業分為設計—制造——封裝三大環節。

工業級芯片多數是28nm以上的技術,比如電視、空調等傢用產品,10年前,國內在這個領域完全空白,但近幾年已經取得瞭較大突破,工業級芯片在原材料、芯片設計等領域自主可控。消費級和車規級芯片的發展落後於工業級,手機、汽車領域應用的都是CPU、GPU、AI芯片,對制程和工藝要求高,國內在7nm、5nm等高端產品的設計和制造等領域,還存在較大短板。

相比消費級和工業級芯片,車規級芯片要求更高,汽車芯片要在復雜的溫度和震動環境下,保證穩定性。

此外,自動駕駛芯片還需要做到算力冗餘和迭代,因此,在沒有上量的情況下,傳統的芯片企業很難為車企定制芯片,正如馬斯克所說:“不管是 Mobileye 還是 Nvidia,都無法滿足我們的任何能力、研發進度、成本或者功率方面的要求”,加上此前提到的供應鏈安全,車企自研芯片也就迫在眉睫。

自研芯片

中國車企都做特斯拉?

所有人都會問,車企自研芯片的動機是什麼?第一是供應鏈安全,第二是產品差異化。華為目前也在開發智能駕駛MDC芯片,保證瞭國內供應鏈安全,但各大車企還是傾向於自己開發芯片,從長期看,在智能電動時代,芯片自研將是車企的核心競爭力,車企自定義芯片可以更好地開發系統,對OTA等產品迭代擁有更大的發揮空間,形成產品和生態的差異化,車企自研芯片隻是時機問題。

特斯拉是自研芯片的典型,在和Mobileye和英偉達分道揚鑣後,特斯拉用瞭3年的時間,自研瞭FSD芯片,采用瞭14nm制程,由三星代工,單顆芯片的算力72TOPS,無論是制程還是算力,特斯拉的芯片不算最頂級,但由於芯片自研提高瞭特斯拉“軟件+硬件”的協同能力,大大提升瞭其純視覺自動駕駛的上限。

國內蔚來、上汽等一批企業也曾嘗試純視覺方案,但由於無法實現軟硬件協同,天花板非常明顯,轉而采用激光雷達方案。除瞭自動駕駛芯片,特斯拉也在開發7nm的影音娛樂芯片,臺積電代工,不久的將來,高通820A也將成為特斯拉的歷史。

拿什麼拯救你,汽車芯病

國內車企受制於技術和工藝,自研芯片的路線不同於特斯拉。特斯拉完成芯片設計後,隻需找三星和臺積電等制造商進行制造流片,封裝測試後上車使用;國內由於卡脖子問題,沒有三星、臺積電這樣的代工企業。

另外,國內車企設計能力尚未成熟,目前多數通過合作的方式切入芯片領域,比如,吉利的億咖通和 Arm 中國合資成立芯擎科技,構築芯片產業鏈,零跑汽車的母公司大華設計瞭“凌芯01”,滿足360°全景環視、自動泊車、ADAS域控制等低級的自動駕駛功能。

拿什麼拯救你,汽車芯病

軟件定義汽車是全行業的共識,汽車要承載軟件,必須有良好的硬件,機械架構已經非常成熟,而電子電氣架構的核心硬件是主控芯片,車企都非常清楚主控芯片的重要性,隻是時機尚未成熟。一方面,國內高階的芯片制造方案不夠成熟,車企找不到合適的代工企業,另一方面,由於智能電動車沒有上量,芯片制造無法形成規模效益,車企在短期內還是得依賴英偉達等企業。

目前吉利、比亞迪、蔚來等車企已經通過多種方式開展芯片合作或自研,想讓自動駕駛來得更快一些,想讓公司市值再往上走,車企隻有通過自研芯片,擁有自己的“海思”,才能讓車企形成“軟件+硬件”的協同能力,打破所謂的“特斯拉護城河”。

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