芯片和汽车(车要芯片吗)

手机 | 2022-08-09 09:13:18| 50
芯片和汽车(车要芯片吗)

在今年电动车百人会上,原工信部部长、全国政协经济委员会副主任苗圩直言“面对缺芯,我们的汽车厂只会在那儿叫唤”。

此言一出,国内车企因为缺芯而减产的问题,再次被推上风口浪尖。中汽协数据显示,今年上半年(1-6月份)国内汽车产销分别完成1211.7万辆和1205.7万辆,同比下降3.7%和6.6%。

不可否认,芯片供应的短缺在一定程度上影响了消费需求的释放,尤其是在汽车智能化程度与日俱增的今天,芯片可谓是各大车企的“命门”。在本就消费疲软的大环境下,这对经济发展可谓又是一记重击。

那么面对智能汽车芯片危机,国内车企该如何破局?

芯片对智能汽车来说有多重要?

实际上,在“智能汽车”这个概念出现之前,芯片就已经是汽车生产的“刚需”。早在1968年,大众就已经将ECU运用到汽车上。

那时的汽车芯片,主要用来控制动力系统,例如发动机进气量、喷油量、节气门开闭时间等,通过电子化手段对发动机工况实现精准控制,从而提高其动力水平和燃油效率。

后期,随着汽车电子设备的增加,汽车芯片的职责便延伸到车辆内外的各个部件,大到动力总成、空调系统、车窗大灯,小到仪表盘、雨刮器、电动后备箱等等,都需要芯片去进行调度。

据德勤数据统计,2012年汽车智能化技术尚未普及时,平均每台燃油车就已经需要438颗芯片,每台新能源车则需要567颗。

尽管需求量很大,但因为早期的汽车芯片只负责一些基本的功能,无法左右一款车型的核心竞争力,所以车企也没有对芯片引起足够的重视。

但近年来,随着汽车“新四化”浪潮席卷而来,汽车产业对于芯片,尤其是自动驾驶芯片和智能车机芯片的需求,开始呈指数级增长。

另外,新能源车对于芯片的需求量也远高于燃油车,一方面是“电动化”通常跟“智能化”高度相关,另一方面则是三电系统本身也需要更多的芯片。而近年来新能源车销量的爆发,无疑进一步加剧了全球芯片的供应短缺。

德勤预估,2022年燃油车平均搭载芯片量将达到934个,而新能源车则为1459个,是十年前需求量的2-3倍。

除了需求量的增加,芯片对于汽车产品竞争力的影响也愈发明显,甚至能直接决定其核心竞争力。

例如从2021年开始,我们就不断看到各大车企关于智能化的军备竞赛,其中很重要的一部分就是芯片。

就以自动驾驶芯片来说,从最开始的博世,到现在主流的Mobileye EyeQ4、英伟达Xavier、地平线征程3,再到代表未来趋势的英伟达Orin,短短几年间,单颗芯片的算力已经翻了上百倍。

尽管以当下自动驾驶算法的复杂程度来看,还远远用不到这么大的算力,但随着OTA技术的普及,有些车企还是会在硬件上未雨绸缪,毕竟这直接关系到其自动驾驶能力的上限。

以蔚来为例,其早期使用的是博世低算力芯片,只能满足最基础的辅助驾驶功能。而在换装了Mobileye EyeQ4芯片(单颗算力为2.5TOPS)后,其在2019年底便向用户推送了高速领航辅助驾驶功能。到了2021年,蔚来又基于英伟达Orin(单颗算力256TOPS)开发出了城市领航辅助驾驶功能。

而关于智能汽车的另一大重要组成部分,也就是智能座舱,同样离不开高算力芯片的支持。

随着人工智能技术的发展,智能座舱的定义已经不仅局限于车机系统。随着电子架构的完善和芯片算力的提高,车机将与车辆硬件深度融合,包括屏幕、空调、车门车窗、摄像头、麦克风、灯光、座椅等等。

IHS Markit《智能座舱市场与技术发展趋势研究白皮书》

当多种感知硬件需要协同工作,多种交互方式同时出现时,智能座舱芯片的性能就至关重要了。

一个比较典型的例子就是极氪。

目前关于这个品牌的负面消息,一大半都来自于其车主对车机系统的吐槽。除了车机本身经常出现卡顿甚至黑屏的情况外,其人脸识别等功能甚至也会出现bug。

例如此前曾有极氪车主吐槽道“有时候碰到人脸识别不工作,不仅座椅记忆和方向盘记忆消失了,还自动把座椅推到最前方,把人夹在里面”。

而面对用户的质疑,极氪官方也将责任推到了芯片上,并解释称“由于极氪早在五、六年前就已立项,芯片也是那时候定的,所以采用的高通820A芯片在性能上有些吃紧”。

目前来看,极氪的解决方法除了OTA以外,也就只有更换芯片了。在不久前的极氪用户沟通会中,极氪智能科技产品经理表示将在年内换装8155芯片。

自研不是“万能药”

既然芯片对于智能汽车如此重要,我国车企该如何解决缺芯困境呢?

据研究公司Gartner预测:到2025年,全球前10名车企中,将有一半开始设计自己的芯片。自研芯片,或许将在未来几年成为一大趋势。

不过,自研虽然听起来美好,但却会面临诸多现实困难。

提起自研芯片的车企,特斯拉无疑是最具代表性的。然而即使垂直整合能力强如特斯拉,其也只是自研自动驾驶芯片,并非所有芯片。智能汽车上的芯片种类繁多,车企不可能自研解决一切,只能是通过自研在一定程度上缓解供应短缺。

国内车企同样如此,包括比亚迪、吉利、上汽等传统车企,以及蔚来、小鹏、零跑等新势力车企,虽然也纷纷走上了自研芯片的道路,但也只是自研其中某一种芯片。

例如比亚迪的功率半导体芯片,蔚来和零跑的自动驾驶芯片,吉利的智能座舱芯片等。当全球性大规模缺芯荒来临的时候,国内车企的供应链抗风险能力依旧比较脆弱。

相关数据显示,国内的车用芯片自研率仅有10%。

也就是说,90%的车规级芯片依旧依赖进口。其中,英飞凌、恩智、瑞萨、德州仪器、意法半导体等国外企业,掌握着全球绝大部分车规级芯片的供应。

而且,车企自研芯片,还要面临巨大的风险。

曾有业内人士曾表示“半导体行业门槛极高,前期投入太大,不是一般企业可以负担”。

根据著名的摩尔定律,集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍。这意味着,半导体注定是一个寡头垄断性质的行业,新入局者想要后来居上,难于登天。

而且,即使我们掌握了芯片的设计能力,也很难将其大规模量产。

首先在原材料方面,芯片的衬底原材料依旧被国外厂商所控制。据悉,韩国Cree、美国II-VI、日本Si-Crystal合计占据90%的出货量,“寡头垄断”局面短期内无法改变。

而在制造端,当下的大算力芯片,需要高端光刻机才能生产,但这恰恰是我国半导体行业最稀缺的资源。比如吉利自研的7nm制程“龍鹰一号”芯片,就需要找台积电为其代工。目前,最先进的国产光刻机仅能量产28nm制程芯片,无法跟上汽车产业日益膨胀的智能化需求。

总的来看,无论是在原材料还是在制造环节,我国车企自研芯片都面临重重阻碍。

与供应商深度捆绑的N种方式

基于此,少数车企会采取以“抱大腿”为主,自研为辅的策略:一方面着手尝试自研,另一方面加深与芯片供应商之间的绑定,同时尽可能地多去接触不同供应商,寻找替代方案。

而大部分车企,压根就没考虑过自研芯片。

例如在不久前的长城汽车业绩说明会上,长城汽车董秘徐辉就表示“针对当前芯片供应问题,公司已经制定了“短期扫货”“中期开发新供应商”“长期技术升级”三个应对方案。

短期扫货”和“中期开发新供应商”都很好理解,而其所说的“长期技术升级”所指也并非要自研芯片,而是“通过全新的电子电器架构,来减少定制芯片的应用”。

那么车企如何跟供应商加深绑定呢?其实有多重方式可以选择,包括直接达成战略合作、参与融资、成立合资公司等。

例如在去年6月,奇瑞就与国内芯片制造商地平线签订了战略合作协议。根据协议,双方将依托各自在汽车、人工智能领域的优势,聚焦智能驾驶、智能交互等领域开展技术研发与产品合作。

另一种方式,则是直接参与芯片企业的融资。例如在去年,比亚迪就接连参与了地平线的C3轮和C4轮融资,双方后来也正式达成了战略合作伙伴关系。

此外,部分车企还会与芯片供应商成立合资公司,比较有代表性的是上汽英飞凌功率半导体有限公司、北京核芯达科技有限公司(北汽与Imagination合资成立)、芯擎科技有限公司(吉利为其股东)等。

而除了与现有供应商加深绑定之外,寻找第二供应商也是车企们现在普遍采用的策略。

不过,寻找合适的“二供”并非易事。

就以每台车上都有的esp(车身电子稳定系统)芯片为例,汽车零部件巨头博世自己就占据了超过70%的市场份额。在这种情况下,其他芯片供应商几乎不可能提供大量且稳定的产能。

国内零部件供应商蜂巢易创总工程师王朝久曾对媒体表示“本土供应商的体量,和博世采埃孚这样的企业还是比不了的,只能稍微缓解一下燃眉之急”。

此外,即使是一颗小小的芯片,也不是拿过来直接就能用。

首先,每一款芯片都需要经过车规级认证,后续也要经过严苛的检验和测试,才算是具备了“上车”的基本条件。这些工作做完后,还需要针对不同车型重新做适配,需要消耗大量的时间和人力成本。

所以对于车企来说,如果第二供应商无法提供足够的产能,那么就没必要如此大费周章了。

全球芯片产能将爆发,国内车企需尽快“下手”

总的来看,面对缺芯困局,无论是供应商还是车企,暂时都没有太好的解决办法。因为全球的芯片总产量就那么多,车企之间的争夺也只是存量竞争,结果也无非就是谁多拿点、谁少要点的事。

去年,芯片的产能主要受全球各地的疫情所影响,今年虽然大部分国家都已经复工复产,但自从俄乌战争打响后,芯片供应链再次受到挑战,包括大众、福特、日产等车企均已经将其欧洲工厂停产。

但随着疫情、战争等突发因素的影响逐渐消退,芯片的供应将恢复正常。

另外,为了应对需求端的快速变化,各大芯片供应商和代工厂也在大刀阔斧扩大产能。

例如在去年下半年,包括英特尔、三星、台积电等半导体巨头就相继开始建设新工厂,投资金额分别为200亿美元、170亿美元、120亿美元。

而今年以来,这一趋势则愈演愈烈。

今年初,英特尔宣布,将投入1000亿美元建设全球最大芯片制造基地。近日,三星和台积电也纷纷宣布,分别斥资1500亿美元和1000亿美元,用于芯片产能扩建。

国际半导体产业协会总裁阿吉特·马诺查表示“我在过去两三年里听到的投资公告比我一生听到的都多”。

预计在2023-2025年左右,车规级芯片的产量将迎来爆发式增长。所以长期来看,业内对汽车芯片的供应,总体还是持乐观态度。

不过,这也不代表国内车企就可以坐享其成了。虽然面对缺芯困局其并非“只会叫唤”,但目前来看,投入力度还需加强。

正如苗圩所说“国外已经开始有汽车厂向台积电去投资,要产能”,类似的举措,国内车企也应该提上日程了。否则,我们可能会丧失这好不容易建立起来的先发优势。

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