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汽车缺芯之痛!中国芯片替代,路在何方?

作者:admin    文章来源:未知    点击数:    更新时间:2021-10-20 17:31

汽车芯片在未来十年、十五年甚至更长的时间会影响汽车产业的发展格局,必须要聚焦重点方向,围绕感知、控制、计算等车规级芯片,走汽车芯片自主研发之路,中国汽车芯片行业的发展任重道远。

对很多人来说,汽车芯片的概念可能不如手机芯片、电脑芯片这些耳熟能详。那我们先来科普一下车上有哪些半导体部件:汽车半导体按种类可简单分为功能芯片 MCU(Microcontroller Unit)、功率半导体(IGBT、MOSFET 等)、传感器三类。MCU主要作用于最核心的安全与驾驶方面,自动驾驶(辅助)系统的控制,中控系统的显示与运算,发动机、底盘和车身控制……功率半导体主要作用是主要用于电源和接口,比如车用以太网和逻辑,在新能源车里交直流的转变占据了重要作用。传感器就好理解了,除了各种雷达以外,安全气囊、胎压检测等等都会用到各式各样的传感器。

区别于传统汽车,智能汽车的自动驾驶芯片便是其智能化的灵魂所在,它本质上也是一枚功能芯片,是随着智能汽车发展而产生的一种高算力芯片。有一个形象的说法是,自动驾驶芯片是芯片中的珠穆朗玛峰,代表最高的技术挑战。

                           

需求供给匹配不均,国产芯片任重道远

众所周知,2020年是魔幻的一年,受疫情的影响,全球汽车芯片的产能又主要集中在欧美地区,这些地区大多是疫情的重灾区,那么响应隔离政策的同时就意味着企业只能停产或减产,汽车芯片的供应自然就出现了短缺现象。当大家都知道芯片难买的时候,难免就会出现哄抢芯片的现象,很多车企就算短期内不需要用到这么多芯片,但是以防万一还是会优先囤货,这就进一步加剧了芯片短缺的问题。

虽然芯片短缺的问题在各行业普遍存在,但对汽车行业的影响尤为突出。在新冠疫情初期,汽车销量大幅下降,于是汽车厂商削减了芯片订单。而当汽车需求回暖、汽车厂商需要芯片时,半导体制造商正忙于为其他终端市场生产芯片,已没有生产汽车芯片的多余产能,增加汽车芯片产能需要一定时间。车企对全年车市景气度回升的估计不足,导致需提早半年至一年做产能规划的晶圆芯片上游企业无法及时调整增加产能。

电动化、智能化、网联化的发展使整车对主控芯片及功率半导体的需求快速增长,同时消费电子、工业、通信等其他领域也伴随5G的应用普及,不断向智能化发展,也产生了大量对相关芯片的需求,挤占了车规芯片的产能空间。另外,汽车芯片的验证周期非常非常长。知识产权保护,技术垄断,有些芯片公司能够生产满足标准的芯片,但是有可能会涉及到侵权问题。所以中国公司要创新研发芯片需要长期的人力和资金投入,这个研发周期是很漫长的。

究其背后的深层次原因,则是汽车芯片国产率不够高,国内企业还需要逐渐进入并掌握芯片晶圆供应链关键环节,以增加全球芯片晶圆产能分配时的话语权,匹配国内市场快速发展的需要。具体来说1、本土产能占比低。国产汽车企业也同样面临汽车芯片短缺的问题,随着汽车不断往高端化、智能化的方向发展,如今生产一辆新车可能要用到几百甚至上千颗芯片,特别是对于新能源汽车而言更是如此。而目前国内汽车芯片的自给率甚至还不够10%,也就是说90%以上的国产车都依赖于进口。2、车规级MCU对芯片的要求十分严苛。正常情况下,要进入汽车领域,国际汽车电子协会针对车规MCU推出三种标准规范,以确保汽车电子产品的安全运行。因为国产车规级MCU起步比较晚,所以和国外还有一定的差距,这种差距不仅仅是技术方面的,还有专利、市场等诸多因素共同决定的。所以大车企还是会相对选择技术更成熟稳定,欧美日生产能力更强的芯片巨头(恩智浦、英飞凌、瑞萨电子、德州仪器和意法半导体)。

加大战略政策支持,加强国产培育市场

 

对于车企来说,面对芯片短缺困境,还是需要想尽办法保交付,现在车企主要有两种途径实现。一种途径是增加供应商数量,相当于“多条腿走路”。如果其中一家供应商出现供货不足问题,其他供应商能迅速顶上,不会导致车企出现断供风险。在全行业芯片短缺的背景之下,增加供应商数量已经成为车企普遍的选择。

这种途径和当前汽车行业电子电气架构升级密切相关。传统汽车中拥有数十甚至上百个ECU,如今ECU正逐步转化为域控制器,将车辆车身控制、信息娱乐和自动驾驶分别集中在一个域控制器中计算,域控制器中使用的通用计算芯片有较高的可替代性。

另一种途径是保留部分车型产能,同时暂时舍弃一些车型。通常情况下,车企会选择最受欢迎、热度最高的车型,部分冷门配置暂停生产。

在国内,不少中国品牌企业如今也在尝试让更多零部件拥有国产替代方案,使用更多国内供应商的产品。与此同时,调整车辆的电子电气架构,将车辆算力集中在一个个域控制器中。通过这两种途径,供应链就会更加稳定。

面对不断增长的智能网联汽车和电动汽车市场,芯片的重要性正在不断加大,更适合中国用户的软件、硬件产品陆续面世。2021款理想ONE虽然还用了高通820A驱动中控和副驾屏幕,但还用上了一颗地平线征程2芯片,用于处理语音,最终能够实现连续对话、“可见即可说”、“四音区锁定”、跨音区上下文对话。华为自研的车机芯片模组已经搭载进入极狐阿尔法S华为HI版车型中,具备3.5TOPS的AI算力。在可预见的未来,将有更多品牌的车型用上自主芯片。

关注产业发展方向,坚定自主研发创新

我国有14亿的人口、超过50万亿的消费总额,可为智能芯片提供巨大的纵深市场。同时,随着“新基建”的推进,5G、特高压、城际高速铁路和轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等基础设施都需要大量的智能芯片,为我国智能芯片产业发展提供了强大的国内市场支持。

此外,智能芯片产业系统从设备、材料、制造到应用的各个环节都需要满足对应的标准和兼容性问题,这对后发企业形成很高的门槛和市场壁垒。要进一步在政府采购、企业级应用中推广国产芯片、操作系统及相关设备,为智能芯片创新技术线路提供有效的现实支持。

所以呢,汽车芯片在未来十年、十五年甚至更长的时间会影响汽车产业的发展格局,必须要聚焦重点方向,围绕感知、控制、计算等车规级芯片,走汽车芯片自主研发之路。中国汽车芯片行业的发展任重道远,要想在高科技领域处于领先地位,只有坚定走自主研发和技术创新的道路,生产更高质量、高标准的产品,才能让中国制造的芯片走向全球市场。当前,政府、资本、厂商等也在联合发力,共同推进汽车芯片的技术升级和产业化进程,让我们共同展望,国产汽车芯片产业发展未来可期。

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