• 发文
  • 评论
  • 微博
  • 空间
  • 微信

国产汽车芯片的历史性机会

赛博汽车 2022-01-29 15:37 发文

起风了,唯有努力前行。

作者 | 肖莹

“如果当初没有出来创业,你还想做什么?”

“科研,可能在进行半导体领域的研发,反正不会离开核心技术。”

2019年初,王传福在比亚迪总部接受时任汽车之家董事长陆敏的访谈时,这样回答。

而在这次访谈的不到两个月前,比亚迪刚刚发布了旗下里程碑意义的产品IGBT 4.0。这在当时,对于半导体关注比较少的汽车圈来看,只是觉得很牛,但还不太知道牛到什么程度。

直到2020年底,南北大众被曝因缺芯停产,芯片成为了整个汽车产业链面临的磨难,大家才开始意识到,芯片之于汽车的重要。

缺芯愈演愈烈,2021年8月,博世中国副总裁徐大全在朋友圈调侃表示,“缺芯”重大压力下,甚至想带着领导“跳楼”。

被CUE到的领导博世中国总裁陈玉东直接在下面回复,“跳,否则九月没机会跳了”。

随后,在一次公开论坛上,东风集团董事长竺延风继续调侃,车企所有的老总都蹲在博世上海总部,有的在推,有的在接。

玩笑话里,道出汽车产业缺芯的严重困境。

进入2022年,行业的普遍预测是,汽车芯片短缺的状况还会继续:各地疫情仍然存在不确定因素,新建扩建产能尚未释放,持续缺芯的库存消耗,越缺越囤、越屯越缺的恶性循环……

缺芯是全球汽车产业共同面临的困境,而对于芯片制造存在短板的中国工业,则是困中之困。

但凡事都有一体两面,缺芯打破了汽车产业链固化的局面,给国产汽车芯片带来机遇,以汽车芯片为突破口,国产芯片迎来了历史性机会。

01

国产汽车芯片的磨合期

1月27日,比亚迪半导体在深交所科创板成功过会,有望成为汽车芯片第一股。

比亚迪布局IGBT几乎与新能源汽车同步。2003年,比亚迪收购秦川汽车,正式进军新能源汽车制造,同一年,比亚迪成立了汽车半导体事业部。

2004年,比亚迪半导体事业部以比亚迪微电子为名正式注册成立,并正式布局IGBT产业。2020年4月,这家公司正式更名比亚迪半导体有限公司,开始独立上市之旅。

芯片厂商主要有三种商业模式:一类是只负责芯片设计和销售,这类公司被称为Fabless;一类只负责芯片制造,这类被称为Foundry;还有一类就是既能够自行设计、也能够自行生产的芯片厂商,就是IDM,由于芯片产业资金密集度、技术密集度很高,IDM企业非常少。

比亚迪半导体可以被看做是一家IDM公司。起初它只有芯片设计能力,为了获得芯片制造能力,进一步攻克IGBT核心技术,2008年,比亚迪收购了一家芯片制造商宁波中纬。

宁波中纬成立于2002年,主要生产6英寸芯片,曾一度被称为是“浙江半导体产业的希望工程”。

在这家企业创立之初,浙江为其注资30亿元。而因设备老化、产能跟不上、流动在资金不足,6年时间,宁波中纬从顶着光环诞生走到了破产的边缘。截至2007年年底,其亏空已达7000多万元。

就这么一个外界眼中的“烂尾工程”,比亚迪花掉了1.7亿元。因收购这家公司,比亚迪当天股价一路大跌。

王传福的远见得到了回报。截至2020年,比亚迪以IGBT为主的车规级功率器件累计装车超过100万辆,已经能够实现大比例的自给,而多数车企则要向英飞凌和安森美采购。

这两年,在一众车企高管四处寻找芯片的时候,有些车企开始羡慕比亚迪。从比亚迪释放的信息来看,好像没有特别严重的受到缺芯困扰,甚至还有一些传言说,有主机厂老板亲自跟王传福要芯片。

汽车芯片涉及的种类繁多,比亚迪完全自给自足是不可能的。比亚迪比其他车企的情况好一点,主要就是因为它对产业链布局更深一些,掌控力更强一些,以及对于风险的预判和应对能力更好。

但不论如何,比亚迪IGBT上车,为汽车芯片国产化替代掀开了一角,尤其是在汽车行业普遍缺芯的大背景下。

汽车芯片主要分为三大类:功能芯片、功率半导体和传感器。

IGBT就属于功率半导体,供应情况一直处于绷紧的状态,而比IGBT还缺的就是种类繁多的功能芯片。根据车企的反馈,各类功能芯片普遍缺乏,而且每个阶段缺的种类不一样。

就比如引发博世高管想“跳楼”的,缺的是ESP芯片。

博世ESP的芯片供应全部来自意法半导体,其他ESP系统Tier1供应商如大陆、万都,搭载的也都是意法半导体芯片。

而这款芯片又全部由一家马来西亚工厂供应,因此,出现问题后,完全没有替代的可能性。

与此同时,所有车企的ESP系统供应又都依赖于这几家Tier 1,这就对车企产能造成了毁灭性打击。

这里面可以看到的问题是,从车厂、Tier1、芯片公司,越往上游供应集中度越高。

缺芯问题爆发之前,车企几乎不会与芯片厂商直接发生业务关系。车企过去习惯于Tier 1提供的打包方案,不需要担心上游情况。

由于我国汽车产业核心零部件长期依赖于跨国零部件巨头,有着长期稳定的上游供应商,国产的汽车芯片很难进入到汽车供应链里。

中国电动汽车百人会理事长陈清泰认为,这次缺芯浪潮是打破供应链固化的最好机会。

他谈到,追赶型产业在发展过程中,遇到的最大问题,是研发出来产品之后找不到市场出口,因为原来的产业链已经被固化,哪一个汽车企业都不愿意随便冒险把用的非常成熟的产品放弃。

要是没有这次危机,中国自主芯片生产出来以后,要进入固化的市场是非常非常困难的,但是这次危机带来了机会。

一位汽车行业分析师也谈到,车企已经开始有意愿去接触、评估、测试,甚至一定量的去使用国产芯片。即使不马上做替代,也会开发二供、三供等备选资源。

除了应对不确定因素,长期来看,实现部分国产化替代更大的意义在于保障供应链安全,以及平衡供应商成本。

但也有人持保守观点。一位长期从事芯片设计的工程师谈到,车规级和工业级芯片对产品的可靠性、一致性、外部环境兼容性等方面的要求均比消费级芯片更为严格,这对于国产芯片替代是一个挑战。

没有车企愿意承担一颗芯片带来的安全风险和召回风险。他认为,大多数车企还处于考察阶段。

工信部电子第五研究所总工程师恩云飞也认为,导致我国芯片被外企垄断的主要原因在于国产芯片的质量可靠性。

车规级芯片拥有一整套完整的认证体系,只有通过全部认证,车规级芯片才能进行商用。

而目前国内芯片环境,存在比较严重的质量问题,甚至有些芯片在没有经过验证就上市,在应用场景中存在巨大的隐患。

尤其是车规级芯片检测不合格,将直接导致汽车产品检测不合格。所以,在芯片质量可靠性方面,我国需要进一步提升。

因此,目前正是国产芯片能否进入到汽车产业链的关键磨合期。

一辆车在芯片采购上要花费多少成本?

根据不同车型,芯片成本占比在10%-30%左右,可以说是继动力电池之后的第二个成本大项。一个趋势是,车企开始把这些关乎用户体验和成本大项的零部件,更多的抓在手里。

就像比亚迪已经同时把电池和芯片抓在了手里,特斯拉也有类似动作。

早在2015年,特斯拉就宣布自研芯片,但他的芯片与比亚迪的IGBT完全不同,特斯拉自研的是面向自动驾驶的大算力SoC芯片。

面向智能座舱、自动驾驶的大算力智能芯片市场,正进行着另外一场战争。

02

智能芯片格局尚未固化

2016年9月9日,余凯为了回答一个问题,特意实名注册了知乎。

“如何评价余凯创立的horizon robotics?”

在这条问答下面,有人批评他是“大忽悠”,并对地平线做出了必死的终局预测。

五年之后,地平线不但没有死,而是乘着AI芯片的东风,成为了汽车圈炙手可热的新星。

余凯做人工智能出身,2012年加入百度,组建百度深度学习研究院(IDL)。

在加入百度之前,余凯是一个妥妥的学术派,官方资料来看,他曾先后受邀在加州大学、斯坦福大学、清华大学等国内外学府讲授人工智能相关课程。

加入百度时,余凯应该是非常满意,他甚至还说服多年好友吴恩达(Andrew Ng)加入,担任百度公司的首席科学家。作为谷歌大脑项目之父,吴恩达加入百度,一度轰动全球科技行业。

但显然,余凯是一个不甘于在技术黑洞里默默发光的人。

在百度工作3年后,余凯决定辞职创业。2015年7月,地平线成立,定位AI芯片创业企业,致力于边缘人工智能芯片及解决方案的研发。

余凯的野心一直很大,他成立地平线的初心,是想让世界上所有的设备具有从感知、交互、理解到决策的智能。

基于这个战略,地平线发布了两套产品,一套是针对智能家居的“安徒生”系统,一套是针对智能驾驶的“雨果”系统。

后来,这两个以文学巨匠命名的产品线,逐渐消失在地平线的传播文案里。取而代之的是“征程”和“旭日”,两个与地平线更统一风格的产品语言。

2017年12月,在中国大饭店,地平线正式展示了基于自主研发的第一代AI 芯片——面向智能驾驶的“征程”和面向AIoT的“旭日”。

2019年,地平线发布了征程2和旭日2;2020年,征程3和旭日3面世,且征程2累计出货量突破16万片。

2021年2月,地平线完成C轮融资,融资金额达9亿美元,成为AI芯片领域的独角兽企业,2021年5月,地平线发布征程5。与此同时,征程芯片已经成功配套10余家车企多款车型。

地平线征程5

经过六年部署,地平线在国内汽车行业的影响力初步奠定。但地平线踏入的,是一个非常有趣且异常激烈的赛场,站在它对面的正是消费电子时代的芯片巨头们,竞争才刚刚开始。

智能驾驶这个赛道,曾长期被Mobileye和赛灵思两家芯片供应商把持。

野蛮人在不断涌入。2015年,也就是地平线刚刚成立的这一年,英伟达推出了Drive PX自动驾驶平台,正式宣布进军汽车赛道。

2016年1月,英伟达发布自动驾驶平台Drive PX2,特斯拉是Drive PX2的首批客户之一。

2017年初,英伟达发布了Xavier芯片,一款严格意义上的SoC,算力可达30 TOPS,功耗仅为30W。国产智能驾驶能力最强的车型小鹏P7,搭载的就是这款芯片。

在发布Xavier的两年后,英伟达又打出一个王炸,震惊了整个汽车行业。2019年11月,英伟达发布了Orin X芯片,单颗算力达到了254TOPS,这款芯片计划在今年投产。

英伟达Orin芯片

几乎所有造车新势力今年的主推车型都搭载了这款芯片,包括蔚来ET7、蔚来ET5、理想X01、小鹏G7、威马L7、R汽车ES33、智已L7等多款车型。

这还没完。2021年4月,英伟达再次发射原子弹,发布最新一代自动驾驶芯片Atlan,算力可达1000TOPS,并将用于多家汽车制造商的2025年车型上。

一轮接着一轮,英伟达以领先行业其他竞争对手几代产品的算力水平,不断的发起轰炸。

另一个不能忽视的强劲选手是芯片巨人英特尔。虽然英特尔这几年有些显得暮色沉沉,在CPU、GPU市场遭遇了AMD和英伟达的猛烈狙击,但是巨人的护城河还是很深,几家企业的战火正在从消费电子端烧到了汽车市场。

面向汽车市场,英特尔没有英伟达动身早,但是入局方式很取巧。2017年4月,英特尔以总价值153亿美元的天价收购了Mobileye,一下子就把脚跨进了汽车市场。

Mobileye成立于1999年,2007年,Mobileye 发布了旗下首款自动驾驶芯片EyeQ1,迅速被宝马、通用和沃尔沃应用在量产车型上。

自此之后,Mobileye出货量一路走高,截至2021年底,EyeQ系统集成芯片的出货量已突破1亿片。

但是,近几年,随着汽车电子电气架构向集中式演进,以及自动驾驶对于大算力的追求,Mobileye正在遭遇前所未有的压力。

相比于性能王者英伟达,Mobileye进展平淡,被多方夹击抢走了大量订单,业内出现了不少唱衰的论调。

今年1月4日,Mobileye在CES上宣布,推出了其迄今为止最先进、性能最强的自动驾驶系统集成芯片EyeQ Ultra。

Mobileye介绍,这款芯片基于第七代EyeQ芯片技术架构打造,算力为176TOPS,预计将于2023年底供货,并于2025年全面实现车规级量产。

这次产品发布,被看作是Mobileye的奋起反击,至于车企是否会买单,还要继续走继续看。

AMD来汽车市场报到的方式与英特尔相似。2020年10月,AMD宣布斥资350亿美元收购赛灵思,直接站到了英特尔的对面。

移动芯片供应商高通也来了。在智能座舱方面,高通骁龙数字座舱平台已经成为智能座舱的代名词。

2021年1月,高通推出第4代高通骁龙汽车数字座舱平台,采用了全球第一款5nm汽车芯片,进一步加强自己在智能座舱市场的领先地位。

与此同时,高通也决定参与竞赛自动驾驶芯片。2020年1月,高通宣布推出Snapdragon Ride自动驾驶平台,最高算力可达700TOPS,目前已经拿下的客户包括宝马、长城等车企。

纵观全局,英伟达的智能驾驶芯片和高通的智能座舱芯片,正在对整个行业形成碾压攻势。

但总体来看,AI芯片还没有形成被国际巨头垄断或者固化的产业格局,这给国产化玩家预留一定机会。

在国内市场,地平线面临的最大对手是华为,除了“不造车”,华为已经掌握了智能座舱、自动驾驶的全套核心技术。

在汽车芯片方向,华为发布了应用于智能驾驶平台的AI芯片昇腾310和鲲鹏920,以及应用在智能座舱层面的5G通信芯片巴龙5000。

除了华为以外,国内面向智能驾驶和智能座舱的企业,还有黑芝麻、芯驰科技、行歌科技等一系列创新公司。

现在的问题是,在这一市场,面对这些如此强大的对手,本土玩家们要如何取胜?

从前,国产芯片供应商总爱说,他们的主要优势在于技术开放、响应灵活,但是巨头也在改变。例如,车企对Mobileye最多的抱怨就是黑盒交付,无法满足智能驾驶全栈自研的需求。不久前,Mobileye对此也表态称未来将更加开放。

如果巨头在服务上拉齐,国产企业真正的竞争优势是什么呢?

目前来看,车企选择芯片供应商时主要参考五大维度:安全、算力、效率、成本、服务。

首先,安全不难理解,车企承担不起任何交通事故风险和召回成本。其次,算力被认为是评判芯片是否强大的关键指标之一,但只是一个粗暴的指标,有多大算力不等于能用多大算力,还取决于软件和算法能力,这就涉及到效率的维度。

另外,汽车零部件采购对于成本有着极高的敏感度,随着技术和产品越来越成熟,成本将在竞争中起到越来越重要的作用。最后,就是我们说的服务,能否即使响应需求、能否白盒交付,可能都会是车企考量的因素。

总之,竞争越激烈,客户越难满足。目前来看,国产芯片供应商还没有任何绝对优势,好在比赛刚刚开场不久,还有奋力一搏的机会。

03

国产芯片的突围之路

和汽车产业一样,芯片也寄托了中国科技强国的梦想。

对于这个梦想的追寻,可以追溯到20世纪50年代,半导体产业经历了颠沛流离的几十年,经历了谎言、骗局、挣扎。

今天来看,我国半导体产业已不是一片荒漠,甚至在某些领域已经取得了不错的成绩。

一片芯片的诞生,需要经历设计、生产、封测三大关键步骤。

图片来源:方证证券研究所

在设计环节,我国企业正在处于快速追赶的阶段,且实现一些实质性的突破,例如,在移动处理器方面,华为海思、紫光展锐已经进入世界前列;2016年6月,搭载了申威SW26010的神威·太湖之光拿下来全球超级计算机第一的位置。

但整体来讲,国产芯片主要实现了部分高端芯片的突破,以及部分中低端芯片的替代,在CPU、GPU、FPGA及存储芯片等领域,与国际巨头还是存在着较大的差距。

在封测领域,我国已经形成明显优势。根据Chip Insight统计,按照总部所在地划分,前十大委外封测公司中,中国台湾有五家,市占率为40.7%,中国大陆有三家,市占率为20%。

我国芯片产业链的最大短板在于制造环节,如果再往上游追溯,则是由于设备和材料外采受到制约、且自主支撑不足导致的。

生产芯片最重要的两种设备是光蚀机和光刻机,国内也企业也纷纷加入到这两种设备的研发当中。目前,光蚀机已经打破国际市场垄断,但光刻机还受制于人。

主要原因在于,一台顶级光刻机的核心零部件来自不同国家,例如,美国的光栅、德国的镜头、瑞典的轴承、法国的阀件等。

中国光刻机设备及核心部件、材料的采购,被一个叫做《瓦森纳协议》的条文牢牢限制。

《瓦森纳协定》全称为《关于常规武器与两用产品和技术出口控制的瓦瑟纳尔协定》,共有包括美国、日本、英国、俄罗斯等在内的40个成员国。

虽然《瓦森纳协定》规定,成员国自行决定是否发放敏感产品和技术的出口许可证,并在自愿基础上向其他成员国通报有关信息,但实际上完全受美国控制。

当前,全球最先进的EUV光刻机只有荷兰的ASML生产。早在2018年,中芯国际就曾向ASML订购了一台可以用于7nm以下制程芯片生产的EUV光刻机,但是由于美国方面的阻挠,荷兰政府一直未向ASML发放出口许可,导致这台EUV光刻机至今未向中芯国际交付。

中国并不是造不出光刻机,而是造不出高端光刻机。目前,上海微电子已经可以造出90nm制程的光刻机,并表示将在今年交付28nm光刻机。但这相比目前业界最领先的荷兰ASML公司的7nm、5nm EUV光刻机,相差几代产品的距离。

中国本土芯片制造企业产出规模相对较小,工艺水平也相对落后,而且许多生产用的关键原辅材料、工艺设备等依赖进口,竞争力较弱。

整体而言,中国半导体产业还没有很强,但也不是一穷二白。

但这并不影响国产芯片在汽车上率先突破,原因在于,相比手机、计算机等电子产品,汽车所用的芯片工艺要求没有那么高。

例如,现在高端手机的SoC芯片已经是5nm制程,而在汽车端,除了智能座舱、智能驾驶所需的AI芯片以外,多数汽车芯片只需要28nm制程就可以满足,这也是台积电忙着拓展28nm芯片生产线的原因。

已经有越来越多的芯片企业看到了这个曙光,且行动起来。


04

中国硅谷“东方芯港”

“硅谷”一词是由美国作者Don Hoefler在1971年创造的,它从1971年的1月11日开始被用于《每周商业》报纸电子新闻的一系列文章的题目──美国硅谷。

之所以名字当中有一个“硅”字,正是因为当地的企业多数是与半导体有关。

长期以来,硅谷一直代表着全球科技创新高地。

中国硅谷在哪?北上广深以及一众新一线城市都在蓄力争抢这个名号。

上海从来不缺乏野心也不隐藏野心。

华为遭到制裁后,半导体产业上至国家战略下至大众民情,都达到了一个空前的高度,誓要改变芯片卡脖子的局面。

2020年8月,国务院印发《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》,计划到2025年我国集成电路自给率要达到70%。

根据中国半导体行业协会公开的数据显示,2020年,我国芯片的自给率只有26.6%,其中汽车芯片的自给率更是低至5%。

上海闻风而动,2021年3月,上海临港新片区发布《集成电路产业专项规划(2021-2025)》,直接提出要建设世界级的“东方芯港”。

上海对于半导体产业的鼓励是真金白银的,2022年伊始,上海就送来了新一轮的补贴政策:

“上海将补贴本市集成电路装备材料重大项目投资的30%,支持金额最高达1亿元;对于EDA、基础软件、工业软件等项目投资给予30%的补贴,最高可达1亿元;30%的补贴政策也适用于流片,用于节点小于28纳米的芯片;此外,上海还为在上海就业的高技能半导体专业人士提供高达50万元的津贴。”

其实,不单单是上海,北京、天津、安徽、甘肃、山东、湖北、四川等地也陆续跟进并出台了产业发展政策。据不完全统计,已经有28个城市出台了针对集成电路产业的专项资金扶持政策。

这些扶持政策,覆盖了从研发、生产到企业运营等多个环节。

例如,流片作为集成电路设计产业的关键环节,在企业整体研发成本中占比较高,如对于应用于通信、人工智能、区块链等前沿科技的芯片,其流片成本在企业研发成本中的占比超过50%,对于传统领域的芯片设计企业流片在企业研发成本中的占比也高达近20%,因此多数城市的将流片补贴作为鼓励企业加大研发投入的重要手段,进行了重点支持。

除了研发环节之外,各地的扶持政策也渗透到企业的运营管理,包括减税、免税政策,高端人才补贴,用地、设备支持等。

整体来看,我国已经形成全方位的产业支持政策,为半导体产业发展提供了良好的产业环境。

政策之外,市场才是最大的驱动力。

连续两年,汽车产业面临严重的缺芯困境,也让一众国产芯片厂商看到了机会。翻阅国内芯片公司2021年半年报,多家芯片企业都流露出对于国产化替代的积极态度,逐步开展车规级芯片产品的布局。

与此同时,随着比亚迪半导体拆分独立上市,越来越多的车企也开始关注到汽车芯片的布局,头部车企已经开始行动。

2022年开年以来,已经有两个项目陆续敲定。

1月24日,广汽集团与中车时代成立合资公司,双方将围绕新能源汽车IGBT领域开展研发和应用,投资总额约为4.63亿元,总产能60万只/年。

1月27日,上汽集团宣布,将与上海微技术工业研究院开展战略合作,发起设立数十亿元规模的“国产汽车芯片专项基金”,共同推动车规级“中国芯”加快落地。

……

可以期待,2022年有关国产汽车芯片的布局会越来越多。

起风了,唯有努力前行。

-END-

参考文献:


声明:本文为OFweek维科号作者发布,不代表OFweek维科号立场。如有侵权或其他问题,请及时联系我们举报。
2
评论

评论

    相关阅读

    暂无数据

    赛博汽车

    11月爆文计划获奖作者...

    举报文章问题

    ×
    • 营销广告
    • 重复、旧闻
    • 格式问题
    • 低俗
    • 标题夸张
    • 与事实不符
    • 疑似抄袭
    • 我有话要说
    确定 取消

    举报评论问题

    ×
    • 淫秽色情
    • 营销广告
    • 恶意攻击谩骂
    • 我要吐槽
    确定 取消

    用户登录×

    请输入用户名/手机/邮箱

    请输入密码