近期新能源汽車股集體上漲
整體汽車市場勢頭良好
多家車企卻被曝出因汽車芯片短缺將停產的噩耗
從去年第四季度開始
NXP（恩智浦）率先發布漲價函
隨后瑞薩電子向客戶發送了一封產品提價通知
意法半導體等在內的汽車芯片生產企業相繼宣布漲價
南北大眾因芯片短缺
被曝部分車型面臨停產問題
今年1月福特、豐田、FCA、日產等國際汽車巨頭相繼表示
將在1月減少汽車產量
1月13日中汽協也表示
近期出現的芯片供應緊張問題
將在未來一段時間內對全球汽車生產造成一定影響
進而影響我國汽車產業運行的穩定性
此輪芯片短缺問題實際是前期風險的延續
也顯示出當前全球汽車芯片供應問題的嚴峻性
對于大多數人來說
可能從購買汽車到報廢
都沒有與車上的芯片打過照面
但它卻默默無聞的發揮著關鍵作用
在百舸爭流的汽車智能化浪潮中勇立潮頭
汽車芯片到底是什么？
真的有那么重要嗎？
我們國家造不出來嗎？
為什么又被卡脖子了？
這期我們一起來探討一下
汽車缺“芯”的危與機
上世紀80年代
吉利汽車董事長李書福對于汽車工業的理解是
“汽車，不過就是一張沙發加四個輪子。”
汽車發明直至20世紀60年代
汽車的控制都依靠機械
老一輩的司機都開過化油器的車子
機械器件雖然結構接單，質量穩定，但效率不高
所以發動機的電噴和直噴技術應運而生
可以通過電子信號去精準控制噴油器
隨著發動機上的傳感器越來越豐富
ECU（電子控制單元）出現來控制汽車各個部件的參數
坊間也叫它行車電腦
ECU 作為一個集成化的部件
它具備一定的信息運算能力
它的能力哪來的？
需要依靠集成電路
也就是我們今天說的汽車芯片
隨著特斯拉Model S的上市
讓業內第一次看到了智能化汽車的可能性
就有了后來華為王軍在華為Mate 40的發布會上
用“手機加四個輪子”這句話來形容現在及未來智能汽車的樣子
從“一張沙發加四個輪子”到“手機加四個輪子”
這兩句話的背后其實也反映了國內汽車產業近40年的技術變革
汽車產業已經從硬件主導轉變為
硬件為基礎，軟件為核心
軟硬件互補的時代
汽車行業的發展方向是智能化
智能汽車其實跟手機是一樣的
他們的組成都是：硬件傳感器+芯片控制+殼子
智能駕駛是未來汽車的競爭制高點
芯片對于智能汽車而言
就相當于人體的大腦
是智能駕駛的核心
那汽車芯片為何會出現全球供應不足的情況呢？
原因之一是近年來全球芯片行業產能投資相對保守
供需不平衡問題在新冠疫情前就已經有所表現
疫情爆發后業內對汽車整體產量的預期又是下降的
所以上游的供應鏈儲備也會相應調低
在5G技術發展推動之下
消費電子領域對芯片的需求卻是在快速增加
尤其是疫情帶來的居家辦公、在線學習、消費等需求
使2020年全球電腦出貨量達到2.75億臺
創下10年來最高增長
芯片產能遇到挑戰
搶占了部分汽車芯片的產能
消費電子訂單相對訂單多、利潤率也高
比起周期長、產業鏈復雜的車企訂單
更受廠商青睞
新冠疫情的二次爆發
導致很多工廠又停產了
ECU（電子控制單元）部件短缺
這次“缺芯事件”總結起來就是疫情加上汽車智能化的大躍進
導致的市場供需關系變化
不是人云亦云的技術封鎖、更不是貿易限制
只是簡單的產能不足
不過看到這里別開心
國內汽車芯片確實是被卡脖子了
ECU芯片市場成熟，工藝簡單，售價低廉
并不像高端手機的芯片一樣蘊含高端科技而被壟斷
我們進口的部分原因是出于成本考慮
但其他領域就不一樣了
業內普遍認為車企遭遇的芯片短缺問題
暴露出當前國內自主芯片研發不足的問題
所以技術壁壘還是造成零部件短缺的核心原因
就連一個看似不起眼的胎壓監測芯片
直至去年才由四維圖新旗下的杰發科技實現完全自主設計的國產量產
有的人就會說了
在消費和安防監控等領域
“中國芯”都有一席之地
只要計算能力夠用
我直接把手機芯片放在車上不就可以了嗎？
為啥還要專門的汽車芯片
這當然是不行的！
消費電子的芯片在開發階段主要考量性能、功耗、成本三個方面維度
而汽車芯片：穩定壓倒一切
非?？粗乜煽啃?、安全性和長效性
車規級芯片的生產標準和難度遠高于消費級
第一、工作環境更為惡劣
相比于消費芯片及一般工業芯片
汽車芯片的工作環境溫度范圍寬、高振動、多粉塵、多電磁干擾
第二、汽車產品的設計壽命更長
一般的汽車設計壽命都在 15 年或 20 萬公里左右
遠大于消費電子產品壽命要求
系統組成的部件和環節越多
對組成的部件的可靠性要求就越高
如何保持芯片的一致性、可靠性
是車規芯片首先要考慮的問題
第三、安全性和長效性
手機芯片死機了可以關機重啟
但是汽車芯片如果宕機了可能會造成嚴重的安全事故
所以對于功能安全和信息安全都有更高的要求
手機芯片的發展基本遵循摩爾定律
基本上一款芯片能滿足兩三年內的軟件系統性能需求即可
汽車的開發周期比較長
汽車芯片設計同樣要有前瞻性
第四、車規級芯片認證難度高、流程長
目前可靠性標注有兩個：
AEC-Q系列或者是質量管理標準ISO/TS16949
后者由于太過繁雜
比AEC-Q更加的嚴苛
而AEC-Q則是由克萊斯勒、通用、福特制定的標準
就像華為制定的5G標準一樣
規則制定者有更高的話語權
Mobileye用了整整8年才獲得第一張車企訂單
英偉達當前主力芯片Xavier的研發耗資達 20 億美元
一款芯片車規級的認證通常需要3-5年時間
進入車企供應鏈后一般擁有5-10年的供貨周期
汽車芯片種類相當龐雜
目前芯片在汽車中的應用包括應用處理器（MCU、ECU、ESP等）、功率半導體（IGBT）和車用傳感器等
隨著自動駕駛技術和汽車智能化的不斷提升
用于自動駕駛的智能計算芯片也開始逐步普及
目前國內汽車行業車用芯片自研率只有10%
另外90%的汽車芯片都必須依賴從國外進口
在先進傳感器、車載網絡、三電系統、底盤電控、
ADAS（高級駕駛輔助系統）、自動駕駛等關鍵系統芯片過度依賴進口
部分品種對進口依存度高達95%以上
更由于汽車芯片往往與汽車二級或一級零部件廠商對接
而基本不與整車廠商對接
因此國產替代的難度較其他領域更大
目前整車企業對于中國芯片企業的態度總結為九個字
“不能用、不敢用、不好用”
中國本土芯片公司的技術水平與國際差距至少有三年
曾經，汽車芯片市場由于市場規模有限
是一個非常小眾的市場
鮮有外來的入局者
幾十年來一直被恩智浦、德州儀器、瑞薩半導體等汽車芯片老巨頭所壟斷
隨著汽車電子系統市場規模逐年擴大
汽車智能化的迅速發展
對芯片處理數據的能力提出了更高要求
汽車芯片領域大變局也為更多新企業帶來機會
新老玩家也紛紛入局自動駕駛芯片領域
目前就企業布局來看，汽車芯片呈現多方角逐的局面
大致可分為可以分為以恩智浦、德州儀器為主的傳統汽車芯片廠商
以英特爾、高通、英偉達等為代表的老牌電子消費類芯片公司
以特斯拉、蔚來為代表的造車新勢力
以及以地平線、芯馳科技、寒武紀為代表的AI芯片初創公司
三大巨頭之首英偉達常年保持70%的市場占有率
高通也在在SoC（集成芯片）市場占有率常年高居第一
已與眾多車企達成了合作關系
恩智浦等汽車芯片制造商主打的產品是汽車功能的微控制器（MCU）
目前國內只有特斯拉在汽車芯片上做到了自研
大多造車新勢力都只能選用英偉達、Mobileye提供的芯片
比如蔚來、理想用的是英特爾子公司Mobileye的EyeQ4芯片
小鵬用的是英偉達Xavier芯片
新能源汽車是這樣
其他傳統車企更不用說
各車企裝配的ECU（電子控制單元）和ESP（電子穩定系統）
主要由大陸集團和博世兩大供應商巨頭供應
汽車芯片是我國的薄弱產業
越是高端車型，汽車芯片的使用量越高
但就如美國利用芯片制裁華為一樣
沒有掌握核心技術的車企始終是處于被動的
舉個例子，Mobileye與主機廠合作
提供的是將芯片和算法捆綁在一起的軟硬一體化方案
這種方案對于不想投入過多成本研發AI的車企而言確實很好
因為不用操心算法
可對于那些迭代迅速的造車新勢力而言卻很不友好
因為對已經安裝在量產車上的芯片
Mobileye是不會去專門做算法迭代的
車企自己也不能根據實際需求改寫算法
擺在主機廠面前的只有三條路
要么忍氣吞聲；
要么就跟小鵬一樣選擇更為開放的供應商（費用會相對高些）
要么就跟特斯拉一樣選擇自研
自研可以不受制于供應商
還能大幅降低成本
自研芯片并不是那么的簡單
一方面投入的成本很高
需要穩定了現金流
另一方面對于人才需求極大
斷供危機之下
國內自研芯片的進度也開始被關注
中芯國際將會持續擴充產能
已與國家集成電路基金、亦莊國投三方成立合資公司
芯馳科技自研的16納米主流汽車芯片已于2019年10月流片
黑芝麻發布了智能駕駛芯片“華山二號”A1000和A1000L芯片
地平線的“征程2號”自動駕駛芯片已經應用于長安、奇瑞等自主品牌汽車上
出貨量已超過10萬個
華為基于自主設計的汽車芯片710A
以及自研的AI處理器Ascend910
推出了智能駕駛MDC平臺
百度也開發了“昆侖”和“鴻鵠”等AI芯片
四維圖新自主研發了32位MCU芯片
比亞迪、中車的車規級IGBT已經自研成功并實現規模量產
吉利控股的億咖通科技與安謀科技中國公司共同出資成立的芯擎科技
北汽集團與Imagination集團、翠微股份合資成立了北京核芯達科技
上汽與英飛凌成立了上汽英飛凌汽車功率半導體有限公司
零跑汽車與大華股份聯合研發AI自動駕駛芯片
蔚來正在規劃自主研發自動駕駛計算芯片
國產三四年就做到國際廠商三四十年的水平
這并不符合發展規律
還要從整體的系統去看自主替代的問題
只盯著一個主控芯片是不行的
先進入到車企的合作目錄里
形成一種定性的開發
慢慢滲透到核心的主控芯片
加強產業鏈上下游協同
促進行業標準統一
加強對海外及本土優質資源的并購整合
重點發展自動駕駛、車聯網等關鍵領域
將傳感器、自動駕駛等融合起來
充分發揮創新驅動作用，實現變道突破
我們的IC還是很有機會的
“芯片危機”只是一時
短缺難題或許能倒逼國產汽車芯片技術完善并推動生產
冰凍三尺非一日之寒
警惕畢其功于一役的投機思維
加強自主芯片研發實力
是長久而持續的一件事
而自主芯片廠商燃起的星星之火
乘著汽車“新四化”的東風
從單點突破到生態突圍
一定可以實現燎原之勢
