汽車芯片供應(yīng)短缺，映射汽車芯片“自主替代”路

2020年，地球在“感冒”，全世界跟著一起發(fā)燒。現(xiàn)在新冠疫情所引發(fā)的產(chǎn)業(yè)震蕩的漣漪，再一次燒到了汽車行業(yè)，而這一次的問題則是“芯片荒”。

12月初，很多人都注意到這樣一條消息：上汽大眾和一汽大眾的部分車型產(chǎn)線面臨停產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，其主要原因就是某些汽車芯片的供應(yīng)短缺。

目前，短缺汽車芯片的元件主要是ESP（電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)）和ECU（發(fā)動(dòng)機(jī)控制器）這兩個(gè)模塊。沒有這些關(guān)鍵零部件，汽車整車就沒有辦法組裝下線，而提供這兩大芯片模塊的主要是全球兩大Tier1供應(yīng)商的大陸和博世集團(tuán)，現(xiàn)在為他們供貨的汽車半導(dǎo)體芯片上游廠商正在遭遇產(chǎn)能不足的問題。

根據(jù)大陸集團(tuán)的回復(fù)，盡管這些半導(dǎo)體廠商已經(jīng)在大力擴(kuò)充產(chǎn)能，但新增產(chǎn)能要在接下來6-9個(gè)月內(nèi)才能補(bǔ)上。

最近一年，我們頻繁看到關(guān)于芯片產(chǎn)業(yè)爭(zhēng)端的相關(guān)新聞，但大多是圍繞著手機(jī)CPU、顯卡GPU這些消費(fèi)類電子芯片展開，很難預(yù)料到汽車產(chǎn)業(yè)也會(huì)面臨這種“缺芯”困境。也許很多人可能會(huì)疑惑說：高端手機(jī)芯片我們生產(chǎn)不了，難道汽車芯片我們也造不出來嗎？

在回答這個(gè)問題之前，我們還是得看看這一回汽車芯片供應(yīng)鏈到底出了哪些問題？汽車芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)是什么？我國在汽車芯片自主替代上面有哪些機(jī)會(huì)？

計(jì)劃沒趕上變化：“芯片荒”是如何出現(xiàn)的？

想要了解汽車產(chǎn)業(yè)“芯片荒”的真相，可能先要回答這一問題：“為什么這些廠商要花6-9個(gè)月時(shí)間才能追趕上短缺的芯片產(chǎn)能？”

因?yàn)樵斐僧?dāng)前短缺的源頭就在于半年多前的新冠疫情在全球爆發(fā)之際，生產(chǎn)這些關(guān)鍵模塊的汽車半導(dǎo)體芯片廠商根據(jù)當(dāng)時(shí)的悲觀市場(chǎng)預(yù)期做出了相應(yīng)的減產(chǎn)計(jì)劃，而因?yàn)樯a(chǎn)備貨周期正好就是半年到一年之間的緣故，所以當(dāng)時(shí)的減產(chǎn)計(jì)劃現(xiàn)在開始發(fā)揮作用，并且短缺將一直延續(xù)到明年的一季度。

當(dāng)時(shí)，新冠疫情開始在全球蔓延，汽車芯片行業(yè)用了“至暗時(shí)刻”來形容整個(gè)產(chǎn)業(yè)受到的沖擊。而此前的2019年，全球包括輕型商用車在內(nèi)的汽車銷售下降5.6％至8140萬輛，傳遞到汽車半導(dǎo)體市場(chǎng)，其業(yè)績(jī)?cè)鲩L也下降了2.7％至384億美元。

汽車市場(chǎng)的不景氣，疊加新冠疫情的來勢(shì)洶洶，造成了第一季度汽車銷售的大幅下滑，使得整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)于2020年的預(yù)期也大幅下調(diào)?！芭c2019年相比，今年有可能下降25%”，這是Strategy Analytics公司一位產(chǎn)業(yè)分析師在當(dāng)時(shí)的估計(jì)。

緊接著，全球汽車制造廠商的大面積停產(chǎn)，更加堅(jiān)定了汽車半導(dǎo)體廠商的悲觀預(yù)期，因此，恩智浦、英飛凌、瑞薩、意法半導(dǎo)體ST等紛紛下調(diào)了后半年的車用半導(dǎo)體芯片和元器件的生產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)也放緩了投資擴(kuò)張的進(jìn)度。

另外一個(gè)意想不到的因素是，因?yàn)橐咔樵斐傻木蛹腋綦x和在線辦公，全球的消費(fèi)電子如電腦、平板和手機(jī)的需求大規(guī)模增長，從而也搶占了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更上游的晶圓產(chǎn)能。汽車芯片讓出來的晶圓產(chǎn)能自然也就被消費(fèi)電子的芯片廠商搶了過去，從而導(dǎo)致汽車芯片的交付周期再度被延長。此外，還有新冠感染導(dǎo)致的產(chǎn)線停工、意法半導(dǎo)體的工人罷工等因素疊加，導(dǎo)致一些型號(hào)的MCU和傳感器等元件供應(yīng)更為緊張。

但是這些機(jī)構(gòu)和廠商沒有預(yù)料到的是，中國不僅很快控制住了疫情，而且汽車銷量在下半年開始強(qiáng)勢(shì)恢復(fù)。有數(shù)據(jù)顯示，今年前十一個(gè)月，中國汽車銷量突破 2200 萬臺(tái)，與去年同期相比僅下滑3個(gè)百分點(diǎn)。

由于芯片供貨周期的滯后性，現(xiàn)在汽車生產(chǎn)所需要的零部件正是在疫情嚴(yán)重時(shí)下的訂單，而當(dāng)時(shí)對(duì)未來銷量悲觀的預(yù)估，導(dǎo)致訂單量不足，半導(dǎo)體廠商也同時(shí)下調(diào)了生產(chǎn)計(jì)劃，導(dǎo)致產(chǎn)能不足。而國內(nèi)眾多汽車廠商其實(shí)已經(jīng)早已注意到了芯片產(chǎn)能危機(jī)的問題，開始了提前囤貨，也導(dǎo)致了如今一些銷量龐大的車企“有心造車，無芯可用”的局面。

最近，恩智浦、英飛凌、瑞薩電子以及臺(tái)灣的MCU廠商都紛紛發(fā)布漲價(jià)函，宣布提價(jià)。而日本一家高端車載芯片廠商AKM在其工廠發(fā)生火災(zāi)后，其產(chǎn)品線價(jià)格都出現(xiàn)大幅上漲，某些緊缺芯片甚至出現(xiàn)60-80倍的漲幅。

因此，原本預(yù)期悲觀的半導(dǎo)體廠商將成為這次疫情影響下的最終贏家，不僅能夠獲得更多營收，還帶動(dòng)了二級(jí)市場(chǎng)的追捧，市值也迎來了顯著增長。

在2020年下半程，中國市場(chǎng)需求的強(qiáng)勁復(fù)蘇帶動(dòng)了全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的復(fù)蘇，然而因?yàn)槠囆酒a(chǎn)業(yè)回暖，最終受益的還是這些國外的汽車芯片巨頭。

格局穩(wěn)定、門檻高企：當(dāng)下的汽車芯片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

為什么我們國內(nèi)的汽車大廠必須嚴(yán)重依賴這些國外的Tier1供應(yīng)商和汽車芯片廠商呢？

這就要從整個(gè)汽車芯片產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)的格局來回答這一問題了。

隨著汽車智能化程度的提升，汽車芯片正在從原先占比不到整車成本的1%，上升到如今的35%左右，預(yù)計(jì)到2030年將增加到50%，一個(gè)以智能硬件為基礎(chǔ)、軟件定義汽車的時(shí)代正在到來。

智能汽車的發(fā)展推動(dòng)了汽車芯片全球市場(chǎng)的快速增長。以2019年為例，全球汽車芯片產(chǎn)業(yè)中歐洲汽車芯片產(chǎn)值達(dá)到150.88億美元，占比36.79%，位居第一，美國達(dá)133.87億美元，占比32.64%，日本達(dá)106.77億美元，占比26.03%。而中國汽車芯片實(shí)現(xiàn)的收入僅為10億美元左右，占比不到3%，差距可謂相差懸殊。

一個(gè)事實(shí)就是，中國目前生產(chǎn)了全球三分之一的汽車，但整車制造中95%的前裝芯片依賴進(jìn)口，80%的后裝超過依賴進(jìn)口，其中動(dòng)力系統(tǒng)、底盤控制和ADAS等關(guān)鍵芯片均被國外巨頭壟斷。

目前，在汽車芯片關(guān)鍵元器件上占據(jù)優(yōu)勢(shì)的廠商，仍然以歐洲的恩智浦、英飛凌、意法半導(dǎo)體，以及日本的瑞薩、美國德州儀器這些傳統(tǒng)汽車芯片巨頭為主。2019年，恩智浦、英飛凌、瑞薩、德州儀器和意法半導(dǎo)體仍保持在汽車芯片廠商的前5名，這五家占比合計(jì)達(dá)到全球市場(chǎng)份額50%。

汽車芯片產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模，與消費(fèi)電子芯片產(chǎn)業(yè)相比，雖然并不是很大，但其進(jìn)入的門檻卻并不低。究其原因在于，相較于消費(fèi)級(jí)電子芯片，汽車芯片對(duì)于可靠性和安全性和長效性上的要求更高，我國自主替代的難度也就更大。

第一，相比較消費(fèi)類芯片，汽車芯片所處的應(yīng)用環(huán)境更加惡劣，汽車芯片所要達(dá)到的極端環(huán)境要求的性能可靠性要求更高。

第二，因?yàn)樯婕捌嚨鸟{駛安全，汽車芯片對(duì)于運(yùn)行穩(wěn)定性要求極高，抗干擾性能也非常高，在運(yùn)行中不允許出現(xiàn)任何失誤。

第三，一輛汽車的設(shè)計(jì)壽命都在15年或50萬公里左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于消費(fèi)電子的壽命時(shí)長，因此對(duì)于汽車芯片的設(shè)計(jì)使用壽命的要求也更長，故障率更低。其中零公里故障率是考驗(yàn)汽車廠商的核心指標(biāo)，汽車廠商對(duì)于芯片故障率的基本要求是在PPM（百萬分之一）級(jí)別，大部分要達(dá)到PPB（十億分之一）級(jí)別，而消費(fèi)類芯片故障率要求僅為百萬分之兩百。

第四，車規(guī)級(jí)芯片還要在大規(guī)模量產(chǎn)時(shí)保證產(chǎn)品的一致性，對(duì)于良品率控制和產(chǎn)品溯源管理要求都非常高。

最后，汽車芯片要有長期有效的供貨周期，供應(yīng)鏈可靠穩(wěn)定，才能全生命周期地支持整車廠的供應(yīng)鏈需求。換句話說，就是整車廠對(duì)于芯片廠商的替換成本極高，合作周期長，不會(huì)輕易替換傳統(tǒng)的汽車芯片供應(yīng)商。

所以，新進(jìn)入汽車芯片研發(fā)和生產(chǎn)的廠商，既要在技術(shù)上跨越車規(guī)級(jí)芯片標(biāo)準(zhǔn)的要求，也要在良率、成本控制和能耗等因素上做好優(yōu)化控制，最終還要在供應(yīng)鏈穩(wěn)定性和可量產(chǎn)規(guī)模等方面贏得整車廠商的認(rèn)可。

因此，在汽車的主控芯片（ECU、IGBT等）領(lǐng)域，老牌汽車芯片巨頭將在未來持續(xù)保持其領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。面對(duì)汽車芯片產(chǎn)業(yè)如此高標(biāo)準(zhǔn)和高進(jìn)入門檻，以及早已形成的全球產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，汽車芯片的新入場(chǎng)者必須有足夠的耐心和充足的資金，以及新的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)，才可能沖破這些行業(yè)壁壘。

智能汽車時(shí)代到來，自主替代的一次追趕機(jī)會(huì)

雖然現(xiàn)在汽車芯片產(chǎn)業(yè)的主要市場(chǎng)掌握在少數(shù)這幾家老牌半導(dǎo)體廠商手中，但是隨著汽車電動(dòng)化和智能化趨勢(shì)的出現(xiàn)，越來越多的半導(dǎo)體廠商正在加入到汽車芯片的賽道當(dāng)中，同時(shí)，傳統(tǒng)汽車廠商、造成新勢(shì)力們以及Tier1供應(yīng)商們也都紛紛開始嘗試自研芯片或者與芯片廠商合作聯(lián)合研制。汽車芯片產(chǎn)業(yè)正在迎來一場(chǎng)變革的機(jī)會(huì)。

比如，像英特爾、高通、英偉達(dá)等消費(fèi)類電子芯片領(lǐng)域的巨頭，正在紛紛涉足車載芯片以及自動(dòng)駕駛芯片的開發(fā)。英特爾通過收購Mobileye公司，已經(jīng)進(jìn)入汽車的自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)，其推出的EyeQ芯片已經(jīng)應(yīng)用到全球5000萬輛汽車上面。英偉達(dá)在去年推出的自動(dòng)駕駛Orin芯片，可以覆蓋從L2到L5級(jí)的完全自動(dòng)駕駛汽車的開發(fā)，2022年將開始量產(chǎn)。

也許是受到特斯拉自研的高級(jí)別自動(dòng)駕駛FSD芯片的啟發(fā)和刺激，眾多整車廠都在以投資和合作研發(fā)的方式進(jìn)入汽車芯片領(lǐng)域，而國際芯片廠商也愿意主動(dòng)尋求也主機(jī)廠合作的機(jī)會(huì)。比如寶馬投資了AI芯片創(chuàng)業(yè)公司Graphcore，奧迪和三星合作，共同研發(fā)其自動(dòng)駕駛所需要的Exynos芯片等。

而作為“中間商”的Tier1供應(yīng)商，面對(duì)上下游廠商這種“眉來眼去”的直接合作態(tài)勢(shì)，也開始向上游智能駕駛芯片及關(guān)鍵元件的研發(fā)上。比如，博世研發(fā)了自動(dòng)駕駛所需的包括攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等全部的傳感器，其中成為全球毫米波雷達(dá)最大的供應(yīng)商。另外，博世在MEMS、功率半導(dǎo)體、碳化硅MOSFET芯片技術(shù)領(lǐng)域也有領(lǐng)先布局。

這一輪汽車智能化的變革，有一個(gè)核心特征就是強(qiáng)調(diào)“軟件定義汽車”，也就是通過少數(shù)核心智能駕駛芯片Soc來替代原本的汽車電子電氣的芯片架構(gòu)，盡可能將硬件的控制交由軟件來控制。比如，大眾此前就宣布，要將每輛大眾汽車的ECU數(shù)量從原來的70個(gè)減少到3個(gè)，然后自己開發(fā)所有的軟件。

這一趨勢(shì)意味著整車廠對(duì)原初汽車供應(yīng)鏈的依賴程度將極大降低，而是更為看重高端高性能芯片以及建立其上的軟件系統(tǒng)平臺(tái)所發(fā)揮的作用。這對(duì)于我國的汽車芯片產(chǎn)業(yè)來說，抓住這次汽車智能化變革的契機(jī)，從智能駕駛芯片和相關(guān)元件發(fā)力，做到一定程度的自主化替代，也同樣是有機(jī)會(huì)的。

在自動(dòng)駕駛的大趨勢(shì)下，國內(nèi)正在涌現(xiàn)出一批智能駕駛汽車芯片的廠商，包括地平線、芯馳科技、黑芝麻、華為等，而且已經(jīng)陸續(xù)有一批國產(chǎn)車規(guī)級(jí)芯片問世。

比如，去年8月，地平線發(fā)布了中國首款車規(guī)級(jí)AI芯片——征程二代Journey 2，在今年的CES上，地平線正式發(fā)布了其Matrix2自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)，目前已能夠支持 L2至L4 等不同級(jí)別自動(dòng)駕駛的解決方案。

今年5月，芯馳科技對(duì)外發(fā)布三款車規(guī)級(jí)芯片——X9、V9、G9，提供針對(duì)汽車的協(xié)同一體化解決方案，包括智能座艙、智能駕駛、中央網(wǎng)關(guān)三大應(yīng)用，預(yù)計(jì)明年可以正式商用。

黑芝麻科技在6月份推出的華山二號(hào)芯片，采用的是臺(tái)積電16nm制程，支持車規(guī)級(jí)AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)和支持多項(xiàng)傳感器，是國內(nèi)能夠量產(chǎn)滿足L3、L4級(jí)別自動(dòng)駕駛的高性能車規(guī)級(jí)SoC。

華為也在今年9月推出了智能駕駛計(jì)算平臺(tái)MDC 610，作為一款面向L3、L4級(jí)別自動(dòng)駕駛的全新一代MDC，最近剛剛通過ASIL D級(jí)功能安全評(píng)估，在安全性上能夠滿足車規(guī)級(jí)安全要求。

對(duì)于中國的整車廠商和汽車芯片企業(yè)來說，直接切入到智能駕駛芯片的增量賽道，不用在傳統(tǒng)賽道上和老牌巨頭進(jìn)行拼體力、拼時(shí)間的死磕，正是我們進(jìn)行自主研發(fā)替代的一次追趕機(jī)會(huì)。

另外一個(gè)特征是在制作工藝上，傳統(tǒng)汽車芯片廠商都是采用自家工藝的IDM模式，其工藝較消費(fèi)類電子落后好幾代制程，因此他們?cè)陂_發(fā)先進(jìn)的自動(dòng)駕駛芯片上也必須開始采用代工廠Foundry模式。這使得我們?cè)谄囆酒纳a(chǎn)上，不必要過分追求先進(jìn)制程的工藝要求，在當(dāng)下美國對(duì)我國的芯片禁令的背景下，讓我們?nèi)匀挥袡C(jī)會(huì)在芯片的生產(chǎn)制造上，跟這些傳統(tǒng)大廠站在同一起跑線上了。

我們當(dāng)然也要清醒地認(rèn)識(shí)到，我國在車載芯片上的布局才剛剛開始。除了自動(dòng)駕駛芯片的彎道超車，我們?nèi)匀恍枰谲囈?guī)級(jí)主控芯片、功率芯片和傳感器的制造上長期投入，持續(xù)發(fā)力，同時(shí)在可靠性、安全性、量產(chǎn)交付等整體能力上與整車廠商建立起穩(wěn)定的合作生態(tài)。

所謂“遠(yuǎn)水解不了近渴”，現(xiàn)在國產(chǎn)芯片自主替代的嘗試自然不可能在短期內(nèi)解決汽車廠商的進(jìn)口芯片依賴問題。不過，現(xiàn)在由于這一次“芯片荒”的出現(xiàn)，更加印證了我國要在汽車芯片產(chǎn)業(yè)上實(shí)現(xiàn)自主替代和超越的緊迫性。

責(zé)任編輯：PSY