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大众缺芯:汽车“红海”谁主沉浮
2021-01-28 17:01
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中国战略新兴产业融媒体记者   陈雯
  2020年岁末寒风凛冽,车市则一如既往地火热。本应是销售的旺季,长期霸占中国汽车销量排行榜的南北大众——上海大众和一汽大众却在芯片领域吃了闭门羹,甚至有陷入停产的危险。汽车芯片的短缺,真的让中国汽车制造业面临危机了吗?
  提及汽车芯片,就不得不提及新能源汽车和人工驾驶,因为芯片在这个舞台才能发挥更强的算力。在特斯拉CEO埃隆·马斯克获得世界首富头衔的当下,智能电动汽车正搅动着整个全球汽车市场的格局,前景大好。
  如若拥有汽车芯片技术,在汽车行业未来赛道上胜算几何?
  01
  芯片卡脖?混淆的新概念
  你买车的时候会关心汽车用的是什么芯片吗?
  发动机、底盘、变速箱,才是传统意义上的汽车“三大件”,人们不太关心汽车芯片如何,因为它对于汽车安全性和驾驶体验的影响微乎其微。
  在汽车上,若需要内置一个控制系统,集成度不那么高的电路板也可以满足要求。电脑、手机相比于汽车,不仅“年纪”小周期短,而且体积小,才会对芯片有逼近极限的要求。
  消费类芯片在性能和便携性上有更高的要求,高端手机芯片制程已经到5纳米甚至更小。工艺能够达到这个标准的生产商,放在全球范围内也是屈指可数,其关键技术一旦被限制,产品便成绝唱。为了在实现复杂算法的同时保证产品的便携性,中国手机芯片面临“卡脖子”困局,被制约的是越来越精湛的芯片工艺。
  汽车芯片产能不足,与手机芯片“卡脖子”问题并不完全相同。要理解这一点,还是先回到汽车芯片的功能。
  从车身动力总成,到车身控制、通信娱乐系统、安全辅助驾驶,每一个功能的实现背后都需要复杂的芯片组支撑。其中MCU(Micro Controller Unit,微控制单元)整合了功能模块如CPU、存储器、I/O端口、时钟、转换A/D、PWM等,以及SPI、I2C、ISP等数据传输接口,扮演着重要的角色。而目前最短缺的汽车芯片正是MCU。
  与消费级芯片追求小体积与低功耗不同,包括芯片在内的汽车零件,最重要的一点是“安全”。驾车高速行驶,可以不太舒服,但不容许存在任何安全隐患。就芯片而言,汽车芯片产品需通过集成电路硬件可靠性认证AEC-Q标准、软件可靠性认证CMMI标准,以及满足汽车电子功能安全标准ISO 26262等。一款芯片需要两年左右的时间才能完成这些车规级认证,光时间成本就足够让车企头疼了。
  尽管周期长、成本大,但汽车工业实际上并没有“卡脖子”困扰。汽车工业在百年发展中早已形成完备且复杂的供应体系,每一个零件的供应都有完整的全球链条,并不是那么容易就发生所谓“断供”危机的。对于车企来说,数万个零件几乎是不可能只靠整车厂自己完成的,所以构成车体的零部件大部分需要交给供应商和代工厂,汽车芯片生产也高度依靠全球合作。车规芯片的主流工艺是16纳米,更先进一些的是14纳米,这些制程的芯片目前国内能够量产,例如中芯国际,就是全球第四大纯晶圆代工厂。从供应链安全的角度上来说,汽车芯片产业链的大环境相对安全,生产工艺并不是汽车芯片断供的根本原因。
  更何况,汽车芯片带来的波动,还不足以震荡整个汽车市场。即使近些年来新能源车兴起,其对应的“三大件”变成了电机、电池、电控系统,其中电控系理论上确实可以由芯片控制,但这里的芯片也并不是影响汽车的关键因素,更不能算是影响整个产业链的关键零件。也就是说,虽然新能源车、自动驾驶等技术有了突破,汽车芯片的概念随之发酵,但就汽车芯片的应用情况来看,走得还并不算太远。
  02
  突破行业壁垒?并不容易
  但大众汽车芯片的断供事件又确确实实发生了。
  最开始,是一汽大众和上汽大众传出消息,汽车生产受到影响。随后,德国车企也发出预警,称将于2021年第一季度减少在中国、欧洲和北美的汽车产量。
  大众方面的回复是,一切都在可控的范围内,也会密切关注事态发展。目前看来,南北大众的部分工厂和个别车型已经调整了生产计划,降低生产或者短期内暂停生产。
  这次的危机与产能规划有关,汽车芯片其实一直在与其他电子消费品“抢”产能。新冠肺炎疫情影响下,晶圆厂和封测厂宣布停产、意法半导体公司罢工等事件最终造成全球半导体的严重短缺。本来中国汽车厂家按照规划是不至于陷于如此境地,但在国内疫情相对稳定后,各类消费消费快速复苏,对车辆的需求也异常旺盛,这才暴露出芯片供应不足、汽车产能受限的问题。
  2020年3月,汽车芯片大厂意法半导体(ST)公司宣布法国工厂因疫情而减产50%,到了11月5日,ST公司内部的三个主要工会又因为工人工资问题发起了罢工活动,让原本就不宽裕的产品供应雪上加霜。随着原材料、晶圆、代工、电源管理、被动器件甚至封测等供应吃紧再次加重,其他半导体企业也纷纷宣布涨价。
  因此,大众等汽车的芯片暂时断供,本质上是新冠肺炎疫情等各种因素影响下,芯片产能规划的问题。
  汽车芯片产能问题来自于芯片上游企业。
  争夺汽车芯片市场的企业大致可以分为四类:第一类是ST、恩智浦、瑞萨等传统汽车零件厂商,第二类是高通、英伟达等半导体行业的巨头,第三类是以特斯拉为代表的整车厂,第四类是国产芯片企业,如地平线、四维图新、兆易创新等芯片设计公司。
  中国有专门做汽车芯片的公司吗?
  实际上,是有的。只是其体量尚不足以与国际大厂相提并论。全球车规半导体的前几大厂商有ST、恩智浦,还有英飞凌、瑞萨电子、Microchip、三星、TI、Cypress等,这些大厂商的市场占有率接近九成,而且还在不断扩张。
  2019年,我国汽车用芯片进口率超90%,国产芯片厂商在全球汽车芯片行业中只有不到5%的份额,而且主要集中的是电源等非核心芯片领域。国产新势力的众多玩家基本都集中在软件算法为主的AI芯片或者低价值的MCU领域,几乎没有可直接挑战ST、瑞萨等巨头的实力选手。新入局者不仅要突破传统零配件巨头的商业闭环,还需要经历产品验证的超长周期,对资金链安全也不啻为一个艰巨的自我挑战。
  汽车对环境、可靠性、一致性、制造工艺等都有较高的要求,这些标准就像一道分水岭,划分着低端和高端、新玩家和老玩家。可以看出,汽车行业的壁垒相当森严,现有汽车半导体企业、零部件供应商、整车厂商已形成强绑定的供应链关系,对新进企业构成坚实的行业壁垒,一定程度上避免了行业的低端无序。但与此同时,若新入局者没有足够时间和资本的积累,则在场上很难有太多表现的机会。
  03
  汽车红海,谁主沉浮
  在加强汽车供应链上游的建设的同时,舆论也经常呼吁中国企业在国际浪潮中突出重围。但大众芯片断供这一消息,很难直接得出“汽车芯片即将实现国产替代”的结论。
  汽车智能化浪潮兴起以来,入局者纷纷有所动作,希望抢占新周期先机。在软件定义汽车的未来,软件、芯片、计算能力或许能够成为新的“三大件”。而电气化是汽车发展的另一大趋势,少了庞大复杂的发动机液压系统,新能源汽车大大减少了车身的重量和能量的消耗。
  就此观察汽车产业链的动态,能发现这片红海战场虽然沉沉浮浮,确实大有可为。
  恩智浦半导体2019年斥资17.6亿欧元收购Marvell的无线连接业务WiFi,藉由它进一步加强物联网,汽车和通信基础设施业务。
  英飞凌科技2020年4月份成功收购了美国芯片公司赛普拉斯,跻身汽车半导体供应商第一。
  高通、英特尔等传统消费电子芯片企业也顺势进入数字座舱领域,并为此带来了高算力的大核芯片。
  比亚迪亦早已进入工业MCU领域。2018年,其成功推出第一代8位车规级MCU芯片,现装车量超500万支,实现国产化零突破。在电池领域,比亚迪具备100%自主研发、设计和生产的能力。与特斯拉不同,比亚迪投身酸锂铁电池技术,这种电池600℃的时候依然稳定。在电池技术、品质、智能制造、生产效率等方面比亚迪可以说是业界标杆,未来或者也能有所突破。
  而特斯拉在电子电气和软件层面的优势,并不是偶然。从“油”到“电”的变革之路,特斯拉耀眼的辉煌也给中国造车新势力带来了曙光,新能源汽车行业获得了百年以来难得的弯道超车的机会,同样依然敲响了“弯道翻车”的警钟。
  汽车行业是一个高度综合的行业,其上游行业几乎囊括所有制造业——冶金、电子、化工,对于技术、资金、人员,以及供应体系的要求也都很高。现阶段我国总体宏观政策利好半导体产业,但汽车工业的发展不仅仅有汽车芯片。
  伴随汽车电动化、智能化、网联化程度的不断提高,汽车行业加速进入智能化时代。但车企转型需要自身有足够强的研发能力,需要和供应商博弈,更需要付出大量的人力物力财力和时间,才能真正在量产车上落地。所谓创新自研、垂直整合,就汽车行业而言做起来并不容易。互联网良莠不齐的“PPT造车”盛行,不少企业借着风口猛赚了一波福利,仅靠“芯片”二字就赚足了眼球,混淆视听。
  不管是传统汽车还是电动汽车,造车仍应保持敬畏之心,中国车企任重道远。
  END
  来源:《中国战略新兴产业》杂志2021年2月1日期
  编辑:艾丽
  审核:赵涵
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