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前兩天的緊張局勢引發全球關注,也將大眾目光再次拉回半導體這個產業。2018年美國發起制裁后,我國在芯片領域下了大力氣、花了大功夫、投入巨額資金。
疊加最近新能源車的持續火熱,以及芯片供給仍然緊張的現狀,本文就想從車載芯片這個重要應用場景展開,看看目前芯片領域中,車載芯片這個細分領域的國產化程度如何,希望能給關注該領域的讀者一些有用的思考。
車載芯片,鏈條很長
在整車制造中,一輛新能源車要生產出來,所需要的芯片數量高達一千多顆。
車載芯片領域,上游供應鏈很長。
需求量大,供應商也多,但芯片供應仍然緊張。隨著新能源汽車發展按下加速鍵,這一窘況愈發明顯。
今年三四月,因為長三角疫情緣故,加上上海作為全國汽車生產制造中心,汽車各環節供應鏈一度緊張到難以供貨;而這其中,芯片供應可以說是頭號難題。事實上,自全球疫情開始后,缺芯焦慮一直縈繞在很多車企心頭。在缺芯的困難程度上還有分級,一般來說,制程越高難度越大,供應商本就少,疊加各種因素,缺芯問題暴露也不難理解。
既然芯片問題已成為車廠共識,加緊研發生產這一工作自然是排在頭號重要位置,國內車廠的意識已然覺醒,特別是造車新勢力,親身下場造芯的不在少數。
那么,這些國內的車載芯片生產商,目前進展如何?
這也是下文聚焦的重點。不過,在關注國產芯片生產商突圍進程之前,我們有必要簡單科普下目前車載芯片都涵蓋了哪些零部件。
根據天風證券(2.90 +0.00%,診股)報告,目前芯片從應用環節可以分為5大類:主控芯片、存儲芯片、功率芯片、模擬芯片、傳感器芯片。這些芯片分別應用于車身、儀表/信息娛樂系統、底盤/安全、動力總成和駕駛輔助系統等各個板塊。
1.主控型芯片
這是整車芯片中的核心。在過往,MCU(Motor Control Unit)電機控制單元是整車芯片的核心,不過隨著汽車智能化升級的需求,SoC異構集成則成為新趨勢。主控型芯片作為整個車載系統的大腦和核心,對軟件協同作業的要求高,特別是在高端線,現在車企高端線很多都是基于SoC技術的芯片,具體應用則包括智能座艙、自動駕駛的芯片。我們可以簡單直白地將SoC系統級芯片,理解為可以更好連接車內軟件和硬件系統的芯片。
當然,不同的應用對于芯片的工藝要求也不同,比如智能座艙芯片相比于自動駕駛芯片,對安全要求相對低一些,未來可能會朝小型化、集成化、高性能化的方向發展。網關芯片也是其中重要一環,作為車聯網實現云服務的重要一環,未來智能汽車的網關芯片不僅僅要包括以往網絡通訊總線的路由功能,還要作為車內大數據中樞,并參與到更多復雜功能的協同配合中。
2.存儲芯片
對于汽車來說,如果我們將之看作大號的智能消費電子產品,其實就很好理解存儲在其中占據的地位。目前車載市場中主要的存儲應用包括DRAM(DDR、LPDDR)和NAND(e.MMC和UFS等)。據天風證券統計,2022年全球存儲芯片的市場規模約為52億美元。
3.功率半導體
根據天風證券報告,今年以來,汽車半導體絕對值在增長,而從分類來看,其中功率半導體價值量增加幅度最大。這主要是基于電動化帶來的功率需求增長,由此帶上功率半導體需求和標準的提升。
4.模擬芯片
模擬芯片在整車應用很多,像是車身、儀表盤、底盤、ADAS(高級輔助駕駛系統)、動力總成(如發送機、變速器、離合器、動力系統相關零部件等等,主動是將動力從汽車傳遞到路面)等等。而在這些不同的應用中,模擬芯片主要可以分為信號鏈芯片和電源管理芯片兩大板塊。
在這里我們有必要解釋下,這么多應用場景,為什么模擬芯片可以簡單分為兩大類。這主要歸結于芯片的作用原理,無論應用場景如何,芯片功能有重合之處,比如信號鏈芯片,簡單說其功能,就是將汽車行駛過程中接收到的真實信號轉化為能夠被處理器接收的數字信號,如自動駕駛過程需要監測路況、距離、溫度等等,這些信號就需要信號鏈芯片。
所以,在整車制造中信號鏈芯片技術壁壘較高。目前市場熱度較高、規模較大的ADC就屬于模擬芯片中信號鏈芯片的一種,且還是“主力軍”。至于電源管理芯片,則是電動車中負責電能轉換、分配等跟電有關的芯片,重要性也是不言而喻。
5.傳感器芯片
說到連接器,能說的可就太多了。智能汽車上從車載攝像頭,到激光雷達、紅外、超聲波等傳感器,整車上傳感器芯片的重要性也是不證自明。并且,隨著汽車智能化程度的逐漸提升,傳感器芯片的要求和車企對其的期待也會與日俱增。
根據英飛凌預測,L2車需要的傳感器價值量為160美元,到L4、L5級別的汽車則提升到970美元。
從上文可以看出,整車涉及到的芯片數量和種類都十分之多,且彼此協作,這其中任何一環有問題,車輛都無法正常生產。
在上文我們也一再提到,隨著汽車智能化程度的逐漸增加,未來汽車芯片增量空間巨大。那么,這一廣闊的市場前景,國內廠家又能吃到多少市場紅利?
國內汽車芯片要突圍,困難不少
根據行業數據,目前汽車半導體配件中國產率只有3%-5%,歐美日韓一直把握著從整車到零部件生產的關鍵環節。
汽車行業的芯片之痛,不比這幾年“折磨”其他行業的痛少,甚至更甚。根據三林走訪新能源汽車門店,目前新能源車品牌普遍存在交付難題,以比亞迪(329.11 +0.71%,診股)DM-i混動為例,據三林了解,交付時間已經排到明年。
從未來發展來看,隨著汽車的電動化、車內的人機互聯(車聯網)、智能化這一發展趨勢來看,未來汽車半導體需求大幅度增長。
那么,既然整車所需要的芯片如此多,都有哪些企業正在為車廠供應?
從市場來看,我們可以明顯感受到目前的半導體供應,主要還是以國外為主,包括三星、臺積電、高通等半導體領域的老牌強企業。從競爭上來看,國內企業想把國產半導體發展起來,面臨的競爭壓力并不小。
那么,我們不妨以上文的分類為例,看看目前國產芯片在其中的份額。囿于篇幅和芯片應用場景之多、數量之廣,下文我們將以自動駕駛、智能座艙等幾個主要的應用場景為主。
1.自動駕駛芯片
在自動駕駛領域,目前車廠主要依賴英偉達以及背靠英特爾的Mobileye這兩大供應商,以國內電動車品牌為例,智己和蔚來用的是英偉達的芯片,廣汽、極氪用的則是Mobileye。在這兩者之外,第二梯隊則有德州儀器、高通、華為海思、地平線等廠商,華為用的就是自研的SoC芯片(麒麟990A)。
在全球普遍缺芯的影響下,以及疊加地緣政治因素,為避免出現芯片供應問題,目前地平線、黑芝麻(3.26 +0.00%,診股)等國內廠商也開始進入國內車企的備選行列。
2.智能座艙
在智能座艙領域,高通的芯片在市場上占有絕對的話語權,三星、英特爾、瑞薩則緊隨其后。中低端車型則有恩智浦、德州儀器。
由于智能座艙對芯片要求之高,目前在制程升級和開發高算力產品方面具有顯著技術優勢的廠商,正把握著這一領域的核心位置。目前國外廠商在國內新興旗艦車型上,對于智能座艙芯片領域幾乎呈壟斷地位,市場份額高達 70-80%。
3.車規級芯片
上文三林介紹了SoC芯片的應用前景廣闊,不過雖然SoC性能好,但MCU目前在市場上的應用仍然是主流,且MCU內部還有等級分層。
2020年全球汽車MCU市場規模約70億美元,其中Renesas、NXP、Infineon、TI和Microchip五大廠商合計市占率達86.6%,市場高度集中。令人感到遺憾的是,當前車規級芯片的國產化率很低,90%超過國外進口,關鍵核心芯片全部被國外壟斷。
整體來看,目前車載芯片領域主要仍然被國外廠商占據。
芯片是一個成本高、周期長、壁壘高的行業,雷軍就曾說過“芯片行業10億起步,10年結果”。
芯片設計出來一般還需要2-3年時間完成車規認證,才能進入整車廠供應鏈,一旦進入之后能擁有長達5-10年的供貨周期。
過往,汽車制造囿于安全、成型的供應鏈、利益等等問題,短期內很難更換供應商。國外企業積累深厚,國內一時間難以趕上也在情理之中,新的供應商想要進入頭部車企的供應商名單,往往不是那么容易的事情,加之全球巨頭寡頭壟斷明顯,國內企業技術劣勢難以補齊。
在面臨缺芯難題之下,行業內卻出現一股哄抬價格的現象,而不是真刀真槍拿實力,這一現象不免讓人失望,也難怪一些新勢力的負責人發朋友圈痛批這一現象。
尾聲
據AFS統計數據,由于芯片短缺,2021年全球汽車市場累計減產約1020萬輛,其中亞洲是減產重災區,僅中國就減產了198.2萬輛,給行業帶來了不可估量的損失。
在缺芯難題下,多家車企頻繁曝出減配事件,汽車芯片迎來了一波投資熱潮,諸多新能源造車也紛紛進入芯片市場,這不正是國內半導體企業拿下市場的絕佳時機么?
在行業缺芯難題下,哄抬價格只是一時的短視之舉,借此機會將已有實力發揮出來,加緊研發,才是車規級芯片一“芯”難求景象下的市場機遇。從目前智能汽車的市場供應來看,缺芯問題還在長久而持續的存在,芯片“國產替代化”找到了最大的突破口。
作為難得的有機會提供完整供應鏈系統的原材料產國,產業鏈也相對完整的供給平衡型市場,國內汽車產業其實有機會在新能源市場實現自給自足。好在行情緊張之下,哄抬價格也只是一部分短視者的選擇,這條路上不乏優勢的行業堅守者,囿于篇幅本文不多贅述,三林將在下一篇早科技專欄中為大家重點介紹這些企業。
關鍵詞: 國產車在芯片 新能源汽車 全國汽車生產制造中心 汽車行業供應鏈緊張