电车MAX

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2021-10-26

一辆车多少「芯片」谁说了算?

  1. 芯片
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作者:师弟

减产停工、先交付后补装、优先高配车型、黑市高价抢货...

这两年因为缺芯的问题,各汽车品牌厂商可谓是招数都使尽了,但还得一边抱着供应商的大腿、一边争取每个月能有个「好看的销量」。实在不行就把卖不出的新车,直接拆掉里面的芯片补到交不出去的车型上,整一招拆东墙补西墙。(开个玩笑)

行业发展催生芯片需求

事实上,现在绝大部分的汽车正在朝着新能源汽车和自动驾驶这两大方向发展。恰好这两个行业趋势也催生了对汽车半导体种类的多种需求,甚至是对性能的高要求。据可靠人士透露,在电动汽车的发展和自动驾驶辅助系统 (ADAS) 的带动下,汽车很可能成为未来十年增长量最快的半导体细分市场。

先来说新能源汽车对于芯片的需求,据了解,动力电池在整个电动汽车的成本中占了 40%。同时动力电池的安全性、性能和寿命是一个电动汽车的核心,所以动力电池自然也就少不了电池管理系统(BMS)的保护和监视,毕竟需要它实时监控电动汽车中每一块动力电池的性能。

之所以提及 BMS,是因为 BMS 成本约占动力电池模块成本的 10%,同时 BMS 所用的芯片是半导体厂商的研究之重,像 MCU、ADC、AFE、数字隔离器等;而且这些芯片基本被国际巨头公司垄断,如 TI、高通、ADI、Maxim 和英飞凌等占据很大的市场份额。

而除了电池之外,所有电机的「开关」也是重要的一环,如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金氧半场效晶体管(MOSFET)和碳化硅(SiC)等的功率半导体的用量也大幅增加。

简单的理解,IGBT 是决定了车辆的扭矩和最大输出功率等,影响着整个电动车性能的关键技术;MOSFET 大伙就都不陌生了,主要应用于汽车的低压用电器,如电动座椅调节、雨刷器等所用的直流电机、LED 照明、电池电路保护等应用。SiC 则主要用于制作功率器件,提升电能转换效率,像特斯拉 Model 3 便率先集成全碳化硅模块,其他一线车企也正规划着扩大碳化硅的应用。

再来看自动驾驶所带来的的芯片需求,在 ADAS 系统中,ADAS 芯片是核心元器件,直接决定系统的精准度与可靠性,其技术要求极高,全球市场主要被国外企业所占据。像英伟达和 Mobileye 可以说是这个领域的佼佼者,他们进入的较早,产品也领先其他企业,拿下了不少整车厂,占据了先机。

对主机厂来说,一旦认准一家芯片平台,将很难更换或者说迁移的成本会非常高。除了开发难度较大的 ADAS 芯片,技术难度没那么高的智能座舱芯片也成为厂商发力的点,在这其中,高通算是领头羊,截至 2020 年底,25 家顶级汽车制造商中已有 20 家选择高通骁龙汽车数字座舱平台。

总的来说,其实车规级芯片如果按照功能划分可以分为三类:第一类负责算力和处理,像用于自动驾驶感知和融合的 AI 芯片,用于发动机 / 底盘 / 车身控制的传统 MCU(电子控制单元),传统汽车平均每辆车用到 70 颗以上的 MCU 芯片,而每辆智能汽车有望采用超过 300 颗 MCU,并且随着功能的增多,还会继续增加;第二类负责功率转换,如上文提及的 IGBT 等功率器件;第三类是传感类芯片,用于自动驾驶各种雷达,以及气囊、胎压检测等等。

从刹车传感器到动力转向再到信息娱乐系统,汽车制造商几乎在汽车各部位都使用了芯片。据统计,传统汽车的芯片数量大约在 500-600 个左右,随着自动驾驶、新能源等功能的增加,现在大部分车型普遍装配的芯片数量至少也要 1,000-1,200 个了。而一些以智能为主打的车型,则需要的芯片数量更多。

福特内部人士透露,福克斯的燃油车通常使用大约 300 个芯片,而福特的一款新电动汽车最多需要使用 3,000 个芯片。

小鹏汽车董事长何小鹏此前曾表示,一辆车现在有差不多 1700 颗芯片,需要非常多的芯片。

国产芯片能否逆水乘舟

这波热潮也造成一大波追风者涌入。

据统计,仅 2020 年国内就新增 2.28 万家芯片企业,同比增长 195%。零跑、奇瑞、一汽、比亚迪、东风、北汽、上汽等车企,相继与芯片公司成立联合实验室,或直接成立合资公司。也有国产汽车芯片,改名换姓摇身变成进口商标,价格飙涨 4 倍。

这些疯狂也带出了行业乱象,行内人士表示,在缺芯潮中,一些「烂」芯片,有产能就能先生产一把,反正客户拿不到好的,无论好坏都要使用。反而是一些公司,产能紧张的时候,不一定能生存。

行业人士认为,国产汽车芯片只有大约两三年的时间窗口。而在这段时间中,国产汽车芯片需要加紧做好两件事:打磨优质的产品和本地化技术支持能力。

这在多年前,很多车企都在回避使用国产汽车芯片,因为太多缺陷问题,车企怕出事。

芯驰董事长张强表示,过去行业里认为国产芯片就是低端替代,价格比别人便宜一半,把低端国外产品替换掉。这种做法在现在已有改变,要用一颗芯片替代国外原有方案三颗芯片,不仅提高性能,还降低成本。

而本地化支持则是国产芯片需要做好的另一方面。外国芯片虽然硬件更成熟,但生态也更封闭,这造成国内车企无法开发定制化功能。而国产芯片,从产品定义起就与车企沟通,后续更留下很多可供车企开发的空间。

据上汽人士透露,苦心经营的结果是,地平线确实为车企所接纳,它的产品都是交钥匙的,无论算法还是功能,产品很务实。未来上汽打算把更多车型的自动驾驶芯片,从英伟达和德州仪器替换成地平线。

可以看出,现在一些国产芯片正在爬坡,但过几年之后,芯片产能扩产好了以后,大家生产恢复正常,相信新一阶段的竞争也会随之而来。那时候,全球芯片领头羊恩智浦的产品会从现在被爆炒的 500 元一颗,降回正常的 20 元一颗,国产芯片还能不能赢?会不会被毁约撕脸呢?

等潮水退去了,便知道摸鱼划水。

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