电动汽车行业崛起,芯片价格“雪崩”,轻量化趋势下国产如何突破?

车评速递 2022-08-19

电动汽车轻量化新能源汽车

4283 字丨阅读本文需 10 分钟

最近一段时间,已经紧缺近两年的芯片再一次成为市场关注的焦点。

8月9日,美国总统拜登签署了《2022芯片和科学法案》,将提供527亿美元的资金补贴美国半导体产业。但在英伟达、美光科技等芯片企业财报预警和行业不振的预期下,法案并未刺激美国芯片股的市场表现,当日,美股芯片股集体大跌。

3天后的8月12日,美国商务部发布公告,称出于国家安全考虑,将用于3纳米及以下芯片设计的EDA软件和能承受高温高电压的第四代半导体材料氧化镓和金刚石等4项技术,纳入新的出口管制。

EDA软件受限被视为美国对中国先进制程芯片卡死的体现,而氧化镓和金刚石衬底是第四代半导体材料,包括新势力车企即将量产的800V快充技术的功率器件就需要用到氧化镓。

另一方面,在全球最大需求端的中国市场,此前一度暴涨的一些车规级芯片从6月价格开始“跳水”,至7月底市场价格较高点下滑超过8成。

《2022芯片和科学法案》中,明确禁止受益公司10年内在中国扩大生产和投资比28纳米更先进的芯片。28纳米是传统制程和先进制程的分界标志,在高端智能化电动汽车上,7纳米、16纳米的先进制程芯片已开始广泛用于智能座舱和智能驾驶。

现在市场需要回答的是,芯片荒是否真正已经缓解?在已经开始爆增的中国新能源汽车市场,车企是否还在缺芯?

1、天价车规芯片价格骤降背后

意法半导体(ST)的L9369-TR是博世ESP(电子稳定程序)系统的一种核心芯片,在7月底,这个芯片价格一片已经不到700元,从去年9月份开始,其很长一段时间的价格在3500元的高位。博世在汽车ESP系统国内的市场份额大约70%。

“L9369-TR是非常特殊的车控芯片,去年在现货市场曾经涨到过一片5000元,主要原因是ST的封装和测试大都在马来西亚,去年8月马来西亚遭遇疫情,L9369这条产线遭到了毁灭性的停产,除了L9369,还有L9301-TR等类似型号的芯片,之前价格都比较便宜,但之后都上涨了数千倍,因为所有的汽车底盘控制都需要这种小的MCU(微控制单元)去做控制。在马来西亚疫情缓解和ST产能恢复之后,这些芯片的供应慢慢得到缓解,人为囤货的现象也少了。”北京一家车企采购负责人向第一电动解释了L9369-TR的价格变化。

有芯片供应商表示,自2022年开始,芯片的价格一直在波动,特别是5月份过后,部分芯片突然疯狂降价。在L9369-TR之外,ST旗下STM32F103C8T6的芯片7月底的售价为20元左右,此前该芯片的价格则维持在200元的价格。

芯片交付的周期也在提前,上述车企采购负责人表示,去年很多芯片厂的交付周期在52周,个别的甚至达700天。今年基本都在26周左右,一些供应充足且代理商库存较高的芯片,交付周期还能更早,“现在已经有一些代理催促我们提货了。”她说。

在消费电子市场,今年二季度以来,行业砍单(下单后削减订单量)消息层出不穷,多个种类芯片的价格下跌。有消息称,2022 年下半年消费电子需求前景普遍悲观。

上述车企采购负责人认为,去年疫情让很多人居家,购买了大量消费类电子产品,而晶圆厂原本预估消费类需求会疲软,在此背景下,消费类芯片普涨,但这是短暂的供需失衡,在提前消费了平板、电脑、手机之后,今年市场需求开始下滑,但晶圆厂看到去年市场的疯狂涨价又排了足够的产能,供需关系转为供大于求造成价格下滑,这是消费类芯片的价格逻辑。

中国信息通信研究院发布的数据显示,上半年中国智能手机出货量同比减少21.7%,降至1.34亿部。咨询公司科纳仕在一份报告中表示,预计全年出货量将明显低于3亿部,创2012年以来的最差表现。据市场调研机构Gartner数据,2022年第二季度全球PC出货量同比下降12.6%,创9年来最大跌幅。

近日举行的第十二届松山湖中国IC创新高峰论坛期间对此进行了探讨。芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民指出,目前芯片领域的存量市场出现发展瓶颈,但值得关注三个增量市场:新能源汽车和智慧出行,新能源和储能,工业元宇宙。尤其电动汽车行业的发展,有望令中国在相关产业得到换道超车的发展机遇。

虽然目前行业基于视觉方案、电气架构、底盘模式等都在积极尝试探索,尚未有明确定论,但部分场景下,中国厂商已经具备了领先能力,产业角色的重新分工也正带来新的成长空间。

2、视觉方案的落脚

谈到自动驾驶,目前备受关注的就是视觉方案的演进和应用进展。

瑞芯微电子高级副总裁陈锋认为,特斯拉早前的Model 2系列产品中,采用的是视觉+毫米波解决方案,但由于特斯拉想要更快迭代,若仅采用视觉方案可以实现这个目标。“等FSD(完全主动驾驶)方案演进后,我觉得特斯拉还是会把激光雷达加进去。”

这一方面源于,在特定场景如途径转角时,激光雷达可以起到保护作用;另一方面激光雷达的方案成本也在快速降低。“我认为感知还是越全面越好,最主要是视觉,关键是成本。”他续称。

理论上说,单纯靠眼睛就可以在绝大多数场景把车开好。“现在人工智能的深度学习技术,实际上在学习人的能力。但人的能力是有限的,我认为机器学习基本上最终可以赶上人的能力。”他同时指出,在未来的无人驾驶条件,会比今天简单得多,综合这些内外因来看,纯视觉就可以是终极方案。

3、智驾域面临的难题

在走向完全自动驾驶的路途中,目前智驾域面临的问题在哪里?

李明所在公司是芯片应用方,他认为工具非常重要,也即芯片;其次是算力实现;第三是车厂量产经验。

“首先要重视工具链和生态的成熟度。”他认为,举例来说,英伟达Orin芯片之所以受自动驾驶开发者欢迎,更重要的原因在于工具链完善,可以支持多种算法运行。

基于此,也奠定了是否可以令算法快速升级,“必须快速迭代才能体验到互联网算力的优势,算力决定了相关功能是否可以实现。”李明表示,实现功能才能够推动生态形成。

最重要的是第三点,也即相关芯片是否有量产经验。“第一块芯片在第一个车型上非常难,但一旦量产就会成为事实标准。所以非常希望芯片业有志人士,尽快把芯片用到某款车型上去,用上去就是一个非常大的飞跃,可能是超越后来者重要的标准。”他强调,不能一味强调芯片的算力强大,实际上在某个功能上实现量产,才是真正巨大的优势。

目前在自动驾驶领域,应用度最广的就是英伟达Orin芯片。随着Chiplet概念兴起,这是否会加速推动国内在相关领域的芯片落地进程?

对此,芯原股份高级副总裁汪洋认为,5年内国内将会出现可以对标Orin芯片的产品。

这可以通过两条路径实现,其一是做单一芯片,其二是采用Chiplet方式达成。汪洋表示,根据目前与产业链探讨来看,从工艺、IP成熟度等方面,国内厂商已经有接近Orin的指标。而Chiplet由于可以采用异构集成的方式,那么可以快速得到支撑更多算力的方案。

根据戴伟民此前多次的分享,把计算和功能模块以Chiplet的方式单独做好车规验证工作,然后通过增加这些Chiplet来升级汽车芯片,可以大幅简化汽车芯片迭代时的设计工作和车规流程,同时增加汽车芯片的可靠性——因为几颗Chiplet同时失效的几率远远小于一颗汽车芯片失效的几率。

4、制程要求不高的汽车芯片也缺?

在何小鹏之前发布的微博中,提到一台智能汽车芯片需求量在5000颗以上,并且是价格便宜、性能要求不高的芯片。

按理来说,这类型汽车专用芯片对制程要求不高,一般22nm、28nm制程就能满足性能需求,而国内完全可以生产这些芯片。在汽车缺芯潮中,如果中国芯片能够顶上空缺,必然能获得很好的发展。但实际状况是,国内汽车芯片的自给率只有5%,依旧处于重度依赖外来芯片的状态。根据IC Insights的统计显示,2021年国内汽车芯片自给率只有5%。

为什么会出现这种情况,原因主要有2个。首先,车规级芯片虽然对性能要求不高,但对可靠性、安全性、环境适应的要求更高,验证周期相对较长,这就导致了前期研发验证的成本高昂。

但另一方面,普通车规级芯片的单价却不算高,以意法半导体的SPC5 系列MCU产品为例,单颗价格1元出头。高投入低收益,回本周期长,这就导致了国内芯片厂家不太愿意加入车规级芯片市场,反而更愿意加入投入较低但收益相对较高的消费级芯片市场。

另外,哪怕某家中国企业新造出了符合规格要求的芯片,车企也不一定会采用,而是会选择原有合作过的外国芯片企业。

因为合作过意味着车企对该供应商的供货能力进行过考察,确保该供应商能够提供足够的芯片,不会因为零件供货不足影响自身的生产进度。而供货能力正是老牌供应商的在行的地方,对车企来说,选择原有的供应商也是风险最低的操作。

国内没啥企业愿意造,造了也不一定有企业要,这就是国内车规级芯片的现状。久而久之,国外汽车芯片吃掉了国内市场的绝大多数份额,国内芯片走得非常艰难。

那这种情况会改变吗?

虽然缓慢,但是会改变。

在智能汽车时代,车辆对芯片的需求更多,单车芯片需求量从原来的200-300颗提升到1000颗以上,并且由于缺芯的影响,芯片价格也不断上涨。而这对于新进的芯片企业来说是好事情,这意味着收益会增加,这足以吸引一些中国芯片公司加入竞争当中。

实际上,在一些相对新的发展方向中,中国芯片就有着不错的表现。比如用于自动驾驶辅助的地平线征程5芯片,在2021年发布的时候官方就公布了上汽集团、长城汽车、理想集团、比亚迪等几家意向合作伙伴。现在征程5芯片已经完成了最后的验证,将于今年4季度正式量产上车。智能座舱方面,华为、全志科技的智能座舱芯片也有应用在国内在售车型上。

而在用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件中,中国品牌也有不错的发展。隶属于比亚迪集团的比亚迪半导体就有用IGBT、FRD、IPM、SiC这几类功率半导体的生产能力,并且广泛应用在比亚迪旗下的车型上。

在相对传统的领域中,中国品牌也有发力,兆易创新的车规级MCU产品已经流片并交给客户进行测试;比亚迪半导体的车规级8位MCU也从2018年开始量产,主要用于车灯、车内按键等地方,32位MCU则用于电动座椅、电动车窗、仪表盘灯区域。

另外,像复旦微电、芯海科技的车规级MCU也已经通过了ACE-Q100认证,并已实现批量出货。这就是变化的征兆,中国车企,也能用上自己的车规级芯片了。

5、底盘模式革命

在新的汽车革命中,无论是对芯片的需求,还是整车架构和产业链竞合都带来了新的发展思路。底盘模式也备受关注。

荣辉就指出,绝大部分人关注到的是无人驾驶和激光雷达等方面的变化,但其实没有被太大关注到的底盘,将为汽车行业带来巨变。

“底盘带来的变化,第一是车分家了,将来会有专业提供(通用)底盘的厂商,在上面扣什么壳子就是什么样的车;第二,采用同一个底盘,通用性增加了,整车成本就降低很多。”他进一步分析,传统的汽车底盘制造,涉及众多零部件、多条生产线和工艺的匹配,但如今采用一体式冲压底盘,可以很快完成。倘若按照特斯拉的一体式冲压底盘思路制造思路,底盘变成了三个零件,整体成本下降40%、重量下降10%。因此随着新的如CTC电池技术出现后,电池头部厂商也有能力开始布局底盘业务。

底盘模式变化带来的坏消息是,传统汽车人会因技术迭代而失去竞争力;但好消息是,目前这些新技术大多掌握在中国和美国手中,且中国的能力领先。这助推中国在汽车出口方面在持续加速度。“所以我们汽车人看到一个美好前景,是因为底盘变了。”荣辉续称。

基于这些新趋势来看,汽车产业链的传统发展逻辑改变,未来产业生态发展和竞合态势都将可能发生变化。如因底盘专业化后带来的新分工格局,会降低传统整车厂的竞争力。某种程度上看,这也是整车厂对于部分合作模式或合作对象态度谨慎的原因。

汽车电动化、智能化、网联化,和材料带来的轻量化等趋势。汽车新四化带来的变化是,让我们这一代看到朝气蓬勃、充满活力的万亿级市场。在这期间,新一代创业者大有可为。举例来说,比如传统汽车芯片需求量从500颗到了如今电动汽车的5000颗,这是一个十倍级别的产业机遇,无论从传统车厂、新软件技术商、主芯片厂商等环节,都会有锦绣的未来。

来源:21Tech,新车评,第一电动网

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