半导体巨头齐聚汽车芯片市场,消费芯片转型汽车芯片门槛更低?

微观人 2022-09-29
4055 字丨阅读本文需 10 分钟

近日,一则消息的传出再次引起了大家对联发科的关注,作为全球数得上名字的半导体企业,联发科在最近半年时间确实有些低调,就在大家猜测联发科是否在酝酿新的手机旗舰芯片时,台湾工商时报的报道为我们揭开了联发科新业务的神秘面纱。

在自动驾驶及新能源汽车的市场持续大幅度增长后,车用芯片一直处于短缺状态,一方面是半导体芯片的产能受限于疫情等影响,减产状况频发,另一方面是车用芯片的需求猛增超出了多数半导体厂商的预料,而有能力供应高规格车用芯片的企业并不多,且基本不是主营业务。

在高性能车用芯片领域,主要的供应商是英特尔、英伟达、高通、AMD等半导体企业,可以看到基本上都是传统的半导体巨头,以传统的技术优势快速迭代进入车用芯片市场。当然,熟悉半导体市场的朋友应该发现了一个巨头的缺席——联发科。

联发科来了

作为全球半导体芯片供应量一直保持在前五,甚至一度进入前三的企业,多数非半导体行业的普通人对联发科的印象或许止步于手机上的天玑芯片,实际上联发科的半导体芯片业务范围极大,很多你用过的数码产品,上面的芯片或许就来自于联发科。

举个例子,一直蝉联TWS耳机销量第一宝座的AirPods,其使用的H系列芯片就来源于联发科旗下的子公司(顺便一提,全球畅销的山寨AirPods所使用的芯片也来自该公司)。联发科能够与高通扳手腕,靠的不仅仅是手机芯片,否则在那个联发科被完全压制的时间段,这家公司大概率已经凉凉,不太可能还投入巨资研发新一代的天玑系列芯片,从而扭转颓势。

随着在手机市场站稳脚跟,联发科自然是将主要力量放到了另一个增长迅速的市场——车用芯片。开头提到,随着新能源汽车和智能座舱的普及,加上自动驾驶、辅助驾驶等系统的运用,使得车用芯片数量猛增,根据预测,到2025年全球的车用芯片数量将增加到1285亿颗,较2022年增长200%以上。

仅2021年,车用芯片的全球市场规模就已经超过500亿美元,根据预测,在2027年时全球车用芯片市场规模将接近1000亿美元,如此庞大的市场,恐怕没有一个半导体厂商会不心动。

所以,联发科从五年前就开始布局车用芯片市场,并且在近期终于成功投产并获得了部分汽车厂商的合作,据报道,联发科的车用芯片已经打入欧洲和亚洲的汽车品牌供应链,已经进入量产出货阶段,并且将在2023年迎来出货量上的明显增长。

目前联发科在车用芯片领域的占比还十分有限,但是这个半导体芯片巨头的入场,显然会引起另外几家企业的警戒,这个本就不平静的市场,恐怕会再次迎来一次动荡。

从消费电子到汽车,需要面对哪些难点?

不难发现,近年消费电子产业链中,各大企业纷纷加速入局智能汽车行业,多家消费电子终端巨头宣布造车,供应链企业也开始布局汽车领域,转型Tier1或投资汽车代工。但在这样的趋势之下,汽车终端对供应链的高标准,对于整个电子产业链来说也是一次挑战。

以敦泰的IDC芯片产品为例,萧培宏表示,相比于消费类电子产品,车用IDC芯片在产品开发、生产制造(产能)、品质规格和市场推广这四个环节都有不同的难点需要克服。

首先是在产品开发上,车用产品在EMI & ESD所需要的标准,要远高于手机应用。同时,车载的大屏幕应用让车载芯片需要多颗(2或3颗)级联技术,这是手机IDC所不需要面对的问题。

而面对车载大屏应用对IDC的需求,从智能手机领域开始,其实也经历了一个技术迭代的过程。据萧培宏介绍,敦泰在业界最早开发出IDC芯片,最早将IDC技术应用在智能手机领域(一颗IDC芯片即可驱动手机屏幕)。通过对IDC级联技术的研发,敦泰IDC芯片的应用领域从智能手机扩展到平板电脑/笔记本电脑等中大尺寸屏幕上(两颗IDC芯片级联驱动平板/笔电等中大尺寸屏幕)。在面向汽车市场的应用开发时,敦泰将IDC芯片的两颗级联技术进一步开发到三颗级联用以支持更大屏幕。

在生产制造(产能)方面,与手机芯片的晶圆相比,车载芯片所需晶圆的电压规格要更高,需要特殊的产能。为解决这一问题,敦泰作为芯片原厂,与晶圆厂一同合作开发车用IDC芯片所用的晶圆,不断进行测试和调整直至产品量产。

另外,在过去很长时间中的缺芯潮中,由于车载芯片所需要的制程电压和制程工艺都相对特殊,而伴随着车载需求的大幅上升,令目前市场上车载芯片产品的产能还是较为紧张。因此能够获得芯片产能,特别是车规芯片所用到的晶圆产能,是芯片厂商稳定供货的强有力保证。

据了解,2021年晶圆缺货这一因素,推动着车载显示芯片开始从缺货的8英寸晶圆的DDIC转往12英寸晶圆所生产的IDC产品。而敦泰车载产品目前供应充足并出货持续攀升,制程部分主要产能来自12英寸先进晶圆产能来进行生产制造。

那么敦泰如何应对目前晶圆产能短缺和代工价格高涨的现状?萧培宏表示,汽车产品线高单价、客制化且生命周期长的特性,将有助于实践公司多元化产品线,提供长期且稳定的营收与获利来源,所以敦泰会通过一些积极的措施,如与晶圆厂签订相关协议等,来稳定车载产品所需的产能供给。

而在品质规格的环节上,车用芯片需要通过更为严格、长周期的验证,必须通过国际汽车电子协会的AECQ可靠度标准,以及符合零失效(Zero Defect)的供应链质量管理标准IATF16949规范。敦泰的车规芯片均已通过AEC-Q100认证,产品制程上符合IATF16949规范,为汽车客户提供稳定可靠的品质保障。

除此之外,在市场推广上,技术支持是芯片产品的重要竞争力之一。在客户应用阶段,萧培宏还表示敦泰拥有布局完整的工程服务团队,且在全国都有FAE团队可快速响应客户的需求,为客户提供从开发到量产的一条龙技术支持服务。

目前敦泰的车规级IDC已经成功导入全球汽车厂商,应用于玛莎拉蒂、富豪、丰田、日产、现代、上汽、吉利、比亚迪、东风、长城、长安等知名汽车品牌车型。

总而言之,芯片公司从消费电子进入到汽车领域,需要本身过硬的实力,而这里的“实力”包括在产品上满足车载应用的需求,通过严格的可靠性、稳定性测试;同时在产能上,还需要与晶圆代工厂有良好的合作,在保证产品达到车规级要求的同时,还要拿到相应的产能供应;在市场上,通过提供更完善的技术支持服务,提升产品的“软竞争力”。

“芯荒”在两到三年之内难有质的改变

“未来智能驾驶中美会成为最主要博弈的两方”,但在那一天到来之前,国产芯片厂商和整个汽车供应链还需越过一道道难关。

自 2020 以来,“芯荒”始终是摆在汽车供应链面前一大难题,“在未来 2-3 年内,这种境况都很难有质的改变。”杨宇欣说道。

一方面,MCU 芯片的需求量还在暴增,另一方面,MCU 所依赖的成熟工艺节点的车规产线,除了中国以外全球范围内都没有扩产计划。

基于此,杨宇欣认为,未来成熟工艺节点的车规产线扩产的机会在中国,会有一系列国内本土的芯片设计企业成长起来跟本土的汽车生产企业配合。

不过,对国内芯片供应商来说,受地缘政治的影响,美国政府对英伟达的限制以及芯片法案的发布都对国内芯片行业笼罩了一层阴霾。

“大家突然发现脑子上多了一把刀”,杨宇欣说道,尽管举刀人表示不会放下,但这种悬而未定的状态使得整个行业惴惴不安。

据透露,在得知美国限制对华出售 AI 芯片后,黑芝麻智能密集接到了大量客户的电话,加紧项目推进,甚至是车企集团领导也在过问汽车大算力芯片和核心计算芯片国产化替代的进程。

在杨宇欣看来,美国政府的限制短期来看不会产生质的影响,但这种限制正催促产业加快实现国产替代,找到解决方案的备份。

“这给国内汽车芯片半导体产业敲了一个警钟,限制只会越来越多。”杨宇欣说道。

L3+自动驾驶算力需求将超1000 TOPS

2019 年特斯拉推出自动驾驶HW3.0芯片时,最高算力达到144TOPS(每秒1万亿次定点计算),让很多车企意识到算力对智能汽车的重要性。随着自动驾驶不断加码,越来越多的车企也开始推出大算力平台。如新近发布的魏牌摩卡DHT-PHEV 激光雷达版,搭载高通Snapdragon Ride芯片,平台综合算力达到1440TOPS;蔚来ET7和威马M7采用英伟达Orin-X芯片,车载系统最大算力达到1016TOPS。

业界普遍认为,当前汽车所需算力可根据车内传感器采集到的数据量综合推算出来,L2级别的自动驾驶,计算能力大致需要10TOPS计算能力,L3需要100TOPS以上的算力,到L3+的算力级别已经上升到1000TOPS以上。

在此情况下,算力甚至开始成为评价一款车型的重要指标,也吸引了越来越多芯片厂商投入到算力比拼的战场当中。英伟达作为行业龙头,新推出的自动驾驶芯片Atlan,单颗芯片的算力达到1000TOPS,相比此前推出的自动驾驶芯片Orin,算力提升接近4倍。国内本土厂商黑芝麻发布的华山二号A1000,算力达到116Tops。地平线征程5可提供128TOPS等效算力。

车厂和芯片厂商之所以将芯片算力不断提高,自然与自动驾驶的加速落地密切相关。从PC时代到手机时代,再到汽车时代,计算平台始终围绕着实际场景需求不断演进,目前自动驾驶的使用场景,已由最早的自动泊车或高速巡航这样的单一场景,逐步转向多场景。这对芯片的算力提出了极大需求。

广汽研究院智能网联技术研发中心副主任梁伟强就指出:“芯片的集成化程度越来越高,算力越来越大,已经成为智能汽车向集中式架构发展的关键,对扩展智能驾驶场景、提升智慧座舱的交互体验至关重要。芯片的算力和集成度直接决定了电子电器架构的形态,从而决定了智能汽车的性能和表现。”

黑芝麻智能首席市场营销官杨宇欣也认为,应用需求定义下的智能驾驶需要智能底座,包括数据平台、创新的电子电气架构、强大的计算平台、成熟可靠的零部件、可快速迭代的软件,而芯片架构的创新是智能驾驶创新的基础之一。

2025年或是芯片上车的关键节点

从市场份额来看,在自动驾驶芯片领域国际厂商仍然占据绝对优势,英伟达、Mobileye、高通等的市占率超过90%,但是也有一批新兴企业开始受到业界关注,逐渐发展起来。如日前比亚迪便与地平线达成定点合作,将在比亚迪部分车型上搭载征程5,打造行泊一体方案。黑芝麻智能亦与江淮汽车达成平台级战略合作,江汽旗下思皓品牌的多款量产车型将搭载黑芝麻智能华山二号A1000系列芯片。

对此,有专家指出,目前智能驾驶行业整体处于快速发展阶段,这为汽车芯片行业创造了大量机遇,也是国内本土企业进入市场的良机。中金公司预计,到2025年,高级别自动驾驶渗透率达到65.5%,智能驾驶芯片市场需求近1400万片。

杨宇欣认为,2025年或将是一个关键性的时间节点,企业的产品能否在此之前量产上车十分关键。因为车规级芯片对可靠性、安全性、稳定性都有着严苛的要求,一款产品往往需要经过两三年的认证才能进入汽车供应链,且一旦进入,芯片企业与整车企业之间又会形成强绑定的供应链关系。当前,智能驾驶正处于发展的初驶阶段,车企与自动驾驶的供应链之间尚未形成强绑定关系。这是一个难得的时间窗口期。企业应该抓住这样的机会。一旦错过,被别的企业抢占先机,再想打入难度将会倍增。

黑芝麻智能产品总监王治中则强调,企业在做产品时应当重视车规级的芯片开发与测试认证。大算力芯片的开发本就极为复杂,车规级芯片更是需要经过复杂的测试认证流程,关键技术涉及先进封装、安全机制、核心IP、隔离技术、多芯片高速、低延时互联架构技术等,实现大算力车规芯片的量产上车将是一个长期的过程。

文章来源: 雷科技,电子发烧友,钛媒体APP,中国电子报

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