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汽车芯片战争(二)

发布时间:2022-03-17作者来源:萨科微浏览:575

华为的因素

 

徐直军认为,目前全球半导体供应紧张主要是美国制裁华为造成的。

 

4月份,华为轮值董事长徐直军在第16届全球分析师大会上表示,

由于美国对华为的制裁,破坏了半导体供应链的信任,大家都加大备货,应对不确定性,有的备货半年,甚至说越长越好,原来都是零库存,这就造成了恐慌性的备货,所以我说美国对华为制裁是造成供应恐慌的主要原因。

 

华为曾经是世界第三大芯片采购商,2020年华为在515禁令生效之前,突击下了很多订单,挤占了很多产能,2020年华为的年报显示,存货中的原材料相对于2019年增加了306.76亿元。

 

华为突击下单只造成了短暂的混乱,更重要的是华为在手机市场则引发了一系列效应,国产手机厂商们对华为的退场,自己有机会抢占华为空出来的市场,有着明确的预期。

 

机构调研结果显示,中国主要手机厂商向上游提交的预测计划平均相比2020年增长了近50%。

 

在这种混乱下,也难怪力积电董事长黄崇仁感叹,光是要解决5G、AI等新增的需求已经很难了,更何况是车用芯片。

 

恐慌、挤兑、投机

 

上述供需方面的问题已经让人头疼,如今在这些问题之上还有一层放大器——市场的情绪性因素,恐慌、挤兑、投机,加剧了缺芯潮。

 

多年来,全球半导体产业和汽车产业都在追求零库存,而如今缺货的恐慌放大了需求,市场上出现了多倍下单、长周期备货的现象,三个月、半年,甚至是更长的备货周期,恐慌性备货加剧了缺芯潮。

 

汽车供应链非常复杂,除了传统的Tier 1,还有大量的分销商甚至贸易商,导致下单过程复杂,一些半导体贸易商在过去三个月囤积了大量的MCU。

 

越是混乱,浑水摸鱼的乱象越多,一些炒家囤积居奇、漫天要价,从几倍到几十倍的涨价已经不稀奇,甚至围绕芯片已经开始出现违法犯罪行为,制造假芯片、偷盗芯片的事件频发,在中国香港甚至还发生了芯片抢劫。

 

除了上述因素,瑞萨、NXP、ST等厂商官方宣布涨价,也间接导致了市场上价格的进一步推高,助长了囤货现象。

 

 

 

随着汽车产业正在向数字化转型,汽车芯片的格局也将迎来大变化。

 

在传统燃油车中,MCU是车用芯片中价值占比较高的部分;如果是新能源汽车的话,功率半导体的占比较大;在未来,随着智能电动车的发展,也许各种高性能计算芯片将成为汽车芯片中价值[敏感词]的部分。

 

根据IHS Markit的数据,2020年全球汽车芯片的规模预计为380亿美元,在全球半导体市场中占比不到10%。

 

按功能分,汽车芯片可分为控制、计算类(MCU和AI芯片/GPU)、功率半导体、传感器和存储芯片等。

 

根据Gartner数据,在汽车半导体中,ASIC/ASSP占比33%;MCU和分立器件,分别占比17%和15%;光电子、传感器、模拟芯片分别占比10%、10%和7%;逻辑芯片和存储芯片占比最小,分别为5%和2%。

 

在车规级AI芯片领域,主要应用是自动驾驶和IVI,主要厂商是英伟达、Mobileye、高通、华为、地平线等厂商。AI芯片是汽车数字化的核心,是未来[敏感词]想象力的市场,在这个领域,我国并不算弱势。

 

功率器件,主要作用是变压、变流、交直流的变换等,传统燃油车一般使用低压MOSFET,这个规模每年大概在10亿美元左右,主要由外资厂商把控,国产厂商在这里几乎没有份额。电动车中则主要采用IGBT,中国在这个领域除了比亚迪等少数厂商,也是严重依赖进口。

 

传感器方面,以车载摄像头为例,来自Omdia的数据显示,2019年车载方向的图像传感器出货9400万个,平均一台车不到一个,并且用量[敏感词]的CIS芯片规格以100万-200万像素为主。

 

随着自动驾驶的发展,800万像素摄像头的上车以及单车摄像头的增加,这个领域将爆发巨大的潜力。

 

这次缺芯主要是电源管理IC和MCU。根据日经最近的统计数据显示,电源管理芯片和MCU的交货期最长,达到24-52周(半年到一年的交期)。

 

 

 

MCU,是本次汽车缺芯的重灾区,我们重点阐述一下。

 

MCU,微控制单元(Micro controller Unit),是将CPU的频率与规格做适当缩减,并将存储器(RAM和ROM)、各种模拟外设、数字外设、多种I/O和接口等集成在一片芯片上,形成芯片级的计算机。

 

根据IC Insights预测,2020年车用MCU的市场规模为65亿美元。

 

来自IHS的数据显示,在汽车MCU供应中,瑞萨占到了30%,全球7大供应商,瑞萨、恩智浦、英飞凌、赛普拉斯、德州仪器、Microchip、意法半导体,共占据98%的市场份额。

 

车规级MCU是个外资厂商高度垄断的市场,除了比亚迪等厂商,国产车规级MCU的份额几乎为0。

 

近年来,随着车内电子系统的增加,从车窗、雨刷、座椅,到引擎控制、自动驾驶等,都离不开MCU芯片,MCU负责实现功能的控制。

 

一辆车上使用的MCU从几十个到上百个不等,正常情况下,车用MCU的价格从零点几美元到十几美元的价格不等。当然了,随着MCU缺货愈演愈烈,现在的MCU已经成了理财产品,价格早已惊掉下巴。

 

在汽车上,MCU有5个主要的应用领域,分别为动力系统(燃油车的发动机、变速器,电动汽车的电控)、底盘与安全、车身电子、座舱IVI、ADAS。

 

以位数、处理能力,MCU可分为8位和32位,8位主要应用在车身电子上,如座椅、天窗、空调、钥匙等,处理能力要求不高;32位,多应用于底盘、动力、座舱多媒体等。

 

动力系统方面,燃油车发动机管理很复杂,需要经验的积累和大量的调教,以英飞凌等欧洲厂商为主,想要掌握技术的know-how比较困难;而电动汽车的动力主要是由电机控制,参数少很多,相对简单一些。

 

动力、底盘、自动驾驶等系统上采用的MCU,需要辅助系统层面实现ASIL-D的功能安全等级,这种级别的MCU研发周期一般长达4年,主要以外资芯片厂为主,而车身电子门槛相对较低,是国产供应商目前的主攻方向。

 

在生产制造上,车规级MCU型号多,制程多在40/45/65nm节点,这个制程的晶圆厂的产能建设成本大概在5亿美元左右,产线运营成本高,恩智浦、瑞萨等IDM自建产线的话也不能将产能填满,因此汽车IDM厂多采用委外代工策略,而做此类产品的代工厂可能就只有3-5家,如台积电、联电、格罗方德、三星等厂商。

 

2018年,比亚迪成功推出[敏感词]代8位车规级MCU芯片,实现国产化零突破。

 

据比亚迪半导体介绍,车规级MCU在功能性、安全性、可靠性等方面要求严苛,研发难度表现在四个方面:

 

工作温度-40℃~125/150℃

交付不良率0ppm

工作寿命大于15年

满足ISO26262功能安全等级要求

 

车规级MCU市场,具有研发周期长、设计门槛高、资金投入大和认证周期长等特点。MCU产品考验着厂商对CPU、存储、模拟等技术,以及对整车的理解,在安全性、可靠性方面需要经验和时间的积累。

 

比亚迪半导体认为,制约中国汽车半导体未来发展的恰恰是基础性器件,相对于国产厂商已经在布局的智能驾驶、智能座舱芯片,中国在基础性元器件方面更为弱势。

 

比亚迪半导体专注在基础性元器件,如功率器件、MCU、图像传感器等产品。

 

另外,比亚迪半导体MCU产品也在和国内的代工厂、封测厂紧密合作,明年合作的新产品将会出来,比亚迪希望把这条产业链打通,到明年,完成中国设计、中国制造的真正意义上的国产车规MCU。

 

 

 

在应对芯片短缺上,车企们可以说是各显神通。

 

AMD创始人有句经典名言“Real man have Fabs(真男人有自己的晶圆厂)”,车企们自主设计芯片已经不能引起关注了,车企有没有可能拥有一家晶圆厂开始成为人们更关心的问题。

 

特斯拉一度被金融时报曝出想要通过收购芯片厂来解决芯片短缺的问题,台媒还煞有介事地将特斯拉的目标锁定为旺宏六英寸厂。[敏感词]的消息是东京电子将拿下该晶圆厂,而不是特斯拉。

 

在应对现实问题上,特斯拉采用了务实的做法,选用了新供应商的MCU芯片,并开发新固件与之配合,设法避免受到芯片短缺的影响。

 

在这一点上,小鹏也采取了同样的方式。

 

何小鹏在一季度的财报会上表示,从去年三季度开始已经注意到芯片短缺问题,开始备货。另外,因为小鹏在智能化功能方面是深度自研的形式,不像传统车企依赖Tier 1,所以在切换A/B芯片供应商方面,有更大的灵活性。

 

还有一些车企采取减配的方式。

 

高工智能汽车研究院的数据显示,2021年4月国内新车标配搭载ADAS上险量自2020年5月以来,首次单月低于53万辆。

 

6月8日,通用汽车表示,一些新生产的2021款全尺寸皮卡和SUV将不带自动启停功能,这些排量5.3/6.2升的V8汽油车将无法在日后加装这一功能,新车将便宜50美元。

 

5月初,宝马X3 2021款上市,新车取消了增强型驾驶辅助功能和主动巡航控制功能,并相应下调了价格。

 

据不完全统计,日产、Ram、雷诺等品牌均出现了减配,相对于停产,减配是更柔和的方式,多数消费者也能理解特殊时期的这一做法。 

 

换型和减配,已经算得上是车企比较优雅的解决方案,如果这两板斧祭出还是没有解决问题,那么就只能“弃车保帅”,保住战略车型的供应。

 

选择保谁,是车企的战略选择。

 

例如一些企业在芯片缺货时会优先保障高端、高毛利车型的生产。大众品牌CEO Ralf Brandstätter前段时间在接受《金融时报》表示,帕萨特等燃油车型受到了芯片短缺的影响,而ID系列电动车则不会受到影响。大众智能电动化的决心可见一斑。

 

所有办法都尝试过,还是搞不定,那就只能硬着陆了,大众、福特、通用、日产、本田、大众、Stellantis等车企分别公布了不同程度的停产。

 

不过仍然有少数车企,在这场风波中云淡风轻,宝马、丰田属于这一类。

 

宝马目前仅公布了两家欧洲工厂有限度的停产。一直以来,宝马与供应商保持良好的关系,宝马对待供应商的尊重是有口皆碑的。在风暴到来的时候,宝马显然不是临时抱佛脚的那一个。

 

丰田吸取了2011年日本大地震的教训,增加了半导体的储备量,在芯片荒的时候,相对于其他车企,应对更自如。

 

瑞萨是丰田的主要供应商,尽管瑞萨发生了火灾,丰田仍然一副“一切都在掌控中”的样子,在瑞萨的那珂工厂大火后,丰田甚至还派遣人员到该工厂。

 

然而就在5月18日,丰田也宣布日本的2座工厂将于6月份停产,共有2万台汽车的生产受到波及。

 

缺芯潮不会给丰田带来太大的影响,丰田预计今年全球销量将增长6.4%,达到1055万辆。这个预期相当于提前锁定了2021年的全球[敏感词]。

 

除了上述的短期方案,各国政府以及车企都在推动芯片本土设计生产,以降低供应链风险。

 

在韩国,30万产能的现代牙山工厂已经四度停产,据报道,现代汽车约97%-98%的MCU需依赖进口,现代打算改变过度依赖外国芯片供应商的现状。

 

5月13日,三星电子和现代汽车宣布将联合韩国电子技术研究所、韩国贸易工业和能源部、韩国汽车技术研究所,携手重点支持当地供应链和获取所需的汽车半导体。

 

三星和现代将一起开发图像传感器、电池管理芯片和IVI应用处理器等。

 

除了和三星的合作,现代还打算扶植更多的本土芯片设计公司进行车用MCU等产品的开发。

 

在经历过这波危机之后,车企们需要重整供应链。

 

一直以来,全球车厂采用及时生产(Just In Time,JIT)制造策略,零库存在运营上是高效的,但同时供应链系统也非常脆弱。经过这次芯片荒,主机厂和Tier 1需要在一些核心器件上建立2-3个月的库存缓冲,避免“用没有膝关节软骨的膝盖跑步”的惨状出现。

 

 

五 

 

机会往往在危机中孕育。

 

正如文章开头所说,我们认为,缺芯将加速推进两个趋势。

 

数字化

 

数字化,将改造汽车产业,也将重塑格局。

 

数字化在汽车产业是一个不用再解释的共识,几乎所有的车企都在推进数字化,从组织到产品。

 

在这种情况下,缺芯潮像是一把看不见的手,推了一把车企。

 

数字化逼迫车企们必须尽快断奶。

 

在传统车企的供应关系中有大量的Tier 2、Tier 3…,Tier 1帮助车企去集成这些供应商,车企很多的能力,如代码、软件,很多是来源于供应商。

 

在以往汽车产品以机械加工类零件为主,依赖供应商是合乎逻辑的。但如今汽车产品正在日新月异的朝数字化方向发展,一些关键能力供应商也不具备,在这个时候,还将期待放在供应商身上,是打算一起沉入海底么。

 

在这次的缺芯潮中,相对于新势力车企的快速响应,多数的传统企业应该已经感受到了掣肘之苦,想要换个芯片,还要拉着供应商一起重新开发,搞定一件事之前先要搞定一堆人,最后意兴阑珊,感受到的不是凶猛的战斗力,而只是疲惫。

 

对于供应商来说,也到了要重新思考的时刻。

 

进入到智能电动车时代,电动化提高了零部件的集中度,而智能化将进一步提升集中度,在未来,汽车产业不需要那么多零散的供应商,作为集成供应商的Tier 1自然也会受到影响。

 

例如在车企与英伟达在自动驾驶方面的合作中,英伟达正儿八经的身份是Tier

2,但是在具体合作中,英伟达混成了Tier 0.5,主机厂与英伟达是先确定合作,然后再指定一个做域控制器的Tier 1。

 

在这次的缺芯潮中,车企们意识到芯片的重要性,纷纷绕过Tier 1开始直接与芯片厂商达成协议,芯片厂商和车企正在形成强力的绑定,另外,车企的能力正在变得越来越强,Tier 1的集成商身份正在不断被边缘。

 

本土化

 

本土化是另外一个被缺芯潮加速的进程。

 

被别人卡脖子总是让人不爽的。例如,在过往的芯片分发中,汽车芯片厂商对各个市场的分配是透明的,现在开始变得不透明了,瑞萨之前对中国市场的分配额度是30%,今年就悄悄调到了17%。

 

产业链分工上,半导体制造是主要的焦点,全球约75%的产能、以及很多关键材料厂商(如硅片、光刻胶和其他特种化学品)都集中在东亚,约15%的产能在美国,欧洲只有5%。

 

不稳定的地缘政治因素导致各国都想将芯片生产掌握在自己手里,美国、欧洲、日本、韩国、中国纷纷宣布了轰轰烈烈的本土造芯运动。

 

欧洲计划到2030年,将其在全球芯片和半导体生产中的市占率从10%提升至20%,重振在半导体领域的雄风。

 

美国则是一项520亿美元的补贴计划,英特尔的IDM 2.0计划已经身先士卒。 

 

韩国是一项4500亿美元的投资计划,成熟制程是其关照的重点。

 

半导体行业一直是全球分工的典范,要制造一块芯片,需要全球多个国家和地区的紧密配合。

 

如今在国家政策的影响下,各国都在扶植自己的半导体产业。

 

但问题在于,半导体产业的护城河很深,后发企业很难在成本、性能、质量上与领先企业竞争,对于汽车芯片来说,一个尴尬的事情是,国产芯片根本没机会上车。

 

毫无疑问,缺芯潮给了国产芯片上车的机会。

 

一些国产厂商之前需要降价才能进入某些主机厂的供应链,现在主机厂的人员会主动送来订单。

 

芯旺微是国产MCU厂商,CEO丁晓兵在接受《建约车评》采访时表示,“之前被别人问你这东西是哪来的,现在是问你这个东西参数怎么样。”

 

当然了,中国厂商要在基础性器件上实现突破仍然还有很远的路要走。

 

即使在这次MCU缺货潮中,不少主机厂都降低了标准,但是能从生态、产品成熟度、客户信任度等方面起到替代作用的国产芯片,其实并不多。

 

国外厂商在这些芯片上有几十年的经验,国产厂商现在追赶的是别人30年前做的东西,并且外资巨头们设置了大量的门槛,防止新厂商进入。

 

另外,目前国内立足做车规产品的厂商,基本以初创型公司为主,在资金、人才、市场、对整车应用的理解等方面,都还需要时间去沉淀。

 

短期看,缺芯为车企和供应链企业带来的是痛苦,但从长期来看,这是一场为中国汽车产业准备的完美风暴。

 

 

尾声

 

6月22日,据台湾媒体报道,台积电优先将产能分配给汽车芯片和苹果三季度的订单。

 

这是汽车芯片首次在优先级上被台积电排到了[敏感词]序列。作为在全球芯片代工市场中占据半壁江山的台积电,汽车业务仅占其营收的3%,要想驱使这头巨兽为汽车行业所用,背后是车企拿着大把的钞票,以及各国政府的轮番施压。

 

这完全应了张忠谋退休时所说的那句话“一旦世界不安定的时候,台积电就会成为兵家必争之地。”

 

汽车是全球半导体缺芯潮中最早拉响警报的行业,或许也将是[敏感词]个解决缺芯问题的行业。


(完)




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