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如果要給2021年上半年的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)定個(gè)關(guān)鍵詞，“芯荒”肯定跑不了。缺芯的日子仿佛沒(méi)有盡頭，整車(chē)生產(chǎn)“陣痛”曠日持久。缺芯倒逼著芯片自主可控，加速芯片本土化也再度成為了業(yè)界焦點(diǎn)。
其實(shí)早些時(shí)候，中興、華為被“禁芯”已經(jīng)敲響了芯片自主化警鐘。在那之后政產(chǎn)學(xué)研一致提出大力支持半導(dǎo)體的發(fā)展，目前產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)開(kāi)始發(fā)力。泛亞汽車(chē)硬件開(kāi)發(fā)經(jīng)理?xiàng)钣窳继岢?，?yīng)由主機(jī)廠(chǎng)牽頭，與系統(tǒng)供應(yīng)商共同扶持重點(diǎn)芯片企業(yè)，通過(guò)其內(nèi)生動(dòng)力解決高門(mén)檻技術(shù)車(chē)規(guī)級(jí)芯片國(guó)產(chǎn)化；同時(shí)基于A(yíng)EC-Q100，“因時(shí)制宜”完善芯片的準(zhǔn)入機(jī)制，共同推動(dòng)性能對(duì)標(biāo)平臺(tái)的建立；此外，還要拓展開(kāi)發(fā)體系框架和生態(tài)。需要考慮支持EDA設(shè)計(jì)、指令集、編譯器等工具軟件較好的芯片便于整車(chē)廠(chǎng)使用。
“缺芯”倒逼汽車(chē)半導(dǎo)體加速自主化
新四化浪潮下，國(guó)內(nèi)新能源、智能汽車(chē)市場(chǎng)快速崛起，催生了汽車(chē)半導(dǎo)體發(fā)展新機(jī)遇。
“未來(lái)，一輛汽車(chē)上的半導(dǎo)體將達(dá)到6000-10000個(gè)。”大眾汽車(chē)集團(tuán)(中國(guó))執(zhí)行副總裁Thomas Manfred Müller曾公開(kāi)表示。“如果實(shí)現(xiàn)了無(wú)人駕駛L4的水平，半導(dǎo)體在一輛車(chē)?yán)锏膬r(jià)值還有望翻3倍。”
在這種巨大的需求下，汽車(chē)半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模也在快速擴(kuò)大。“有可能在2027年之前，汽車(chē)半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模就超過(guò)了1000億美金，像ADAS、通信、電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域新需求對(duì)半導(dǎo)體提升都是非?？斓摹?rdquo;近日在蓋世汽車(chē)主辦的2021中國(guó)汽車(chē)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大會(huì)上，上海海思戰(zhàn)略與業(yè)務(wù)發(fā)展部(車(chē)載領(lǐng)域)部長(zhǎng)鮑海森就如是說(shuō)。
然而提到中國(guó)本土企業(yè)能夠把握在手里的份額，直到現(xiàn)在仍微乎其微。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)總工程師、副秘書(shū)長(zhǎng)葉盛基此前介紹稱(chēng)，截至目前，中國(guó)半導(dǎo)體自給率僅為15%，其中汽車(chē)芯片自給率不足5%，本土汽車(chē)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈高度依賴(lài)國(guó)外廠(chǎng)商。
尤其是此次缺芯十分嚴(yán)重的車(chē)規(guī)級(jí)MCU控制芯片，是個(gè)外資廠(chǎng)商高度壟斷的市場(chǎng)。來(lái)自IHS的數(shù)據(jù)顯示，在車(chē)規(guī)級(jí)MCU領(lǐng)域，全球7大供應(yīng)商——瑞薩、恩智浦、英飛凌、賽普拉斯、德州儀器、Microchip、意法半導(dǎo)體，共占據(jù)98%的市場(chǎng)份額，接近壟斷，國(guó)產(chǎn)份額幾乎為0。
“還有新能源汽車(chē)領(lǐng)域，目前涉及到的半導(dǎo)體也仍然是國(guó)外十大廠(chǎng)家占絕對(duì)份額，中國(guó)占比是相對(duì)比較低的。而且國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家主要聚焦在低端的電源、分立器件、邏輯器件等領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)鏈完全自主可控還有比較長(zhǎng)的路要走。”鮑海森指出。
所以很尷尬的現(xiàn)狀是，國(guó)內(nèi)汽車(chē)芯片在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間里高度依賴(lài)進(jìn)口，并且直到現(xiàn)在仍沒(méi)有明顯的改善。據(jù)楊玉良透露，汽車(chē)芯片的進(jìn)口額從2016年到現(xiàn)在始終保持著10%以上的增速，2020年中國(guó)芯片進(jìn)口總額突破3000億美元，超過(guò)石油1倍。
正因?yàn)槿绱?，隨著海外疫情的蔓延，主要半導(dǎo)體廠(chǎng)商產(chǎn)能持續(xù)吃緊，由“芯荒”引發(fā)的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)停工停產(chǎn)危機(jī)也在不斷擴(kuò)大。據(jù)蓋世汽車(chē)研究院預(yù)測(cè)，受缺芯影響，2021年全球汽車(chē)預(yù)計(jì)將減產(chǎn)超400萬(wàn)輛，其中國(guó)內(nèi)市場(chǎng)全年預(yù)計(jì)減產(chǎn)超過(guò)60萬(wàn)輛。
其中大眾汽車(chē)今年第一季度和第二季度在歐美關(guān)鍵地區(qū)都經(jīng)歷了中斷和停產(chǎn)。而在中國(guó)，其合資公司一汽大眾和上汽大眾的生產(chǎn)中斷也十分嚴(yán)重。在公布2021年第一季度財(cái)務(wù)業(yè)績(jī)時(shí)，首席財(cái)務(wù)官Arno Antlitz也再次重申整個(gè)汽車(chē)行業(yè)的半導(dǎo)體短缺預(yù)計(jì)將對(duì)第二季度汽車(chē)生產(chǎn)帶來(lái)的影響要高于預(yù)期。
同樣認(rèn)為第二季度最難熬的還有通用、本田和日產(chǎn)。其中，通用汽車(chē)在宣布2021年第一季度財(cái)務(wù)業(yè)績(jī)時(shí)表示，預(yù)計(jì)2021年第二季度半導(dǎo)體短缺最嚴(yán)重，2021年下半年情況會(huì)有所改善。其位于美國(guó)、墨西哥和加拿大的工廠(chǎng)已經(jīng)持續(xù)停產(chǎn)數(shù)周時(shí)間。而在中國(guó)，其合資企業(yè)上汽通用在第二季度的生產(chǎn)也受到了有限的中斷影響。
本土車(chē)企中，3月29日，“江淮蔚來(lái)”合肥制造工廠(chǎng)因受芯片短缺影響暫停生產(chǎn)5個(gè)工作日，成為國(guó)內(nèi)首家宣布受缺芯影響停產(chǎn)的新能源公司。此外，蔚來(lái)還下調(diào)了其第一季度交付量至1.95萬(wàn)輛。據(jù)悉因?yàn)樾酒赒2的持續(xù)短缺，5月該公司再次調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。
跪產(chǎn)能背后，自主車(chē)用芯片為什么“爬不起來(lái)”
芯片生產(chǎn)之路始于設(shè)計(jì)。雖然產(chǎn)業(yè)鏈上游的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)軟件及IP供應(yīng)在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中產(chǎn)值占比雖小，但地位極其重要，而這恰恰也是中國(guó)的短板，中國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)從一開(kāi)始就被卡住了脖子。
以EDA產(chǎn)業(yè)為例，在這個(gè)市場(chǎng)上，主要還是為Synopsys(新思科技)、Cadence(楷登電子)和Mentor三巨頭把控(90%以上)，國(guó)產(chǎn)化率非常低，且競(jìng)爭(zhēng)格局分散。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年全球EDA行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到115億美元，而國(guó)內(nèi)EDA市場(chǎng)規(guī)模僅在5億美元上下。這就意味著，一旦美國(guó)限制中國(guó)使用EDA軟件，中國(guó)芯片的發(fā)展將遭受巨大沖擊。此前就有過(guò)先例，2020年6月，哈工大和哈工程就被宣布禁用Matlab軟件，其正常的教學(xué)、研究也受到了影響。
除此之外，制約我國(guó)芯片發(fā)展的客觀(guān)因素主要還有兩點(diǎn)：
1、56%的晶圓制造產(chǎn)能集中在中國(guó)臺(tái)灣和日韓，封測(cè)則集中在東南亞，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力缺乏；
2、國(guó)內(nèi)測(cè)試、認(rèn)證機(jī)構(gòu)較少，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系不健全。
中國(guó)是個(gè)制造大國(guó)，但在最上游的“晶圓制造”領(lǐng)域卻遲遲未攻克。打蛇打七寸，晶圓制造就是汽車(chē)芯片的“七寸”。
事實(shí)上，過(guò)去這些年，中國(guó)一直在芯片上不斷擴(kuò)產(chǎn)，2020年已經(jīng)占據(jù)全球芯片產(chǎn)能的15%，僅次于中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)，排名全球第三。
但與此同時(shí)，我們也要正視下這15%的產(chǎn)能的構(gòu)成。其中60%的產(chǎn)能其實(shí)是由外資貢獻(xiàn)的，中國(guó)本土企業(yè)的產(chǎn)能只占不到40%左右，即總?cè)蛐酒偖a(chǎn)能的6%。
我國(guó)工程院院士吳漢明還指出，中國(guó)至少還需要8個(gè)現(xiàn)有中芯國(guó)際產(chǎn)能，才能改善當(dāng)下的芯片供給狀況，因?yàn)橹袊?guó)芯片需求太高了。
此外，在產(chǎn)品層，國(guó)內(nèi)大部分芯片公司對(duì)ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的接觸還不深，目前僅有極少數(shù)公司通過(guò)了該體系認(rèn)證。
據(jù)中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院陳大為透露，國(guó)內(nèi)的車(chē)規(guī)芯片廠(chǎng)商在2010年時(shí)就只有幾家；2015年10家左右，但多集中在后裝市場(chǎng)；2020年的時(shí)候成長(zhǎng)到了40家；而到6月為止，統(tǒng)計(jì)大概有70家車(chē)規(guī)芯片廠(chǎng)商，250種準(zhǔn)車(chē)規(guī)芯片。
即便如此，依舊有很多車(chē)規(guī)芯片其實(shí)“名不副實(shí)”。“目前國(guó)內(nèi)大部分芯片公司對(duì)ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)才剛剛開(kāi)始接觸，可能只有極少數(shù)公司剛通過(guò)了ISO 26262體系認(rèn)證，但是芯片認(rèn)證可能現(xiàn)在還正在進(jìn)行。” 陳大為指出。
這反映在產(chǎn)品上，主要是相關(guān)的測(cè)試認(rèn)證十分不完善。據(jù)陳大為介紹，在由中國(guó)集成電路創(chuàng)新設(shè)計(jì)聯(lián)盟牽頭做的汽車(chē)電子創(chuàng)新產(chǎn)品目錄中，73家單位的293款產(chǎn)品里，就只有25家提供了38份AEC-Q100報(bào)告，絕大部分的產(chǎn)品在A(yíng)EC-Q100合規(guī)性測(cè)試驗(yàn)證方面都不完善，這顯然不符合汽車(chē)電子的嚴(yán)格要求。
另外，芯片行業(yè)上游存在一定技術(shù)壁壘，與消費(fèi)類(lèi)芯片和一般工業(yè)類(lèi)芯片相比，車(chē)規(guī)級(jí)芯片開(kāi)發(fā)難度更高，工作環(huán)境也更嚴(yán)苛，由于涉及到人身安全，還要求極高的安全性和可靠性，這也從源頭上遏制了一些本土企業(yè)的積極性。
“像使用環(huán)境，汽車(chē)芯片比傳統(tǒng)工業(yè)類(lèi)和消費(fèi)類(lèi)芯片更加嚴(yán)苛，設(shè)計(jì)壽命差別大，消費(fèi)類(lèi)芯片只考慮三年生命周期就可以了，三年之后可能就換代了。但是汽車(chē)芯片必須維持十年以上的生命周期，還有20萬(wàn)公里的壽命要求，溫濕度要求都跟傳統(tǒng)的消費(fèi)類(lèi)電子不一樣，產(chǎn)品良率還要高。”鮑海森指出。
但另一方面，汽車(chē)芯片的回報(bào)周期卻比消費(fèi)類(lèi)芯片更長(zhǎng)。據(jù)鮑海森透露，目前汽車(chē)半導(dǎo)體的回報(bào)周期基本要七八年，從研發(fā)投入到流片到最終驗(yàn)證，驗(yàn)證之后還有產(chǎn)品的試驗(yàn)上車(chē)，最后到下線(xiàn)，這個(gè)周期很長(zhǎng)。“所以很多SoC芯片投資回報(bào)基本上是1000萬(wàn)片以上，但是汽車(chē)上到1000萬(wàn)片是非常難的，事實(shí)上由于高配和低配設(shè)置問(wèn)題，芯片規(guī)模上量沒(méi)有那么快。”
正因?yàn)槿绱?，鮑海森指出，并目前很多本土供應(yīng)商其實(shí)都處于“以消費(fèi)電子芯養(yǎng)汽車(chē)芯”的困境中。
本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的突圍路徑
在疫情和中美貿(mào)易爭(zhēng)端的大環(huán)境下，芯片國(guó)產(chǎn)替代不再是一句口號(hào)。當(dāng)前車(chē)企、Tier1、Tier2都在加大引進(jìn)本土供應(yīng)商及產(chǎn)品認(rèn)證的力度，這為重塑?chē)?guó)內(nèi)車(chē)用半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈提供了窗口契機(jī)。
據(jù)蓋世汽車(chē)研究院整理分析，多家自主車(chē)企已與互聯(lián)網(wǎng)公司、EDA公司簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，深度綁定共同研發(fā)以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)芯片自主供應(yīng)的戰(zhàn)略目標(biāo)。如北汽攜手Imagination成立北京核芯達(dá)科技有限公司，東風(fēng)集團(tuán)攜手中國(guó)中車(chē)合資組建智新半導(dǎo)體，吉利子公司億咖通也通過(guò)與Arm China合資成立芯擎科技(Siengine)，布局芯片研發(fā)，提升芯片自給能力。
尤其是在自動(dòng)駕駛、智能座艙芯片等細(xì)分領(lǐng)域，已有一些自主芯片公司開(kāi)始展露頭角。“因?yàn)殡S著汽車(chē)電子電氣架構(gòu)的逐步演進(jìn)，對(duì)芯片的種類(lèi)和功能要求會(huì)不斷變化，比如自動(dòng)駕駛、智能座艙域，甚至進(jìn)入車(chē)載計(jì)算機(jī)的時(shí)代，可能會(huì)需要集中度更高、性能更高、算力更大、功能安全要求更嚴(yán)苛的芯片，圍繞核心大算力芯片形成完整的生態(tài)體系和供應(yīng)鏈體系，這給我們這些新進(jìn)入的芯片創(chuàng)業(yè)企業(yè)提供了機(jī)會(huì)。”黑芝麻智能首席市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)官楊宇欣指出。
對(duì)此，楊玉良也表示贊同，并提出“智能座艙芯片是前哨戰(zhàn)，自動(dòng)駕駛芯片才是國(guó)產(chǎn)超車(chē)戰(zhàn)爭(zhēng)的制高點(diǎn)”。以地平線(xiàn)、黑芝麻為首的科技類(lèi)企業(yè)已成為高算力自動(dòng)駕駛芯片主力軍，且在逐步完善自身產(chǎn)品矩陣。據(jù)悉，地平線(xiàn)目前已與長(zhǎng)安、理想、一汽、廣汽、比亞迪、長(zhǎng)城、上汽等車(chē)企達(dá)成了合作，多款搭載有地平線(xiàn)AI芯片的車(chē)型已經(jīng)成功上市。
此外，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)芯片廠(chǎng)商也在新一輪革命中嗅到了發(fā)展機(jī)會(huì)。以MCU為例，近幾年取得了明顯的進(jìn)步，甚至在門(mén)檻高、周期長(zhǎng)、安全性強(qiáng)的汽車(chē)前裝市場(chǎng)也已經(jīng)有32位產(chǎn)品推出。
例如，杰發(fā)科技在2018年年底、2020年上半年，分別推出了國(guó)內(nèi)首顆自主研發(fā)達(dá)成量產(chǎn)的車(chē)規(guī)級(jí)32位MCU芯片AC781X，以及經(jīng)過(guò)功能優(yōu)化及成本控制后的AC7801X系列產(chǎn)品，目前該公司MCU芯片已被多家汽車(chē)電子零部件廠(chǎng)商納入供應(yīng)鏈系統(tǒng)中。
同樣在車(chē)規(guī)級(jí)MCU取得突破進(jìn)展的還有芯旺微電子和兆易創(chuàng)新，芯旺微電子KF32A15X系列MCU目前已初步導(dǎo)入到國(guó)內(nèi)汽車(chē)廠(chǎng)商，兆易創(chuàng)新預(yù)計(jì)2021年其MCU業(yè)務(wù)營(yíng)收將翻倍，并成為主要營(yíng)收增量。
在自身研發(fā)實(shí)力逐步增強(qiáng)的同時(shí)，有企業(yè)還通過(guò)投資并購(gòu)的方式來(lái)快速覆蓋產(chǎn)能資源。7月5日晚間，聞泰科技宣布旗下全資子公司安世半導(dǎo)體已完成對(duì)NEPTUNE 6 100%股權(quán)的收購(gòu)。據(jù)悉，NEPTUNE公司的主要資產(chǎn)為8英寸晶圓廠(chǎng)Newport Wafer Fab，是英國(guó)僅存的最大的半導(dǎo)體工廠(chǎng)，現(xiàn)有月產(chǎn)能為3.2萬(wàn)片8英寸晶圓，最大月產(chǎn)能可擴(kuò)充至4.4萬(wàn)片，主要產(chǎn)品為應(yīng)用于汽車(chē)行業(yè)的MOSFET、IGBT芯片，以及CMOS、模擬芯片。
在此發(fā)展態(tài)勢(shì)下，SIA預(yù)測(cè)，中國(guó)有望在未來(lái)10年增加約40%的新產(chǎn)能，成為全球大的半導(dǎo)體制造基地。
國(guó)家層面也認(rèn)識(shí)到，完整的產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)于國(guó)家安全的重要性，正在積極利用政策“東風(fēng)”引導(dǎo)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。恰逢十四五開(kāi)局之年，浙江、山西等多地先后發(fā)布“十四五”規(guī)劃，點(diǎn)名著重發(fā)展第三代半導(dǎo)體。國(guó)家也在十四五重申了科技興國(guó)戰(zhàn)略以及扶持半導(dǎo)體的計(jì)劃，芯片“內(nèi)循環(huán)”投資布局正在如火如荼上演。
尤其值得一提的是國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金的成立，以市場(chǎng)化投資的形式推動(dòng)該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。據(jù)悉，國(guó)家大基金一期從“強(qiáng)長(zhǎng)板、補(bǔ)短板”的角度出發(fā)重點(diǎn)投資了52家公司，兼顧芯片設(shè)計(jì)、封裝測(cè)試、設(shè)備和材料等產(chǎn)業(yè)；國(guó)家大基金二期進(jìn)一步針對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)(成熟制程晶圓制造)進(jìn)行突破。目前大基金二期公開(kāi)投資項(xiàng)目已超過(guò)10個(gè)，總投資金額已超300億元。
不僅是產(chǎn)業(yè)基金，其實(shí)民間資本也在持續(xù)支持半導(dǎo)體行業(yè)。據(jù)云岫資本給出的數(shù)據(jù)顯示，過(guò)去一年，共有534個(gè)半導(dǎo)體公司獲得融資，總?cè)谫Y額達(dá)1536億。值得一提的是，資金多由民間資本推動(dòng)，這在發(fā)展過(guò)程中十分罕見(jiàn)。另?yè)?jù)報(bào)告分析，融資主要集中在數(shù)據(jù)中心、汽車(chē)和半導(dǎo)體制造三個(gè)賽道。
一出好戲，需要好的“臺(tái)子”?？梢钥隙ǖ氖?，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)半導(dǎo)體已經(jīng)有了一個(gè)肥沃的生長(zhǎng)土壤，但是在泡沫相隨的窗口期，我們也需要想清楚，想得長(zhǎng)遠(yuǎn)。
蓋世汽車(chē)CEO周曉鶯也直言，“這個(gè)領(lǐng)域研發(fā)投入大，回報(bào)周期長(zhǎng)，也需要政產(chǎn)學(xué)研共同推動(dòng)，才能真正形成本土力量?，F(xiàn)在有越來(lái)越多的關(guān)注度，對(duì)于行業(yè)發(fā)展，是個(gè)好的開(kāi)始。路阻且長(zhǎng)，行則將至。”
突破很難，但是一旦突破，光是龐大的中國(guó)市場(chǎng)就足以成就一家超大型企業(yè)，你看寧德時(shí)代。
(原標(biāo)題：半導(dǎo)體自主可控“發(fā)車(chē)”在即，能否沖出第二個(gè)寧德時(shí)代？)
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