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鏖战 国产汽车芯的突破之路「应用篇七」

2019-10-08 10:21      点击:

【编者按】新中国从“一穷二白”发展成为当今世界第二大经济体,并向着中华民族伟大复兴不断迈进。新中国成立70周年之际,集微网特推出“70周年a彩平台登录芯片专题”。华为、中兴事件,让中国芯变得家喻户晓;科创板设立、大基金持续注资、资本青睐等,使中国芯迎来了历史性的发展机遇。在中华民族伟大复兴之际,中国芯如何走向崛起。本专题从“谈古”来“立今”,围绕应用篇、关键芯片篇、政策篇、展望篇四个维度展开,共计11篇深度文章。中国芯纵有挫折,但从不停顿;中国芯即便沧桑,但仍豪情万丈!


据最新的数据显示,截至2019年6月底,国内汽车保有量已达2.5亿辆。大部分中国人已经生活在一个车轮上的国度。汽车改变了每个人的生活方式,而自身也在不断升级。

最大的变化,就是汽车中的电子系统比重逐年提高,按车型划分:紧凑型车型、中高档车型、混合动力车型及纯电动车型汽车电子成本占比分别为15%、28%、47%、65%。作为汽车电子系统核心的芯片,其数量也达到了新高度。2000年时,一辆汽车采用的芯片数量大约在10颗左右,需要250美元。现在平均每辆车需要芯片数百颗,成本约350美元,电动汽车则在600美元以上。

汽车的电子化浪潮已经无可阻挡,那国内的汽车芯片厂商在其中又处于什么位置呢?他们将如何应对挑战呢?

汽车之芯

没有发动机,汽车无法开动。没有芯片,现在的汽车也寸步难行。除了大家经常看见的车载信息娱乐系统、智能钥匙以外,汽车的发动机和变速箱控制系统、安全气囊、驾驶辅助系统、电动助力转向、ABS、电子稳定性系统(ESP)、行人保护、胎压控制、电动车窗、灯光控制、空调系统、座椅调节系统中都有芯片存在。

汽车中常见的芯片主要有三大类:控制器芯片(以MCU为主)、功率器件和传感器。数据显示,在传统燃油汽车中,微处理器市场占比位居榜首,占比为23%;其次为功率半导体,占比为21%;排名第三的是传感器,占比为13%。在电动汽车中,功率器件占比最大,为55%;其次为微处理器,占比为11%;第三是传感器,占比为7%。


燃油汽车半导体按种类划分


电动汽车半导体按种类划分

如果把汽车按架构细分一下,每部分电子化的速度是不一样的,所需芯片的市场份额也各不相同。高级驾驶辅助系统(ADAS)将在车身中拥有越来越重的话语权。随着在低价车型中的引入,ADAS系统的市场份额可能会在2019年之后出现快速增长,将从2018年的11%上升到2022年的18%。预计到2022年,汽车芯片市场份额前3位将是车身结构、ADAS系统和信息娱乐系统,三者分别占比19%、18%和15%。


汽车芯片的发展空间非常广阔,但是挑战也更大。汽车内部恶劣的工作环境,包括很高的工作温度范围:-40-+155℃,很高的湿度范围:0%-100%,还有高频振动、粉尘和电磁干扰等一系列问题,都是汽车芯片要应对的挑战。由于涉及到人身安全,汽车芯片也有着更高的安全性和可靠性标准。要做好汽车芯片,需要长时间的积累。

国产芯的挑战

在应用场景扩展,市场需求攀升的前提下,中国汽车芯片的销售额从2012年的39.7亿美元一路增长到2018年的79.9亿美元,年均复合增长率为12.37%。

遗憾的是,由于汽车芯片的高门槛和中国芯片业的现状,中国汽车芯片市场一直为国际芯片巨头所占据。在全球市场,排名前7位的公司占据了汽车芯片市场的半壁江山,在国内市场的情况亦是类似。


图示:汽车半导体全球市场份额

与红红火火的消费电子芯片相比,国内汽车芯片较为“安静”,很少见到相关报道。那么实际情况如何呢?

据赛腾微电子有限公司副总经理李晗玲介绍,国内一级汽车供应商在过去十年才慢慢进入自主品牌汽车的供应体系,得益于此,作为二级供应商的国内芯片公司才有机会同这些近十年成长起来的一级供应商展开合作。

“目前汽车电子芯片企业主要有两类:一类是近两三年成立的公司,基本都是注册在二三线城市,得到政府资金的支持,研发团队通常在北上深,目前基本在研发阶段,很少有产品进入前装市场;另一类是原先做消费类芯片的公司产品升级,展开做芯片车规的认证,这类公司由于体系庞大,而汽车电子芯片的量相比消费类而言不够大,往往在内部得不到资源支持,进展缓慢。”李晗玲补充道。

“从供应端来讲,主体上依然是欧美日的天下,但国产汽车芯片也开始起步。”杰发科技公司市场经理朱玉斌也有类似的观点,“有更多的芯片设计公司加快布局汽车芯片,包括一些初创企业,从安全要求相对较低的产品入手,从后装到前装逐步渗透。像车载娱乐信息系统,国产芯片也已经取得了一定的成绩。车身控制也开始逐步导入国产芯片。”

国内芯片厂商进展缓慢的原因,在于进入汽车厂商的供应链很困难。“汽车和军工很像,是个非常封闭的工业体系。”鼎兴量子合伙人吴叶楠道出了重点,“为了安全因素,车厂都要选用成熟的、经过考验的产品。”

车规级芯片需要经过非常严格的认证流程,包括可靠性标准AEC-Q100、质量管理标准ISO/TS 16949、功能安全标准ISO 26262等。消费类芯片的使用时间为1-3年,工业级芯片为5-10年,而车规级芯片的使用时间则需要达到15年或者行驶20万公里,来匹配车辆的使用寿命。在经过2-3年的车规认证之后,一款芯片才会进入整车厂供应链。

除此之外,汽车芯片厂商还面临其他考验。朱玉斌总结了两点:第一,核心技术比较缺失;第二,欧美日厂商长期把持这个市场,他们已经和中下游零部件厂商及整车厂建立了长久的合作关系。国产芯片作为新进者,一进入市场就需要在成本、品质、产品的丰富性上与国际一流大厂直面竞争。

李晗玲也认为国内厂商在技术方面存在一些缺失,如模拟电路设计、高端MCU、存储器、加工工艺,以及可靠性设计与验证技术。同时,她还认为汽车产业整体产业链效应尚未建立完善,具体表现就是上下游产业链缺乏互动,汽车行业和芯片行业信息不对称,产业链整体性布局缺乏等。

破局

国内最大的汽车动力电池厂商宁德时代,计划未来10年内,采购3亿颗汽车级电芯采样芯片,3千万颗高端车用MCU,采购额将超过15亿美元。不过,在当前国际形势下,什么时候能把国产芯片用起来,摆脱供应链紧张的形势?这是宁德时代的疑问,也是其他国内厂商的疑问。

对于这个疑问,国家已经从政策层面做出了响应。

2018年12月,工信部颁布《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》,提出要加快推动智能车载终端、车规级芯片等关键零部件的研发,促进新一代人工智能、高精度定位及动态地图等技术在智能网联汽车上的产业化应用。

2019年1月,发改委发布了《汽车产业投资管理规定》,提出了在智能汽车领域重点发展车载智能计算平台等关键共性技术,专用芯片等关键零部件和系统。

在国际政策的支持、身处汽车电子化和智能化的趋势、以及中国芯片行业大发展的背景下,国内的汽车芯片行业已经初显锋芒。下表是国内有代表性的汽车芯片厂商。


纵观这些国内芯片厂商的产品,可以发现国内的汽车芯片企业主要分成两大类:弯道超车型(如ADAS,车联网)和国产替代型(如控制MCU,功率半导体),这两大类企业都有机会突破,逐渐提高国产车载芯片的渗透率。

很多细分领域,国产芯片都已经找到了突破口,比如国产的超声波雷达,就凭借高性价比已经进入了各大车厂的采购目录。在车用功率半导体领域,国产替代的速度也在加快。最有代表性的就是比亚迪,其布局了IGBT全产业链,包括芯片设计、晶圆制造、测试、封装、新能源汽车应用等。该品牌的汽车已率先使用自研自制的IGBT产品。最有机会进行弯道超车的ADAS领域,黑芝麻科技和地平线近日都推出了车规级AI芯片,在综合表现上不输于国际大厂的产品。

努力修炼内功,提升技术和产品能力,这是国产汽车芯片厂商升级的必由之路。同时,在经营和市场策略上,也要有一些独特的地方。

“中国的汽车市场很大,受中美贸易战影响,许多厂商已经开始意识到芯片需要国产化,愿意尝试国产芯片。这是一个巨大的战略机遇。”朱玉斌认为,“作为芯片原厂,可以先从安全等级要求较低的产品切入,验证产品的稳定性、可靠性,让整机厂相信国产芯片的质量,进而进一步愿意使用国产芯片。但前提是一定要将产品本身做好,不可急于求成,宁可慢一点,也要走得稳一点。建立整机厂商对国产芯片的信心,很重要。”

李晗玲认为,可以借鉴国外的合作开发或者战略联盟模式,“汽车电子方案导入周期长,质量要求高,汽车厂对系统需求有极强的控制能力,国际上通常采用合作开发或者战略联盟的模式,形成汽车主机公司、电子模块厂及半导体公司之间紧密的战略联盟关系,客户化需求定制,降低芯片成本,维护稳定的供应渠道关系。

还有重要的一点,“国产汽车电子芯片起步阶段,销售渠道不能像消费类电子一样找一些代理就可以完成芯片的销售,需要有比较强的销售团队,做到原厂直供。” 李晗玲强调。

国产汽车芯片的发展,是国内芯片发展的一个新阶段,标志着整个行业开始从低端向高端芯片跨越。虽然此路道阻且长,但是有了国内良好的工业基础和人才储备,加上众多企业的不懈努力,目标终会达到。(校对/范蓉)

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