一面是多家主力車企因為芯片緊缺宣布減產(chǎn)停產(chǎn)，一面是消費(fèi)電子企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、傳統(tǒng)及智能整車企業(yè)跑步進(jìn)入汽車“造芯”賽道，汽車芯片市場與產(chǎn)業(yè)的表現(xiàn)可謂“冰火兩重天”。近期，中星微電子集團(tuán)宣布與一汽集團(tuán)組建汽車芯片聯(lián)合實(shí)驗室。圍繞汽車行業(yè)受到“缺芯潮”的沖擊為何格外嚴(yán)重，如何看待各類企業(yè)下場造芯的市場邏輯，以及汽車芯片的升級方向等議題，記者專訪了中星微電子集團(tuán)CTO張亦農(nóng)。
三個原因?qū)е缕嚾毙靖裢鈬?yán)重 國內(nèi)產(chǎn)業(yè)應(yīng)“危中尋機(jī)”
記者：目前全行業(yè)都受到“缺芯潮”的沖擊，但汽車行業(yè)受到的影響格外嚴(yán)重，通用、大眾、福特、豐田等多家車企都出現(xiàn)部分車型或工廠減產(chǎn)停產(chǎn)的情況。為什么“缺芯”對汽車行業(yè)的沖擊更加明顯？
張亦農(nóng)：汽車行業(yè)受“缺芯”影響比其他行業(yè)嚴(yán)重，是汽車行業(yè)本身的特性決定的。
首先，設(shè)計、制造、封測等芯片產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)，對于汽車芯片的備貨和產(chǎn)能預(yù)留相對保守。
汽車芯片的種類雖多，但單一的汽車芯片和消費(fèi)電子芯片相比，量還是很小，供應(yīng)商很難將汽車芯片作為產(chǎn)能保障的優(yōu)先項。據(jù)統(tǒng)計，2020年全球汽車銷量約為7803萬輛，相比消費(fèi)電子并不算是一個非常大的量。比如手機(jī)一年有十幾億部的銷量，每一部搭載至少十幾種芯片，包括毛利率最高的先進(jìn)制程芯片。相比之下，汽車行業(yè)的芯片用量沒有那么大，晶圓和封測廠在預(yù)留產(chǎn)能的時候就比較保守。這是汽車相比其他行業(yè)缺芯更加嚴(yán)重的原因之一。
對于設(shè)計企業(yè)來說，汽車芯片門檻高，對故障率的要求是百萬分之一以下，運(yùn)行周期在15年以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般消費(fèi)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。廠商要制造合格的芯片，需要投入相當(dāng)?shù)馁Y金和精力，且驗證周期漫長，成本上汽車芯片也無法在消費(fèi)電子芯片復(fù)用。加上從2019年開始，汽車產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)銷量上的萎縮，2020年新冠肺炎疫情導(dǎo)致整車企業(yè)在上半年進(jìn)一步縮小訂單量，設(shè)計廠商下單的時候會以銷定產(chǎn)，偏于保守，為2020年下半年的“缺芯潮”埋下伏筆。
二是8英寸產(chǎn)線向國內(nèi)遷移的過程，被地緣貿(mào)易摩擦阻斷。本次芯片緊缺主要集中在8英寸晶圓，這也是汽車芯片主要采用的晶圓。本來8英寸產(chǎn)線作為老舊工藝，正處在從國外向國內(nèi)自然遷移的過程中。貿(mào)易摩擦導(dǎo)致8英寸產(chǎn)線的零部件和易耗品供應(yīng)受阻，很多產(chǎn)線還沒有組裝完成就被“卡了脖子”。也因為8英寸晶圓短缺，造成了整個行業(yè)的報復(fù)性囤貨，導(dǎo)致惡性循環(huán)。
三是汽車芯片的戰(zhàn)線太長，“卡住”一個就卡住了整車的生產(chǎn)。汽車芯片涉及中央處理器、MCU、存儲單元、功率半導(dǎo)體等，顯示屏、CMOS攝像頭、LED燈等均由芯片控制。僅MCU就有面向變速箱、底盤、制動等系統(tǒng)的各種類別，一輛汽車?yán)锩嬗?0多個MCU，有一款不能及時供貨，就會卡住整車的生產(chǎn)。
記者：您認(rèn)為汽車行業(yè)應(yīng)該如何應(yīng)對缺芯困境？
張亦農(nóng)：從認(rèn)知角度和市場角度來看，“缺芯”也是一種機(jī)遇。
首先，“缺芯”可以帶來一個正常的市場認(rèn)知。汽車芯片的研發(fā)成本不低。同等性能、同樣功能的前提下，本土企業(yè)芯片售價通常只有國際企業(yè)的60%―70%，甚至更低，把毛利空間壓縮得很小。這種先入為主的認(rèn)知問題成了國內(nèi)芯片突圍的阻礙。在芯片緊缺的情況下，車企被倒逼啟用國內(nèi)芯片，車廠與芯片廠“坐下來”把芯片方面的各種問題解決掉，把芯片質(zhì)量提升上去，對于國內(nèi)產(chǎn)業(yè)整體提升大有益處，有技術(shù)積累的國內(nèi)芯片企業(yè)也有機(jī)會脫穎而出。由短缺倒逼了選型，由選型修正了認(rèn)知，由認(rèn)知塑造了品牌，最終提升了業(yè)界對本地芯片設(shè)計公司的信心。逐漸抹去國內(nèi)芯片就是中低端、只能搞低價競爭的思維定式。
同時，中國連續(xù)多年成為全球最大的汽車消費(fèi)市場，可以通過市場牽引把傳統(tǒng)汽車芯片的短板補(bǔ)上來。在智能駕駛方面，中國無論是車廠還是芯片廠商，都與國際廠商站在同一條起跑線上。尤其中國是最先從新冠肺炎疫情中恢復(fù)生產(chǎn)生活秩序的國家，就算汽車芯片的底子差一點(diǎn)，那“笨鳥先飛”，可以利用這段時間飛得再遠(yuǎn)一點(diǎn)。
“造芯”要掌握兩個平衡 市場終會選擇少數(shù)產(chǎn)品
記者：近年來，汽車芯片市場非常熱鬧。除了恩智浦、瑞薩、英飛凌等老牌廠商，地平線、黑芝麻等一批半導(dǎo)體新銳，高通、英偉達(dá)、華為等消費(fèi)電子巨頭，比亞迪、吉利、北汽等整車企業(yè)紛紛入場造芯。您如何看待車用市場的“造芯熱”？
張亦農(nóng)：“造芯熱”表明產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化已經(jīng)慢慢從IT、消費(fèi)電子、安防監(jiān)控等領(lǐng)域，延伸到汽車領(lǐng)域。這種垂直整合具有積極意義，而且每家公司都有自己的邏輯。
在整車企業(yè)看來，汽車是一個載體，芯片是一個個提供功能和控制的節(jié)點(diǎn)，把這些“點(diǎn)”放入載體，由點(diǎn)入面，就構(gòu)成了一輛汽車。
互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)覺得萬物皆為計算機(jī)，汽車只是一個殼子很大的外設(shè)。有了處理器和操作系統(tǒng)，把外設(shè)套上去，由里及表，也構(gòu)成了一輛汽車。
既然每一家企業(yè)或者每一個領(lǐng)域的企業(yè)都有各自的邏輯。那么車廠、芯片企業(yè)都加入了造車熱潮，產(chǎn)生各種各樣的融合和創(chuàng)新，這本身是件好事，但是要注意兩個平衡。
一是要注意不計成本的投入和企業(yè)盈利能力之間的平衡。如今企業(yè)造芯，言必談L3、L4，動輒5納米、7納米，算力力爭100TOPS以上。那么投入會非常大，流片一次將耗費(fèi)上千萬美金，需要上百人的團(tuán)隊，購入多種EDA。這些投入攤銷到一顆芯片上，成本是非常高的。
如果汽車一年的銷量維持在七千萬輛左右，一個車企有500萬輛銷路，已經(jīng)是一個超大型企業(yè)了。但是這個量級在芯片行業(yè)里面，不算一個很大的數(shù)字，這就意味著每一顆芯片均攤的固定成本都是驚人的。無論企業(yè)多么不計成本地投入，終歸要追求盈利。如果這個平衡把握的不好，可能變得“一地雞毛”。
另外要把握好概念創(chuàng)新和持久戰(zhàn)之間的平衡。L4以上的自動駕駛芯片還是一個未知領(lǐng)域，沒有5―10年的積累很難取得突破。很多面向消費(fèi)領(lǐng)域的國產(chǎn)芯片，比如手機(jī)主芯片，從概念到成熟歷經(jīng)了十幾年的積累，而汽車的造芯標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)苛。企業(yè)想要長久，必須腳踏實(shí)地、真刀真槍地進(jìn)行研發(fā)和積累。
記者：未來各類企業(yè)造芯的差異化空間在哪兒？
張亦農(nóng)：雖然下場造芯的企業(yè)很多，但大家對汽車的定義和發(fā)展邏輯是不一樣的。
BAT等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的視角是提供一個OS，通過底層OS把所有的生態(tài)環(huán)境團(tuán)結(jié)在一起。
家電企業(yè)也在造車，在他們看來，汽車是客廳的延伸，在家里面就可以監(jiān)控車艙的情況，他們打造客廳娛樂中心的經(jīng)驗也可以帶到汽車空間里。
中星微電子集團(tuán)過去10多年專注于安防監(jiān)控領(lǐng)域，在圖像視頻處理、安全、人工智能等有著長期的積累，我們可以從智能感知、公共安全入手，把成功經(jīng)驗帶到汽車芯片行業(yè)。
因為從不同的角度入手，每個企業(yè)會關(guān)注提供不同的用戶體驗。這意味著，未來買車可能像買手機(jī)一樣，會有不同用戶群體關(guān)注打游戲的性能、拍照的美顏效果、屏幕的尺寸像素等各方面的體驗。而每一種功能、每一種體驗，都需要芯片作為底層支撐。在這種趨勢下，汽車芯片會形成一個相對健康，“幾花齊放”的競爭格局，但不會是百花齊放的局面?？梢哉f，每一種邏輯被真正證明之前，都可以去嘗試。但是市場可能僅僅認(rèn)可1―2種產(chǎn)品邏輯，選擇1―2個贏家。
兩大升級方向帶來機(jī)遇 內(nèi)功與標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)創(chuàng)新
記者：下一階段汽車芯片技術(shù)和產(chǎn)品的升級方向是什么？“新四化（電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化）”趨勢將為車載芯片帶來哪些機(jī)會和挑戰(zhàn)？
張亦農(nóng)：升級的方向還是比較多樣的，有兩個大方向可以考慮。
一個是我們所謂的“喧賓奪主”，也就是原本作為錦上添花的屬性，通過“新四化”成為重要甚至主要屬性。
舉個例子，手機(jī)本來是打電話的，但是現(xiàn)在消費(fèi)者購買手機(jī)，不會關(guān)注打電話的原生屬性，反而更關(guān)注屏幕分辨率、美顏效果、以及聯(lián)機(jī)玩游戲是否卡頓等附加屬性。
汽車行業(yè)也是一樣。它的原生屬性是把人從一個地點(diǎn)運(yùn)輸?shù)搅硪粋€地點(diǎn)。互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、芯片企業(yè)進(jìn)入這個行業(yè)以后，將顛覆原先的認(rèn)知，企業(yè)會認(rèn)為在汽車把乘客送到其他地點(diǎn)的過程中，不僅讓他們坐在車上，還讓他們坐在一個特定的空間里。圍繞著實(shí)施自動駕駛后這個空間的第二屬性――比如能否車上辦公、能否車載娛樂、能否成為化妝間等，與汽車原生屬性沒有多大關(guān)系，卻有機(jī)會成為主流選車標(biāo)準(zhǔn)。
這種“喧賓奪主”，為芯片企業(yè)創(chuàng)造了大量機(jī)會。畢竟“新四化”的每一“化”都離不開芯片，芯片是畫龍點(diǎn)睛的那一“畫”。
第二個趨勢是汽車芯片架構(gòu)從分立走向分域再走向集中控制。現(xiàn)在的汽車芯片架構(gòu)是分立式的，可能一輛汽車?yán)锩嫔⒙淞?00多個芯片，各司其職。在“新四化”的基礎(chǔ)上，汽車控制芯片分布正經(jīng)歷著從分立向分域演進(jìn)的過程，典型的架構(gòu)依據(jù)汽車電子部件功能將整車劃分為動力總成、車輛安全、車身電子、智能座艙和智能駕駛等幾個域。再演化下去，未來的極致形態(tài)可能是從分域向集中演進(jìn)，汽車芯片里也會誕生最強(qiáng)大腦，成為整個汽車的主芯片。
為什么最終走向集中控制？除了芯片本身按摩爾定律演進(jìn)中，高門檻芯片不斷“吃”低門檻芯片的不可抗規(guī)律，還有其他推手。
首先，汽車要做容災(zāi)備份。如果基于一顆芯片或者同一塊板子上的一組芯片進(jìn)行集中控制，只要插一塊相同的板子就可以進(jìn)行容災(zāi)備份了。
其次，今后汽車作為一個超大的電子產(chǎn)品載體，每一顆控制芯片都有軟件程序。采用集中控制的芯片架構(gòu)，修車只需要檢測中央控制的芯片或者芯片組就可以了。而分立式的架構(gòu)中，每一塊芯片都要單獨(dú)做軟件的升級更新和維修檢測，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。把絕大部分功能集中到一顆或者有限的幾顆芯片，汽車的升級換代才是一個可控的過程。
從分立到分域再到集中控制，預(yù)計有一個20年的演進(jìn)過程。需要廠商不斷去改良并豐富芯片功能，這個過程中也會誕生大量的機(jī)會。
記者：您認(rèn)為國內(nèi)企業(yè)該如何提升汽車芯片的基礎(chǔ)創(chuàng)新能力？
張亦農(nóng)：打造汽車芯片的創(chuàng)新格局，可以用六個字總結(jié)：有序、內(nèi)功、生態(tài)。
首先是有序。要避免重復(fù)投資和行業(yè)無序競爭，集中力量做大做強(qiáng)，而不是扎堆競爭，殺敵一千自損八百。如果企業(yè)一味殺價，得不到充足的利潤回報，是無法有足夠多的資金來支持持續(xù)創(chuàng)新的。做到有序、制定標(biāo)準(zhǔn)，是關(guān)鍵的一步，也就是我們所說的標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)。“垂直域創(chuàng)新”的基礎(chǔ)是標(biāo)準(zhǔn)化的制定，追本溯源就是基礎(chǔ)技術(shù)的創(chuàng)新。以標(biāo)準(zhǔn)帶動應(yīng)用，以應(yīng)用催生市場，從市場創(chuàng)造需求，從需求挖掘規(guī)模，再由規(guī)模反哺創(chuàng)新域，形成一個良性循環(huán)， 是關(guān)鍵核心領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破的必然途徑。
第二是內(nèi)功。目前汽車技術(shù)創(chuàng)新集中在智能駕駛域和智能座艙域。但是，如同練武底盤要穩(wěn)一樣，做汽車芯片也要敢于攻克汽車底盤和動力控制系統(tǒng)等技術(shù)難度高、可靠性門檻高的內(nèi)功型芯片。過去國外汽車芯片廠商在此有長期積累，也是他們的核心價值所在。本土芯片公司要緊密與汽車廠商銜接合作，根據(jù)下游需求錘煉內(nèi)功，再有標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)，芯片創(chuàng)新才能夠得到保障。如果解決不了這類問題，一旦再發(fā)生全球性的芯片產(chǎn)能短缺，我們的車企還會被束縛。
第三是生態(tài)。芯片的創(chuàng)新要兼顧芯片和OS的深度綁定，這是一個全局的概念。在CPU芯片當(dāng)?shù)赖腜C時代，因為缺乏OS和應(yīng)用的布局，國產(chǎn)CPU奮斗了二十多年，至今的投入和產(chǎn)出是不成比例的。在手機(jī)時代，國內(nèi)廠商開始強(qiáng)調(diào)生態(tài)，自研OS，取得了長足的進(jìn)展。但是，一旦貿(mào)易摩擦導(dǎo)致OS使用受限，我們依然感受到OS不是完全自主的短板。在智能汽車時代，創(chuàng)新需要在生態(tài)上更早布局，才能滿盤皆活。
記者：中星微電子集團(tuán)在汽車芯片領(lǐng)域有哪些短期和長期目標(biāo)？
張亦農(nóng)：中星微在過去十多年，一直致力于安防監(jiān)控垂直領(lǐng)域的創(chuàng)新，構(gòu)建了標(biāo)準(zhǔn)、芯片、平臺、集成、數(shù)據(jù)、服務(wù)一體的體系。我們將從三個維度切入汽車芯片布局。
一是結(jié)合中星微在圖像、視頻ISP、圖像編解碼、機(jī)器視覺方面的長期積累，移植安防監(jiān)控領(lǐng)域里的編解碼標(biāo)準(zhǔn)、采集標(biāo)準(zhǔn)、傳輸標(biāo)準(zhǔn)，由車載多路視頻監(jiān)控的角度切入。在汽車的感知系統(tǒng)中，前置攝像頭每小時產(chǎn)生70-300GB數(shù)據(jù)，ADAS每小時則生成1TB數(shù)據(jù)，liDAR 每小時生成36-252GB數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)很多需要做編解碼才能存儲。通過人工智能分析出的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也需要做關(guān)聯(lián)存儲。由中星微主導(dǎo)并在芯片中支持的結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)通道，可以有序支持這類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，讓檢索更方便。目前，中星微提供的車載智能監(jiān)控解決方案，是將安防領(lǐng)域的積累移植到汽車領(lǐng)域的一種自然衍生。
二是在國密和數(shù)據(jù)安全上發(fā)力。汽車中大量采集的數(shù)據(jù)，需要保證網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全、人工智能安全和產(chǎn)業(yè)安全。前一陣，特斯拉因為數(shù)據(jù)安全的問題，又站到了輿論的浪尖上。中星微車載智能監(jiān)控解決方案是目前唯一能提供端、邊、云一體，符合國密要求的基于前端信源加密的融合解決方案。
三是在系統(tǒng)集成架構(gòu)尚在演進(jìn)，算法還不成熟的時候，中星微提供的人工智能算力作為協(xié)處理器更有靈活性。目前的自動駕駛，包含了數(shù)采集、數(shù)據(jù)格式整合、數(shù)據(jù)處理等多個流水線環(huán)節(jié)。光是電子控制，就包含發(fā)動機(jī)控制、動力總成控制、傳動系統(tǒng)控制、制動控制、等多個流水線或分立的處理環(huán)節(jié)，很多環(huán)節(jié)用到了汽車圖像識別人工機(jī)器視覺和駕駛決策AI處理器。除此之外，還包括ADAS涉及的自適應(yīng)巡航控制、自動緊急制動、主動變道輔助等環(huán)節(jié)，車載信息娛樂涉及的語音識別、手勢控制、音頻視頻播放和存儲等環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到集中處理的階段，很多域控制處理都是分布處理算力的。未來十年，域控制單元占比將由2020年的29%提升至2030年的43%。在上面提到的眾多環(huán)節(jié)中，中星微已經(jīng)能提供或計劃提供的幾T到幾十T算力的AI處理器，能基于中星微NPU智能平臺支持駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)、ADAS等輔助駕駛功能，并兼顧算力、連通性、功耗、成本、布板面積方面的需求。
未來，中星微將以上述幾個領(lǐng)域為抓手，繼續(xù)向其他車載芯片的種類擴(kuò)展，深耕ECU領(lǐng)域。開發(fā)支持豐富人工智能模型的芯片，訓(xùn)練數(shù)據(jù)并配合經(jīng)典算法，走智能摩爾之路和XPU擴(kuò)張之路，為中國汽車行業(yè)的騰飛賦能。
