今年5月份汽車(chē)缺芯一度爆上熱搜，小鵬汽車(chē)董事長(zhǎng)何小鵬還曾發(fā)可達(dá)鴨配圖，發(fā)出急求芯片的信號(hào)。
筆者了解到各領(lǐng)域?qū)π酒蟮呐判颍汉教煨酒拒姽ば酒拒?chē)規(guī)芯片＞工業(yè)芯片＞消費(fèi)芯片。汽車(chē)對(duì)芯片的要求是高于工業(yè)，高于手機(jī)、電視等消費(fèi)類(lèi)數(shù)碼電器產(chǎn)品的。
汽車(chē)常年在外奔馳，會(huì)面臨不同的環(huán)境問(wèn)題，比如鄉(xiāng)間地頭的粉塵、雨天的濕氣、夏季的暴曬、冬季的寒冷，而這就要求芯片以及其他零部件都得能經(jīng)受住這些考驗(yàn)、不出故障保證正常工作。所以，相比手機(jī)芯片而言，車(chē)規(guī)芯片對(duì)可靠性的要求會(huì)更高一些。
制造一輛新能源汽車(chē)需要哪些芯片？
據(jù)筆者了解，2021年平均每輛車(chē)所需芯片數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了1000顆以上。而新能源汽車(chē)正在加速發(fā)展，一臺(tái)新能源汽車(chē)搭載的芯片數(shù)量達(dá)到了1000顆以上，可以說(shuō)新能源汽車(chē)是芯片“大戶(hù)”。
汽車(chē)芯片種類(lèi)較為龐雜，主要分四類(lèi)：功能芯片、主控芯片、功率半導(dǎo)體，傳感器。以新能源汽車(chē)為例，制造一輛新能源汽車(chē)的芯片以下這些芯片。
1、功能芯片
主要是指MCU（微控制器芯片）和存儲(chǔ)器，其中MCU負(fù)責(zé)具體控制功能的實(shí)現(xiàn)，承擔(dān)設(shè)備內(nèi)多種數(shù)據(jù)的處理診斷和運(yùn)算。車(chē)輛控制系統(tǒng)主要包括車(chē)身電子系統(tǒng)、車(chē)輛運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力總成系統(tǒng)、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等幾大部分，這些系統(tǒng)下面又存在著眾多子功能項(xiàng)，每個(gè)子功能項(xiàng)背后都有一個(gè)控制器，控制器內(nèi)部會(huì)有一顆功能芯片。
2、主控芯片
在智能座艙、自動(dòng)駕駛等關(guān)鍵控制器中承擔(dān)核心處理運(yùn)算任務(wù)的SoC，內(nèi)部集成了CPU、GPU、NPU、ISP等一系列運(yùn)算單元。
3、功率半導(dǎo)體
主要負(fù)責(zé)功率轉(zhuǎn)換，運(yùn)用在汽車(chē)動(dòng)力控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、燃油噴射、底盤(pán)安全等系統(tǒng)當(dāng)中，像電動(dòng)車(chē)用的IGBT功率芯片，以及可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場(chǎng)效晶體管MOSFET等。新能源汽車(chē)需要大量功率半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛頻繁的電壓變換需求。
4、傳感器
主要用于探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件或化學(xué)組成，并將探知的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)或其他所需形式傳遞給其他設(shè)備，包括CIS芯片、MEMS芯片、電流傳感器、磁傳感器、陀螺儀、VCSEL芯片和SPAD芯片等。
綜上所述，汽車(chē)芯片對(duì)于一輛車(chē)來(lái)說(shuō)是非常重要的，以上四類(lèi)中傳感器是市場(chǎng)份額最小的，如果沒(méi)有傳感器汽車(chē)甚至連油門(mén)都踩不動(dòng)，現(xiàn)在，相信大家理解為什么缺少芯片就造不出來(lái)汽車(chē)。
MCU是功能芯片的主角
汽車(chē)芯片主要關(guān)注三個(gè)方面：一是可靠性要求；二是設(shè)計(jì)壽命要20年以上；三是高安全性要求。
據(jù)了解，目前傳統(tǒng)汽車(chē)控制器數(shù)量約為40～70個(gè)／輛，芯片400～700個(gè)／輛，新能源車(chē)則至少要增加20％的需求量。Strategy Analytics的數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)燃油車(chē)各類(lèi)芯片應(yīng)用占比中，占比最高的是MCU，占比為23％，其次是功率半導(dǎo)體，傳感器，其他，占比分別為21％、13％、43％。到了純電動(dòng)汽車(chē)，由于動(dòng)力系統(tǒng)的改變，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，功率半導(dǎo)體的占比達(dá)到了55％，超過(guò)一半；其次是MCU和傳感器，汽車(chē)需求量最大的是MCU。
MCU是把中央處理器、存儲(chǔ)、定時(shí)器、輸入輸出接口集成在同一個(gè)芯片上的微控制單元，也稱(chēng)單片機(jī)。MCU主要用于自動(dòng)控制的產(chǎn)品和設(shè)備，可應(yīng)用于工業(yè)、汽車(chē)、通訊與計(jì)算機(jī)、消費(fèi)類(lèi)電子領(lǐng)域。其中，汽車(chē)是MCU最大的應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)汽車(chē)單車(chē)會(huì)平均用到70個(gè)左右，而新能源汽車(chē)則需要用到300多個(gè)，應(yīng)用領(lǐng)域包括ADAS、車(chē)身、底盤(pán)及安全、信息娛樂(lè)、動(dòng)力系統(tǒng)等，幾乎無(wú)處不在。
目前車(chē)規(guī)級(jí)MCU市場(chǎng)主要被海外巨頭壟斷，國(guó)內(nèi)廠商正在奮力追趕，目前部分企業(yè)已能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)。
缺芯潮下，國(guó)產(chǎn)車(chē)規(guī)MCU的現(xiàn)狀
從汽車(chē)MCU的市場(chǎng)份額分布來(lái)看，整體競(jìng)爭(zhēng)較為激烈，且市場(chǎng)份額相差不大，占比最多的還是動(dòng)力控制系統(tǒng)，其次是底盤(pán)與安全控制系統(tǒng)、車(chē)身電子和車(chē)載電子，32位的汽車(chē)MCU占據(jù)大頭。目前車(chē)規(guī)級(jí)MCU具有比較高的行業(yè)壁壘，全球市場(chǎng)由海外廠商壟斷。而國(guó)產(chǎn)MCU仍然以Fabless為主，無(wú)法單獨(dú)進(jìn)行IATF16949這類(lèi)流片和封裝階段的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。
截至11月初，長(zhǎng)安汽車(chē)、長(zhǎng)城汽車(chē)、上汽集團(tuán)、廣汽集團(tuán)以及比亞迪等五家自主品牌企業(yè)先后發(fā)布了第三季財(cái)報(bào)。財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)顯示，上汽集團(tuán)、比亞迪、長(zhǎng)城汽車(chē)分別實(shí)現(xiàn)了2114億、1170億、373．46億元營(yíng)收，位列前三。
華為消費(fèi)者CEO余承東在微博上表示，AITO問(wèn)界系列連續(xù)三個(gè)月單月交付破萬(wàn)，10月交付12018輛，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)消費(fèi)熱潮已經(jīng)到來(lái)。新能源汽車(chē)市場(chǎng)是五大自主品牌企業(yè)今年前三季度的主要增長(zhǎng)點(diǎn)，1至9月新能源汽車(chē)合計(jì)銷(xiāo)量為233．7萬(wàn)輛，相比于2021年同期的106萬(wàn)輛同比增加120．47％。
隨著新能源汽車(chē)的不斷普及，以及智能化、網(wǎng)聯(lián)化等技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的快速拓展，對(duì)車(chē)載芯片的數(shù)量和質(zhì)量又提出了更高要求。中微半導(dǎo)體副總經(jīng)理兼產(chǎn)品總監(jiān)李振華李振華指出，車(chē)規(guī)級(jí)MCU具有比較高的行業(yè)壁壘，全球市場(chǎng)由海外廠商壟斷。工作溫度、壽命和良率等指標(biāo)要求嚴(yán)格，認(rèn)證流程復(fù)雜且標(biāo)準(zhǔn)高，種種因素結(jié)合在一起，車(chē)規(guī)級(jí)MCU的導(dǎo)入時(shí)間至少3到5年時(shí)間，但車(chē)廠要求的供貨時(shí)間又最高長(zhǎng)達(dá)30年。
伴隨著車(chē)規(guī)級(jí)芯片需求量持續(xù)保持高位，有不少?lài)?guó)產(chǎn)MCU廠商開(kāi)始升級(jí)轉(zhuǎn)型。根據(jù)各企業(yè)官網(wǎng)及其公開(kāi)宣傳的進(jìn)展，兆易創(chuàng)新首顆車(chē)規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品已送樣測(cè)試，2022年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；比亞迪半導(dǎo)體車(chē)規(guī)級(jí)MCU量產(chǎn)裝車(chē)也突破1000萬(wàn)顆，且已推出全新車(chē)規(guī)級(jí)8位通用MCU；芯馳科技正式發(fā)布高端車(chē)規(guī)控制單元（MCU）E3 系列，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)高端高安全級(jí)別車(chē)規(guī)MCU市場(chǎng)的空白；芯旺微電子KF8A／KF32A系列車(chē)規(guī)級(jí)MCU已量產(chǎn)，已和部分車(chē)企達(dá)成合作。
小結(jié)
目前，汽車(chē)芯片已經(jīng)成為半導(dǎo)體需求最旺盛的方向，國(guó)內(nèi)很多廠商也在積極布局中，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)芯片開(kāi)始嶄露頭角。
不過(guò)，車(chē)規(guī)級(jí)芯片的制造壁壘比較高，極高的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致廠商研發(fā)投入大、周期長(zhǎng)。而出于安全性及可靠性考慮，客戶(hù)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求遠(yuǎn)高于消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)MCU，這需要相關(guān)的芯片制造企業(yè)有雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和扎實(shí)的技術(shù)支撐。
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