汽车“芯”动上海滩

摘要:2021年,全球汽车市场正面临着一次大危机。问题出在芯片上,车企厂商买不到芯片,汽车就造不出来,市场上就没车可买。

梁静在一传统车厂工作,他们公司一直以来都从菲律宾一芯片工厂进货,后来那边疫情大面积爆发,厂里的工人死了不少,被迫停工,导致梁静所在车企也停产交不了货。


从2019年起,缺芯开始在消费电子等各个行业发酵,到了2020年第四季度,席卷了整个汽车行业,到处是汽车厂商停工停产的消息,行业一片哀嚎。


全行业缺芯,但没有一次如汽车这般严重,全球爆发了车载芯片危机。原因是多方面的,市场对汽车芯片需求预估不足;消费电子抢占市场份额;长期以来全球8 英寸晶圆产能紧张,车用芯片供给紧缺;今年以来,芯片产业天灾不断,意外事件加剧了芯片短缺。


而在这次缺芯危机中,国内芯片厂商失去了“名字”。


对于汽车而言,芯片是所有功能得以运行的“大脑”,一辆汽车需要500-600颗芯片,随着汽车转向电子式发展,据了解,2021年平均每辆车所需芯片数量已经达到了1000颗以上。没有芯片,汽车寸步难行。国外汽车芯片厂商依托在传统MCU芯片领域建立起来的绝对优势,依然占据汽车芯片市场的主导地位。公开数据显示,目前全球车载芯片的前五大供应商是英飞凌、恩智浦、瑞萨电子、德州仪器和意法半导体,五家企业占据着全球汽车芯片约50%的市场份额。


根据中国海关总署的数据,2019年中国的芯片进口额达到3055.5亿美元,出口额为1015.8亿美元,芯片贸易长期处于逆差状态。在麦肯锡的报告中,中国相关科技企业大部分市场还是在国内,器件的一级供应商50%以上都在国内,半导体是个例外,只有5%的芯片一级供应商在国内。


根据中国半导体行业协会设计分会统计,2020年国内的芯片设计企业达到了2218家,比2019年的1780家多了438家,数量增长了24.6%,主要分布在北京、上海、深圳。


上海正在变硬


过去20年在中国崛起的绝大多数巨头公司,都选择在一线城市安营扎寨,北京有百度、字节跳动、京东、小米等;深圳有腾讯、华为、中兴、大疆等;广州出过网易、UC浏览器、欢聚时代、唯品会、小鹏汽车等。


但说起上海,精致、小资生活成为年轻人向往的魔都之外,也是在最近几年,才有一些新兴互联网公司入驻,例如拼多多、携程、哔哩哔哩。



可以说,在中国的科技发展史上,上海一直陪跑。但随着芯片大热,人们发现小资和硬科技居然联系上了,很多芯片龙头企业都坐落于此。


因为交通发达,长三角成为中国半导体发源地之一,历史可追溯到上个世纪60年代,如今已成为全国为数不多拥有完整芯片产业链的城市集群,其中尤以上海、无锡、苏州为代表。


其中上海更被称为“芯片走廊”中的起始端,迄今已汇聚了多达700余家半导体企业。去年,上海集成电路产业销售规模就突破了2000亿元,到今年这个数字有望增长到2440亿元。


截至目前,国内半导体公司中市值超过千亿的有11家,其中注册地为上海的就有四家,分别是中芯国际、韦尔股份、华润微、中微公司,北京有北方华创和兆易创新,其余都散落在无锡、福建、天津等城市。


杨天所任职半导体公司便坐落在这座城市,主要从事消费电子和车载等芯片的生产。


在他看来,芯片企业在上海聚集,就跟“商圈”的形成一样,当年一些业界大公司选择上海落户,其他芯片企业跟随大佬的脚步,也进驻上海。“在上海芯片的这个圈子里,方便企业间技术交流,资源共享,促进共同发展,当别人说起中国半导体,就会想起上海半导体”。


当电商、短视频等互联网行业发展进入成熟期,如AI、芯片、VR等硬科技成为风口,错失了我国科技发展的互联网阶段,上海开始在芯片等硬科技领域散发“魔力”。


1985年,第一块64K DRAM 在无锡国营742厂试制成功,“中国芯”跳动了三十多年。今天,汽车缺芯危机爆发,被看作是国产芯片的一次机遇。


对于国内汽车厂商,这并不仅仅是一次行业误判和突发事件的叠加,更是一次警示,上汽、福特、蔚来、小鹏等头部车企纷纷感知到缺芯对于产能带来的影响,一旦国外断供,国内车企只能等待。在这背后,国内车企缺芯暴露出礁石——长久以来我们依赖国外芯片太重。


在这次危机中,杨天所在半导体公司芯片订单暴增,而芯片价格更是从2019年开始,逐年上涨了30%-40%,“但有订单也没有几家能接得住,没那实力”。对于国内芯片厂商,这是一次机会也面临着无限挑战。


未来,在北京与深圳多年的“中国硅谷”争夺赛中,上海依赖芯片产业发展有望获得提名权。


芯片风口涌进汽车行业


汽车缺芯危机爆发后,龚强所在公司战略便发生了变化,“在车载芯片领域,以前只能生产传感器、存储器等中低端芯片,现在,管理层看到车载芯片势必是行业未来的风口,已经在加大力度投入车载芯片。


两个月前,他所在半导体公司便忙着去申请芯片领域的一个认证,通过之后才有资格量产该款芯片。


据了解,2021年上半年国内芯片相关企业新增1.88万家,同比增长171.8%。


当车载芯片开始成为风口,许多国产芯片企业也开始转向该领域,争做行业内第一个吃蛋糕的人。但这块蛋糕很硬,很难啃。


上海的又一芯片厂商壁仞科技,在宣布进军车载领域的同时,在车企芯片危机爆发后,于今年11月宣布进入自动驾驶芯片领域。自动驾驶芯片被称为芯片中的“珠穆朗玛峰”,代表了最高的技术挑战。


一直以来国产车企大多选择外购芯片,在这次芯片危机中,开始出现变化。“从2020年开始,陆续有一些车型在寻找比较稳定的国产芯片厂商,但实际的评估下来,很少有符合的”,一位国产芯片厂商员工告诉光子星球,“之前我们公司来了几家车企,想要寻找可替代的IGBT芯片,但最后都失望而归,因为工艺跟国外确实还有明显差距”。


因为有关人身安全,汽车厂商对车载芯片要求更为严格,当危机发生时,国产芯片厂商集体失声,面对汽车行业的危机,我们目前还不能自给自足,无“国货”可补位替代,非常被动。


按照技术实现难度,车载芯片可分为三个梯队:第一梯队是高性能、高工艺的芯片,属于技术梯度最高的芯片,典型代表是各种AI芯片、主控芯片。随着智能网联汽车的发展,对此类芯片的需求会越来越大;第二梯队是MCU微控制器,在汽车上用得最多,目前最缺的也主要是这类芯片;第三梯队是功率芯片、通讯芯片、传感器与执行器、存储芯片等,属于低算力、工艺要求较低的芯片。


每个梯队之间都隔着‘一堵墙’,各种车规级认证便是这堵墙的显现。要进入车辆领域,打入各一级(Tier1)车企大厂供应链,做核心车载芯片产品,首先要取得各种车载芯片的车规级认证,这是入场券,如AEC-Q100等一系列AEC-Q规范,目前国内能取得相关认证的半导体企业不多。



同时,中国汽车芯片的测试和认证体系尚不完善,相关行业标准缺失,与国外的芯片产业相比滞后近十年。


“在车载芯片领域,中低端已经可以实现国产替代,高端以及核心的目前很难。”杨天所在芯片厂订单暴增,比前两年翻了几番,但工厂效率难以提高,十一月生产的还是今年2、3月的订单。


从晶圆制造到封装测试,这家国产芯片厂商可以包揽整个流程,但也只能生产一些低端车载芯片。


“很多客户跟我们讲,不只是车载,全行业都面临缺芯难题,国内大多数车载芯片制造厂商,只能完成封装或测试这一个环节,在晶圆制造、设计这些关键环节并不能完成。”


“据我了解,业内也有几家本土企业正在转型车载芯片,但注定艰难,很多核心芯片的车规级认证,我们公司也过不了,所以只能做一些第三梯队的辅助配件,高端车载芯片做不了。”杨天向光子星球分享。


目前,国内汽车芯片厂商非常多,但掌握核心技术的不多,该核心技术主要包括在MCU微控制器和自动驾驶芯片的量产。国内芯片的测试场景目前停留在车窗、钥匙或是空调,即跟人身安全没有很大关系的地方。“出了差错顶多也就是短路故障,但不至于出现交通事故,不会造成任何人身安全。”一位业内人士这样说。


车载芯片不同于其他芯片,更注重安全性、稳定性,所以对于工艺要求很高,有着严格的车规级认证。


要取得车规级认证,大量国内芯片厂商工艺并不达标,而影响工艺的主要集中在晶圆制造和设计。从手机到汽车,国内经常被称为“卡脖子”的核心技术,主要是晶圆制造和设计,都把握在其他公司手中,在制造环节,几乎所有高性能汽车芯片均由台积电和三星代工。从芯片设计来看,IC设计和创新的主场地依然是美国。


据市场研究公司集邦咨询发布的2021年第一季全球前十大芯片设计公司营收排名来看。中国台湾3家,分别是联发科、联咏科技、瑞昱半导体,华为的海思公司此前在全球芯片设计公司中排在前十,但在遭遇禁令后,营业收入下滑明显。


一颗芯片的生产过程包括设计、晶圆制造、封装、测试各个环节。自1987年以来,芯片产业全球高度分工,欧美主导设计等上游环节,东亚负责制造和封测等下游环节。而只有在封测环节,中国台湾和大陆占据领先地位。


整体来看,截至目前美国、日本、欧洲、中国台湾地区形成对上中游核心产业全覆盖,依靠技术自主可控垄断半导体产业。


“要跨过三个梯队芯片之间的每一堵墙,需要从芯片制造的全产业链进行升级”,一位业内资深人士称。


车企进入,芯片厂商不再孤军作战


“之前我们同行经常在一起私下讨论这个问题,对比国外,国内芯片晚了至少十年,”芯片工程师许文曾经去深圳、上海参加一些半导体工艺展,“跟国外的相比确实差距很大,老外的产品一拿出来的,真的是眼前一亮,相当震撼的,我们短期内比较难撼动”。


“国内真正在核心技术上下功夫的不多,大多集中在封装测试,还有一些所谓的‘二道贩子’,他们买产品回来贴牌出售。”一位芯片代理商称。


在供货紧张之前,即在2019年之前,张路所在芯片代理销售公司的国内芯片客户很少,内部可数的就三、五条销售线,占的份额也很少,在公司销售额中都没单独拿出来看的。


后边交期紧张以后,欧美芯片厂家开始对国内供应有一些限制政策,缺芯也越来越严重,下游企业开始感受到危机。“一些国企和大公司,比如海信,他们都会有一套方案出来,要不要自研芯片,怎么做?”


政府对计划自研芯片的企业还有奖励措施,国产芯片必须得要做的,张路认为,这对于国内芯片厂商是一个机遇, 主要看谁能活下来。


这个行业需要大量持续的技术研发、资金投入,这也是一个投入大、回报周期长的领域。很多企业熬不到上市那天,因为资金链断裂就都消失了,比如2019年芯片风刚刮进国内,创业型芯片公司如雨后春笋般出现,之后芯片企业破产的新闻便层出不穷。


因此,国产替代是一个异常艰难的长期工程,不是一两年就能完成的风口。随着汽车趋于电动化、智能化,即便疫情恢复,短期内缺芯局势形势很难扭转,缺货将会持续,供不应求。


基于此,面临缺芯带来的影响,各车企不得不开始在国内寻求合作伙伴或者芯片供应商。“从19年开始,我们很多车企客户看到机会,无论是国外品牌还是国内品牌,只要能用的,他们都会开项目来做测试。”一位从业者称。



奇瑞汽车是许微所在公司的长期合作客户,购买一些低压MOSFET、低压大电流的Diode等器件较多,核心芯片都从国外厂家购货,“但在这次危机后,高压大电流也开始使用我们的产品了”。


“选择国产芯片,一方面是价格,一方面要产品好, 还有可能选择相信国产的一个信念,”在许微看来,很多车企都想着,未来在国内市场,必须要有一个稳定发展,逐渐替代国外,在国内去找合适的芯片供应商。


对于国内芯片的发展,采用先拿下中低端芯片,简单的一些配件如MOSFET,再积累经验做高端核心芯片。“只要起量了,那国产成本肯定会比国外的更低,单个的成本是很高的,只有起到一定的量级以后,才能把成本来摊薄。”


国内芯片正在逐步突破,先从车窗这种中低端芯片,再到核心芯片。想引进一个客户,赢得他们的信任,从边缘芯片到核心芯片,需要一个一个新品的试用。“边缘的做得好了,稳定性、安全性都能达到要求,也会有给与更多机会愿意试用我们更高端的芯片,”一位芯片供应商这样认为,“要形成一种循序渐进的一个合作关系,当我们的芯片还比国外的要便宜,而且稳定性也不错,车企慢慢才会转向国内企业”。


“这对国内的芯片厂家确实是很好的一次契机,国内也起来了一些芯片厂,包括针对新能源的比如说碳化硅的项目,业内前三的有英飞凌、意法半导体,国内就是中车株洲,与华为合作的一套轨道交通方案,就做得很好,一部分车厂已经验证过他们的方案,有验证通过了。”一位芯片从业者告诉光子星球。


不像其他工业品或消费品,国产车载芯片仍处于爬坡阶段,以前遇到问题,芯片行业会自行消化,但现在,车企在芯片供应链上的作用被放大。


Wind数据显示,目前国内汽车行业中车用芯片自研率仅占10%,90%汽车芯片都依赖进口,但同时国内汽车市场占据全球三分之一。经历了此次危机,各车企开始重新思考他们在整个产业链上的位置。车企开始寻求自救。


杨天所在芯片企业准备明年上市,此前投资方中的七八家,仅有两家来自车企投资,余下几家全是他们的上中游客户,包括材料提供商、供货的其他芯片公司。在这次危机全面爆发时,又有几家车企正在洽谈投资事项,“他们觉得我们的芯片在国内还算不错,有发展潜力”。


此外,总部位于上海的蔚来、上汽这些车厂前期也以投资的方式,正在逐步参与进芯片产业链中。


随着汽车厂商的加入,给国产芯片带来转机,他们有更多资金、人才、技术上的投入,有希望改变芯片厂商孤军作战的困境。


与此同时,每个车企都希望拥有自己的芯片制造工厂,但实践了才发现整个过程很难。之前杨天公司车企客户,也想要做自己的芯片,但尝试了之后才发现芯片完全比想象的要难很多,奇瑞便是其中一例,“即便做完验证以后,至少需要半年或一年后才能正式应用,可以做,但没有那么快,是在完善过程中”。


同时,“一辆车需要上千颗芯片,就整料单报下来,成本不会低,车企不会自己都做,基于核心部件会考虑自研,但没有达到一定量级的话,这个研发成本也是一大笔投入。”一位业内人士称。


未来,随着汽车行业不断发展,越来越多车企加入自建芯片厂的序列,将核心芯片把握在自己手中。


芯片厂商和车企的合作将会愈发紧密。目前,上海的车企也是中国最多的,包括蔚来、上汽、威马、高合等国产汽车公司总部落户于此,小米、理想等公司也都在上海设立了办公室,这里还是很多跨国公司的中国总部,如特斯拉、福特、沃尔沃等。


越来越多车企将眼光瞄准上海,踏进“芯片走廊”,共筑汽车半导体。这个常年陪跑中国科技发展的魔力之都,也将开始向世界展示它的“魔力”。


本文为 品途商业评论(https://www.pintu360.com)投稿作者:光子星球 的原创作品,责编:lucky。欢迎转载,转载请注明原文出处:。本文仅代表作者观点,不代表品途商业评论观点。

发表评论

您的操作太快喽,请输入验证码

您输入的验证码不正确。

看不清? 点击更换
确定