深评:车企自研能否解决“芯片荒”?

深评:车企自研能否解决“芯片荒”?
2021年10月21日 18:33 车市后观

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自2020年12月,大众汽车被曝出“缺芯”危机之后,一场全球范围内的“芯片荒”愈演愈烈,不断有车企因缺芯陷入减产甚至停产的困境。根据国外机构AutoForecast Solutions的最新数据,截至今年10月10日,由于芯片短缺,全球汽车市场累计减产934.5万辆,中国汽车市场累计减产量已达182.7万辆。

尽管供应链企业、中汽中心等各方都对外称,8、9月以来,芯片供应有所缓解,但出于自主、安全等因素考虑,一些企业陆续官宣要自研芯片。最新消息显示,10月中旬现代汽车也计划加入自研芯片大家庭。经历新冠疫情与芯片短缺后,车企对于自主可控的需求更加强烈。

居安思危,现代害怕再次陷入缺芯困境

“因芯片短缺,现代汽车在2021年不得不暂时关闭一些工厂。为了减少对芯片制造商的依赖,我们有计划自主开发芯片。”现代汽车全球首席运营官José Munoz对外如是说。据称,现代零部件子公司现代摩比斯将在公司内部的芯片开发计划中发挥核心作用。

『新能源汽车芯片增量结构图 资料来源:平安证券』

现代宣布自研芯片并非“事发突然”,早在今年6月,既有外媒报道称,现代汽车集团的零部件部门Hyundai Mobis正与韩国无晶圆厂芯片和设计公司谈判,以开发自己的汽车芯片。当时有分析人士表示,该公司此举反映出它希望通过与韩国芯片制造商合作,减少对外国半导体的依赖,并更快地解决芯片供应问题。

实际上,与其他企业相比,现代受缺芯影响较小。其与丰田、特斯拉一样,是少数几家在芯片短缺情况下实现全球销量增长的企业。

财报显示,今年二季度,现代汽车全球市场销量同比增加46.5%,为103.1349万辆,本土销量同比减少11%,但海外销量同比大增73.6%;起亚全球销量同比增加46.1%,为75.4117万辆,本土销量同比减少8.2%,海外销量猛增70.9%。

现代能够在疫情与缺芯双重压力下取得这样的成绩,主要是由于提前判断了疫情期间亚洲市场恢复势头更强劲,决定在亚洲不减少订单,因此销量并没有受太大影响。

尽管如此,现代集团还是居安思危要自研芯片,其原因有多个,一则显然是为了自主可控,多数观点认为芯片问题将会较长时间存在,现代希望能保持供应链稳定持续;二是从自动驾驶芯片角度,以Mobileye为代表的芯片供应商提供的芯片和算法紧密耦合且打包出售,车企希望通过自主研发获得更多自主权。此外,车企自研芯片也可以积累人才、逐步降低成本、增强品牌效应。

比亚迪/特斯拉,汽车芯片优等生代表

目前汽车芯片主要分为三大类:功能芯片、功率半导体、传感器。功能芯片,主要是指处理器和控制器芯片;功率半导体,主要负责功率转换,多用于电源和接口;传感器,则主要用于各种雷达、安全气囊、胎压检测等。

现代并没有明说要自研哪种芯片,但无论上述哪种类型自研,车圈都已有先例,最典型的代表是比亚迪和特斯拉。

比亚迪更多精力放在功率半导体和传感器上,其在车规级芯片上布局全面,广泛布局功率半导体、控制类芯片(MCU)、传感器(CIS、指纹传感器等)、光电半导体(照明LED)等业务,上述业务2020年营收占比分别为31.99%、13.00%、22.39%和22.17%。

比亚迪在功率器件方面则主要采用IDM模式,即集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身;在控制芯片和传感器方面则主要采用Fabless模式。即无工厂模式,就是只做芯片设计和销售,其它环节全都使用外部资源。

比亚迪在芯片上的研发由来已久。其自造的1.0代IGBT芯片于2010年问世;2013年,2.0代芯片正式装车比亚迪e6;2014年,完成微电子与光电子部门整合;2015年后,自研的IGBT2.5芯片诞生,比亚迪开始使用自己的芯片,此前其大部分IGBT芯片都是外购自英飞凌;2018年,比亚迪微电子发布全新一代车规级IGBT4.0芯片。2020年,比亚迪微电子更名为比亚迪半导体有限公司。比亚迪半导体股份有限公司正在申请上市,目前审核状态为“已问询”。

『比亚迪车规级芯片在车身各系统应用情况。资料来源:比亚迪半导体招股说明书』

正是由于自主可控,针对此次芯片危机,比亚迪一直对外明确表示不缺芯。但有媒体报道称,比亚迪的采购人员也在委托该公司寻找部分芯片,只是相比其他车企情况好很多。

另一家企业特斯拉则是专注自动驾驶芯片,即功能芯片,相比功率半导体、传感器,功能芯片在此次汽车产业芯片荒中,不属于最严峻的种类,但它对于企业能否决胜智能汽车时代,有着举足轻重的作用。有观点认为,特斯拉能够在智能汽车时代“一马当先”,与芯片自主研发有很大关系。

目前硬件底层平台的自动驾驶芯片有多个平台可供选择。除了特斯拉采用自研的FSD(Full Self-Driving,全自动驾驶)芯片,其他车企的自动驾驶方案都采用第三方的芯片平台。

特斯拉自动驾驶系统硬件设备一共有三次升级。其中,HW1.0到HW2.0主要通过增加传感器数量和深度学习功能使感知力大幅提升。HW2.0到HW3.0主要针对芯片进行了两次升级,基本实现了L5完全自动驾驶级别所需的计算能力。

特斯拉在第一代硬件HW1.0时采用Mobileye视觉识别芯片,信息收集阶段主要依靠Mobileye的图像识别技术,数据来自于车顶的Mobileye摄像头,车首的雷达和周边雷达只是提供辅助信息;HW2.0增加了侧前侧后方摄像头,前置摄像头由单目进化为三目摄像头;在HW3.0时,特斯拉采用自主研发的双芯片设计,算力达到了144TOPS。

目前,特斯拉各车型主要采用HW3.0方案,搭载由其自研的FSD芯片方案,实现冗余设计,共2*72TOPS/72W,实际应用性能相比2.5版本提升21倍,功耗仅高25%,成本仅为2.5版本的80%。

显然,特斯拉感受到了自研芯片带来了红利,根据特斯拉此前披露的信息,HW 4.0芯片将于2021年第四季度开始量产,其计算能力将是现款HW3.0的3倍,能进一步支持自动驾驶汽车所需的实时计算能力,首批搭载该芯片的车辆最早2022年第一季度开始交付。

此外,今年8月20日,特斯拉AI日发布会上,特斯拉又亮相了自主研发的神经网络训练芯片D1。

自主or合作,车企纷纷加大芯片投入

从比亚迪和特斯拉的经验来看,芯片可控在特殊时期,以及智能化竞争中占据重要意义,于是不断有车企提出了自研芯片的概念。

早在去年10月,蔚来汽车即被曝出计划自主研发自动驾驶计算芯片,并已成立独立硬件团队,项目由蔚来汽车董事长兼CEO李斌带队推动。几乎与此同时,零跑汽车发布了具有自主知识产权车规级AI智能驾驶芯片凌芯01,首款搭载该芯片的车型为零跑C11,后者于今年10月开启交付。

『零跑C11性能版搭载了两颗零跑全自研智能驾驶芯片“凌芯01”』

今年以来,更多车企发布了在芯片领域布局计划。

4月,有媒体报道称,小鹏汽车的自动驾驶硬件研发已经涉入芯片领域,主要研发自动驾驶专用芯片。彼时消息称,“目前团队规模不大,10人以内。如果进展顺利,小鹏芯片有望在今年底或者明年初流片。”

5月,大众CEO赫伯特·迪斯在接受媒体采访时表示,大众计划自主设计和开发高性能芯片以及所需的软件。“为了实现最佳性能,汽车的软件和硬件必须出自同一只手。”迪斯表示,大众集团没有计划自己生产芯片,但是希望自主研发并掌握专利。大众集团的软件部门Cariad将拓展相应业务。

9月,五菱汽车在其品牌发布会上亮相了五菱芯片。根据企业计划,上汽通用五菱力求在十四五期间GSEV(全球小型纯电动汽车架构)平台车型芯片国产化率超90%。

此外,还有一些车企选择与科技公司合作,加速在芯片领域布局。

其中,北汽产投在2020年,与Imagination集团、翠微股份共同签署协议并宣布成立北京核芯达科技有限公司。该合资公司主要针对自动驾驶的应用处理器和面向智能座舱的语音交互芯片研发。

『吉利汽车芯片产品自研路线图。资料来源:吉利汽车、亿咖通』

吉利控股的亿咖通科技一方面宣布与Arm中国达成合作,共同出资成立芯擎科技。该合资公司主要围绕自动驾驶、微控制器、智能座舱等芯片领域进行研发及量产计划;另一方面,与云知声共同出资成立合资公司芯智科技。

长城汽车则是选择对芯片公司地平线进行战略投资,进军芯片产业。

可以预见,无论是出于安全角度,还是技术考虑,越来越多的车企会选择自研芯片。面对即将到来的智能驾驶时代,企业间“软硬件之战”才刚刚开始。

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