近期新能源汽车股集体上涨
整体汽车市场势头良好
多家车企却被曝出因汽车芯片短缺将停产的噩耗
从去年第四季度开始
NXP（恩智浦）率先发布涨价函
随后瑞萨电子向客户发送了一封产品提价通知
意法半导体等在内的汽车芯片生产企业相继宣布涨价
南北大众因芯片短缺
被曝部分车型面临停产问题
今年1月福特、丰田、FCA、日产等国际汽车巨头相继表示
将在1月减少汽车产量
1月13日中汽协也表示
近期出现的芯片供应紧张问题
将在未来一段时间内对全球汽车生产造成一定影响
进而影响我国汽车产业运行的稳定性
此轮芯片短缺问题实际是前期风险的延续
也显示出当前全球汽车芯片供应问题的严峻性
对于大多数人来说
可能从购买汽车到报废
都没有与车上的芯片打过照面
但它却默默无闻的发挥着关键作用
在百舸争流的汽车智能化浪潮中勇立潮头
汽车芯片到底是什么？
真的有那么重要吗？
我们国家造不出来吗？
为什么又被卡脖子了？
这期我们一起来探讨一下
汽车缺“芯”的危与机
上世纪80年代
吉利汽车董事长李书福对于汽车工业的理解是
“汽车，不过就是一张沙发加四个轮子。”
汽车发明直至20世纪60年代
汽车的控制都依靠机械
老一辈的司机都开过化油器的车子
机械器件虽然结构接单，质量稳定，但效率不高
所以发动机的电喷和直喷技术应运而生
可以通过电子信号去精准控制喷油器
随着发动机上的传感器越来越丰富
ECU（电子控制单元）出现来控制汽车各个部件的参数
坊间也叫它行车电脑
ECU 作为一个集成化的部件
它具备一定的信息运算能力
它的能力哪来的？
需要依靠集成电路
也就是我们今天说的汽车芯片
随着特斯拉Model S的上市
让业内第一次看到了智能化汽车的可能性
就有了后来华为王军在华为Mate 40的发布会上
用“手机加四个轮子”这句话来形容现在及未来智能汽车的样子
从“一张沙发加四个轮子”到“手机加四个轮子”
这两句话的背后其实也反映了国内汽车产业近40年的技术变革
汽车产业已经从硬件主导转变为
硬件为基础，软件为核心
软硬件互补的时代
汽车行业的发展方向是智能化
智能汽车其实跟手机是一样的
他们的组成都是：硬件传感器+芯片控制+壳子
智能驾驶是未来汽车的竞争制高点
芯片对于智能汽车而言
就相当于人体的大脑
是智能驾驶的核心
那汽车芯片为何会出现全球供应不足的情况呢？
原因之一是近年来全球芯片行业产能投资相对保守
供需不平衡问题在新冠疫情前就已经有所表现
疫情爆发后业内对汽车整体产量的预期又是下降的
所以上游的供应链储备也会相应调低
在5G技术发展推动之下
消费电子领域对芯片的需求却是在快速增加
尤其是疫情带来的居家办公、在线学习、消费等需求
使2020年全球电脑出货量达到2.75亿台
创下10年来最高增长
芯片产能遇到挑战
抢占了部分汽车芯片的产能
消费电子订单相对订单多、利润率也高
比起周期长、产业链复杂的车企订单
更受厂商青睐
新冠疫情的二次爆发
导致很多工厂又停产了
ECU（电子控制单元）部件短缺
这次“缺芯事件”总结起来就是疫情加上汽车智能化的大跃进
导致的市场供需关系变化
不是人云亦云的技术封锁、更不是贸易限制
只是简单的产能不足
不过看到这里别开心
国内汽车芯片确实是被卡脖子了
ECU芯片市场成熟，工艺简单，售价低廉
并不像高端手机的芯片一样蕴含高端科技而被垄断
我们进口的部分原因是出于成本考虑
但其他领域就不一样了
业内普遍认为车企遭遇的芯片短缺问题
暴露出当前国内自主芯片研发不足的问题
所以技术壁垒还是造成零部件短缺的核心原因
就连一个看似不起眼的胎压监测芯片
直至去年才由四维图新旗下的杰发科技实现完全自主设计的国产量产
有的人就会说了
在消费和安防监控等领域
“中国芯”都有一席之地
只要计算能力够用
我直接把手机芯片放在车上不就可以了吗？
为啥还要专门的汽车芯片
这当然是不行的！
消费电子的芯片在开发阶段主要考量性能、功耗、成本三个方面维度
而汽车芯片：稳定压倒一切
非常看重可靠性、安全性和长效性
车规级芯片的生产标准和难度远高于消费级
第一、工作环境更为恶劣
相比于消费芯片及一般工业芯片
汽车芯片的工作环境温度范围宽、高振动、多粉尘、多电磁干扰
第二、汽车产品的设计寿命更长
一般的汽车设计寿命都在 15 年或 20 万公里左右
远大于消费电子产品寿命要求
系统组成的部件和环节越多
对组成的部件的可靠性要求就越高
如何保持芯片的一致性、可靠性
是车规芯片首先要考虑的问题
第三、安全性和长效性
手机芯片死机了可以关机重启
但是汽车芯片如果宕机了可能会造成严重的安全事故
所以对于功能安全和信息安全都有更高的要求
手机芯片的发展基本遵循摩尔定律
基本上一款芯片能满足两三年内的软件系统性能需求即可
汽车的开发周期比较长
汽车芯片设计同样要有前瞻性
第四、车规级芯片认证难度高、流程长
目前可靠性标注有两个：
AEC-Q系列或者是质量管理标准ISO/TS16949
后者由于太过繁杂
比AEC-Q更加的严苛
而AEC-Q则是由克莱斯勒、通用、福特制定的标准
就像华为制定的5G标准一样
规则制定者有更高的话语权
Mobileye用了整整8年才获得第一张车企订单
英伟达当前主力芯片Xavier的研发耗资达 20 亿美元
一款芯片车规级的认证通常需要3-5年时间
进入车企供应链后一般拥有5-10年的供货周期
汽车芯片种类相当庞杂
目前芯片在汽车中的应用包括应用处理器（MCU、ECU、ESP等）、功率半导体（IGBT）和车用传感器等
随着自动驾驶技术和汽车智能化的不断提升
用于自动驾驶的智能计算芯片也开始逐步普及
目前国内汽车行业车用芯片自研率只有10%
另外90%的汽车芯片都必须依赖从国外进口
在先进传感器、车载网络、三电系统、底盘电控、
ADAS（高级驾驶辅助系统）、自动驾驶等关键系统芯片过度依赖进口
部分品种对进口依存度高达95%以上
更由于汽车芯片往往与汽车二级或一级零部件厂商对接
而基本不与整车厂商对接
因此国产替代的难度较其他领域更大
目前整车企业对于中国芯片企业的态度总结为九个字
“不能用、不敢用、不好用”
中国本土芯片公司的技术水平与国际差距至少有三年
曾经，汽车芯片市场由于市场规模有限
是一个非常小众的市场
鲜有外来的入局者
几十年来一直被恩智浦、德州仪器、瑞萨半导体等汽车芯片老巨头所垄断
随着汽车电子系统市场规模逐年扩大
汽车智能化的迅速发展
对芯片处理数据的能力提出了更高要求
汽车芯片领域大变局也为更多新企业带来机会
新老玩家也纷纷入局自动驾驶芯片领域
目前就企业布局来看，汽车芯片呈现多方角逐的局面
大致可分为可以分为以恩智浦、德州仪器为主的传统汽车芯片厂商
以英特尔、高通、英伟达等为代表的老牌电子消费类芯片公司
以特斯拉、蔚来为代表的造车新势力
以及以地平线、芯驰科技、寒武纪为代表的AI芯片初创公司
三大巨头之首英伟达常年保持70%的市场占有率
高通也在在SoC（集成芯片）市场占有率常年高居第一
已与众多车企达成了合作关系
恩智浦等汽车芯片制造商主打的产品是汽车功能的微控制器（MCU）
目前国内只有特斯拉在汽车芯片上做到了自研
大多造车新势力都只能选用英伟达、Mobileye提供的芯片
比如蔚来、理想用的是英特尔子公司Mobileye的EyeQ4芯片
小鹏用的是英伟达Xavier芯片
新能源汽车是这样
其他传统车企更不用说
各车企装配的ECU（电子控制单元）和ESP（电子稳定系统）
主要由大陆集团和博世两大供应商巨头供应
汽车芯片是我国的薄弱产业
越是高端车型，汽车芯片的使用量越高
但就如美国利用芯片制裁华为一样
没有掌握核心技术的车企始终是处于被动的
举个例子，Mobileye与主机厂合作
提供的是将芯片和算法捆绑在一起的软硬一体化方案
这种方案对于不想投入过多成本研发AI的车企而言确实很好
因为不用操心算法
可对于那些迭代迅速的造车新势力而言却很不友好
因为对已经安装在量产车上的芯片
Mobileye是不会去专门做算法迭代的
车企自己也不能根据实际需求改写算法
摆在主机厂面前的只有三条路
要么忍气吞声；
要么就跟小鹏一样选择更为开放的供应商（费用会相对高些）
要么就跟特斯拉一样选择自研
自研可以不受制于供应商
还能大幅降低成本
自研芯片并不是那么的简单
一方面投入的成本很高
需要稳定了现金流
另一方面对于人才需求极大
断供危机之下
国内自研芯片的进度也开始被关注
中芯国际将会持续扩充产能
已与国家集成电路基金、亦庄国投三方成立合资公司
芯驰科技自研的16纳米主流汽车芯片已于2019年10月流片
黑芝麻发布了智能驾驶芯片“华山二号”A1000和A1000L芯片
地平线的“征程2号”自动驾驶芯片已经应用于长安、奇瑞等自主品牌汽车上
出货量已超过10万个
华为基于自主设计的汽车芯片710A
以及自研的AI处理器Ascend910
推出了智能驾驶MDC平台
百度也开发了“昆仑”和“鸿鹄”等AI芯片
四维图新自主研发了32位MCU芯片
比亚迪、中车的车规级IGBT已经自研成功并实现规模量产
吉利控股的亿咖通科技与安谋科技中国公司共同出资成立的芯擎科技
北汽集团与Imagination集团、翠微股份合资成立了北京核芯达科技
上汽与英飞凌成立了上汽英飞凌汽车功率半导体有限公司
零跑汽车与大华股份联合研发AI自动驾驶芯片
蔚来正在规划自主研发自动驾驶计算芯片
国产三四年就做到国际厂商三四十年的水平
这并不符合发展规律
还要从整体的系统去看自主替代的问题
只盯着一个主控芯片是不行的
先进入到车企的合作目录里
形成一种定性的开发
慢慢渗透到核心的主控芯片
加强产业链上下游协同
促进行业标准统一
加强对海外及本土优质资源的并购整合
重点发展自动驾驶、车联网等关键领域
将传感器、自动驾驶等融合起来
充分发挥创新驱动作用，实现变道突破
我们的IC还是很有机会的
“芯片危机”只是一时
短缺难题或许能倒逼国产汽车芯片技术完善并推动生产
冰冻三尺非一日之寒
警惕毕其功于一役的投机思维
加强自主芯片研发实力
是长久而持续的一件事
而自主芯片厂商燃起的星星之火
乘着汽车“新四化”的东风
从单点突破到生态突围
一定可以实现燎原之势
