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汽车产业发展存三大挑战,华为、百度、比亚迪能否破解芯片荒?

作者 / 速途网 乔志斌

硬件、软件、服务的“铁人三项”,在汽车行业的发展过程中,同样适用。

在刚刚闭幕的中国电动汽车百人会论坛上,全国政协经济委员会副主任苗圩表示“当前,我国新能源汽车产业正在不断地发展壮大,智能网联汽车正处于技术快速演进、产业化加速布局的商业化前期阶段。”

他同时还指出,当前我国汽车产业发展有着三大机遇,同时也面临三大挑战。从机遇上来看,一是制度优势明显,二是市场空间广阔,三是技术优势不断夯实。与此同时,我国汽车产业也面临着三大挑战,一是芯片问题,二是操作系统问题,三是安全问题。

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近年来,在国家对于汽车产业的扶持之下,依托于国内高度成熟的汽车产业链以及持续的技术演进,智能网联汽车、以及电子电气架构快速增长。同时,基于国内汽车市场的巨大存量,并积极开放市场,通过竞争整体提升行业竞争力,新能源汽车呈现良好发展势头良好,为经济发展注入新动能。 

而从三大挑战来看,芯片是硬件、操作系统是软件,而安全则是相关配套制度与服务的完善。可以说,汽车行业想要取得长期行稳致远的发展,依然是“铁人三项”的长期工程。

半导体供应短缺,车企“芯荒”

在践行“铁人三项”中,在汽车“新四化”(电动化、网联化、智能化、共享化)精神的引领下,大大推进了智能网联汽车发展。在操作系统方面,通过网联技术与LBS服务的应用,打通了用户出行与居家场景间的次元壁,实现“车家一体”;其中不乏小鹏、蔚来、威马等造车新势力企业,也有百度Apollo、腾讯TAI、阿里AliOS等互联网公司的身影。而在安全问题,伴随着“车路共建”的技术升级,以及相关政策的日趋健全,则将大幅提升的驾驶的安全系数。

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然而车用半导体芯片的短缺,则是现阶段汽车行业迫在眉睫的问题。

随着自动驾驶技术的发展,对于车辆的感知、理解、反馈能力都提出了更为复杂的需求,车载传感器以及算力芯片的使用亦成指数级增长。然而,受到半导体行业的产能增长速度,并不能完全适应需求,需要时间逐步追赶,但在疫情的影响下,使得芯片工厂停工,生产受阻,以ESP、ECU芯片等为主的车用高端芯片缺货断货,导致相应零部件进口受阻,加剧了汽车行业的芯片短缺。

据中汽协分析,在5G网络技术推动之下,全球电子消费领域对芯片的需求迅速增加,并抢占了部分汽车芯片产能,这种趋势还会进一步加剧。

目前,大众、奥迪、福特、菲亚特等车企纷纷表示因为芯片短缺问题面临工厂减产或停产,不少终端企业甚至按以往几倍的采购量恐慌性下单,而在终端企业抢芯片的同时,芯片制造企业也忙着从他们的上游抢购用于制造芯片的原材料晶圆。美国两大车企福特受此影响,分别裁员2.4万人与1.48万人,福特位于美国肯塔基州路易斯维尔一家工厂,因芯片供应问题停产,约3900人面临待业。

车企、科技企业纷纷入局,发力在路上

面对汽车半导体行业供需不平衡现象的加剧,也让国内汽车行业意识到芯片自主研发生产的重要性。越来越多企业纷纷入局,开始试水布局汽车领域的“造芯”赛道。 

公开数据显示,目前中国功率半导体市场占全球份额超过40%,但自给率仅10%;中国车规级MCU市场占全球份额超过30%,但却基本100%依赖于进口。市面上主流的自动驾驶芯片,目前还主要来源于英伟达、Mobileye、高通等海外企业,而国内寒武纪、地平线,但算力仍然有较大的差距。

作为老牌新能源厂商,比亚迪在功率半导体器件方面有着较多的积累,但随着汽车芯片需求种类的增加,也开始在更多车用半导体赛道中发力。在去年的中国电动汽车百人会上,比亚迪半导体表示自2018年推出第一代8位车规级MCU(微控制单元)芯片以来,累计装车超500万只。

而除了车企,也不乏科技企业入局,宣称“不造车”的华为便是其中一家。日前,有内部消息透露华为已经与比亚迪达成合作,开始开发用于汽车工业的芯片产品。

去年8月,华为消费者业务CEO余承东表示,因美国禁令影响,麒麟系列芯片在9月15日之后将无法制造而成为绝唱。而在10月,台积电已获得美国商务部的许可,台积电可以为华为提供的芯片必须使用“成熟”的工艺来生产,限制了华为采用先进制程工艺。

虽然相对老旧的工艺,并不能让华为依旧在手机行业继续保持优势,但由于车用芯片而言,尤其是新能源车,主要功耗都在动力系统上,相比之下半导体器件功耗很小,即使采用能效较低的成熟技术,依旧可以平衡功耗与算力需求。

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图片来源:百度Apollo智能交通白皮书s

百度作为国内人工智能领域的巨头,在自动驾驶领域除了广为人知的Apollo平台,在硬件开发方面也取得了一定成果,在去年的百度AI发者大会上,百度CTO王海峰发布远场语音交互芯片“鸿鹄”,据介绍这是一款车规级标准芯片,将主要应用于车载语音交互、智能家居等场景。 

而通过芯片开发,除了推出算力更强的芯片以外,百度还通过系统的迭代,降低自动驾驶对于算力的需求,据百度官方介绍Apollo Lite所需的芯片算力仅为30Tops,可以实现360°环境感知且前向障碍物检测视距达到240米,推动自动驾驶结束快速实现商业化落地。而在本月11日,百度正式宣布入局整车制造行业,进一步贯彻了布局自动驾驶的决心。

半导体制造能力仍待突破

虽然国内对于芯片的封装、测试方面已经有较为成熟的开发流程,但是在芯片设计、制造方面仍然存在比较大的空缺。 

而目前车用芯片主流的28nm,相比更为先进的14nm在功耗方面的劣势并不明显,但单位体积内可容纳元件的数量则相对偏低,长期看来随着芯片功能的增多、性能的增强,相对落后的工艺将限制芯片性能的上限。

而7nm及以下技术,仍然需要光刻机进行突破,目前极紫外线光刻机惟一生产厂家为荷兰ASML,而材料市场则主要受日企把持。国产半导体技术想要实现突破“卡脖子”的现状,设计研发能力与芯片制造环节是虽然艰苦但必须迈过的大山。

站在汽车行业迎来前所未有变革的关键点上,新的赛道固然蕴蓄着新的机遇,在制度、市场、产业链三大优势之下,国内汽车市场发展仍存有极大的上升空间,但在速途网看来,对于国内车企而言,硬件作为“铁人三项”中的硬骨头,不宜为时尚早的盲目乐观,而应是长期且持久的技术投入。