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造成汽车芯片依旧紧缺的主要原因是什么?这些新规定能否缓解车企“头痛症”
2022-11-18 来源:网络整理
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关键词: 芯片 汽车

2020年爆发的汽车芯片短缺后劲还未消去,从目前市场情况看,虽然市场供需双方意愿均强烈,但是由于车规芯片成本上升、认证量产耗时长、产能预定周期较长等问题,汽车芯片IDM和一级零部件供应商在与晶圆代工大厂就2023年的产能供应和制造报价谈判上不太顺利,因此前者在明年想要获得足够的产能支持可能不容易。

业界供应商暗示,目前谈判较为困难的一项,是就预付款达成一致,双方并不确定应该投资于共同未来,还是只为订单支付保证金。

由此看,关于汽车缺芯问题已经到了新的转折口,汽车产业、芯片产业二者之间的产业链生态正在慢慢搭建,如果双方在此节点能就价格等基本事项达成一致,这或是解决车规芯片短缺的有效一步。




供需端意愿皆强烈

今年芯片产能缺口仍难以弥补

我国在车规芯片方面发展较晚,2021年,国创中心牵头在工程学会发布了《纯电动乘用车车规级芯片一般要求》,首次正式提出了车规级芯片的定义,车规级芯片就是“满足汽车质量管理体系,符合可靠性和功能安全要求的集成电路”。

汽车领域在经历了这两年的缺芯期后,芯片需求得到了足够的重视,再叠加当下消费电子市场疲软,代工厂有更强意愿及能力来支持汽车芯片的生产。业界人士称,实际上,他们非常愿意为汽车或工业芯片解决方案分配更多产能,来着眼于5G、AIoT、新能源和未来汽车应用的长期强劲需求。但想要代工厂这边供给端与市场需求端适配,还需要一些时间,原因将在下文阐述。

值得注意的是,现在汽车芯片端缺口仍然较大。业界消息显示,持续到今年下半年,各大车企均有不同程度的掉量和交付延期。日产汽车美国分公司在11月9日表示,供应链问题将迫使其在本月降低该公司位于密西西比州的坎顿(Canton)装配厂的产量。长安汽车董事长朱华荣近日也在中国汽车论坛上表示,今年1-9月,长安汽车因缺芯贵电掉量60.6万辆。

并且,部分汽车芯片需求量还在持续上升,中国汽车芯片创业创新战略联盟副秘书长邹广才在11月15日举行的第四届硬核中国芯领袖峰会上表示,在典型的新能源汽车各系统中,一般需要400—500颗芯片(不包括二极管/三极管/传感器),并且未来新车的芯片数量也会因为新功能的增加,导致部分类型芯片数量增加。结合海思在2021年公布的数据中显示,汽车智能化+电动化时代开启,带动汽车芯片量价齐升,预计汽车半导体占汽车总成本的比重在2030年将会达到50%。

近日,博世中国执行副总裁徐大全在“2022博世汽车与智能交通技术创新体验日”上表示,缺芯的问题还没有解决,而且明年的预测也不乐观,很多芯片供应商反馈明年还不能满足我们的采购需求。

综合市场情况看,汽车芯片依旧短缺,其中汽车MCU、IGBT等部分类别芯片十分紧缺,且由于车规芯片的量产耗时较长,预计今年芯片产能缺口仍难以弥补。



困难重重

距离供应充足还需要较长时间


车规芯片要求“高可靠性、高安全性、高稳定性”,其需要2—3年严苛认证才能进入汽车供应链,也因为此车规芯片拥有着5—10年的超长供货周期。在此条件下,“汽车—汽车电子—整车”便形成了强绑定供应链。

当下阻碍车规芯片放量的原因主要还在于车规芯片技术壁垒和研发成本均较高,部分制作车规芯片的成熟制程晶圆和芯片利润又过低,导致扩产放量缓慢,进一步使得结构性缺芯成为常态。但最为关键的,还在于汽车产业、芯片产业之间产业链生态还没有建设完善。




(1)成本高居不下,车规芯片定价难商

业界人士表示,保证车规芯片的质量供应需要付出较高的成本,这也是汽车芯片IDM和一级零部件供应商与台积电等代工厂迟迟谈不下代工定价的原因。

如果代工厂需要将产能转换为汽车芯片,首先他们需要花费较长的时间完成一系列复杂且耗时的汽车安全测试和规格验证。其后,为了确保汽车芯片大规模生产所需的良率,还需要付出大量的额外成本。

在这种情况下,IDM或一级汽车零部件供应商希望从台积电等主要代工厂获得优惠或固定报价将是一个巨大的挑战,尽管他们承诺了大订单。


(2)部分晶圆及芯片利润过低,厂商扩产热情不高

芯片也分主流与非主流芯片,对于一些利润空间较低的非主流芯片而言,大规模扩产风险较大,就如当下对于车规芯片较为重要的8英寸晶圆以及部分功率器件短缺困境一般。

8英寸晶圆主要用于成熟制程及特种制程,其主要工艺制程集中于0.13-90nm,下游应用以工业、手机和汽车为主,主要包括功率器件、电源管理芯片、非易失性存储器、MEMS、显示驱动芯片与指纹识别芯片等。

近两年的汽车缺芯进一步推动了8英寸晶圆的需求上升,但从8英寸的长期发展趋势看,其产线数量却是不断下降的。原因还在于8英寸产线均较为老旧,市场以12英寸为主流产线。许多厂家考虑到8英寸晶圆产线的“年迈”,设备老旧且更新不易(目前8英寸设备主要来自二手市场),且收益不如12英寸晶圆等因素,越来越多大厂将8英寸晶圆切换到12英寸晶圆上来。而且建设投资12英寸晶圆厂的资本支出动辄达到百亿美元,对于大部分厂商放弃8英寸就成为必要了。

据外媒报道,现在有一些国际IDM正率先将高利润的汽车MOSFET和IGBT功率模块生产从8英寸迁移至12英寸,以提高其在该领域的竞争力,不过距离大范围投放入市,还需要较长一段时间。

一环扣一环,部分功率器件的缺失,上述8英寸晶圆产能不足也是造成部分功率器件紧缺的原因之一。另外,据供应链消息显示,许多零部件厂商在手订单指向饱和,由于单位产品利润并不高,企业考虑到如若扩产,其所需要承担的设备投资负担过重,而未来还可能需要承担产能过剩风险,由此考虑,其维持现状的可能性较大。

对于上述困境,相关的汽车协会以及业界人士近期也曾呼吁,产业链上下游需要进一步沟通,逐渐建立起风险共担的合作关系。



汽车芯片趋于集成化

通常而言,车规级芯片要对安全性、可靠性、稳定性要求高,从设计到流片技术壁垒高,而且传统芯片、汽车电子和整车已经形成一个比较稳定的合作格局,短期替代的难度是比较大的。而新能源汽车为国产汽车芯片提供了新赛道。仅从整车的芯片数量来看,传统车型需要850到1050颗,新能源车型需要920到1180颗。

不过,新能源汽车并非意味着芯片使用量的绝对增加。邹广才介绍,随着未来车的架构和功能在发生变化,新增功能会增加部分芯片数量,而汽车从分布式架构到预控制的集中架构变化,也会导致部分芯片数量减少。

“现在有一个趋势就是汽车功能的高度集成,一颗主要芯片把外围配合芯片的功能集成到一个新的芯片里面,也会导致一些简单功能芯片的数量减少。”邹广才表示。

分类来看,在典型的新能源汽车中,功率、控制、电源、通信、驱动和模拟芯片用量比较多,智能网联的发展也对增加对计算、安全、无线通信、存储芯片和传感器的需求;另一方面,随着域控制器的发展,低端的MCU会被集成到SoC里面,另外,部分功能单一的芯片也可能会被集成到SoC或SBC芯片中。

据联盟统计,国内目前大概有110家到130家企业开发和生产汽车芯片,公开宣传显示, 50%企业实现了量产应用,超过70%的企业供应种类不多于10种。另外,有50多家芯片上市公司宣称有车规级产品或者量产应用。

“总体来讲我们国家的汽车芯片行业还处在春秋的早期,应该说进入到这个行业的企业很多,但是各家的产品类型、数量比较少。”邹广才指出,国内大部分的车规级产品仅是初步通过了认证,上车的道路还很长,未来几年汽车芯片产品一定会批量上市,建议企业在产品布局上要体现自己的产品特色和技术优势,避免陷入低端产品的无序竞争。




北京首发汽车芯片保险保障机制

当前,国产芯片迎来了重大的历史机遇期。据统计,到2025年,我国芯片需求量达到130亿颗,到2030年达到270亿颗,市场需求量巨大。

与此同时,国产芯片发展面临很多挑战,比如国内汽车芯片基础总体上比较薄弱,产业不健全,高可靠、高安全车规级芯片积累少,经验不足,对汽车场景理解不深,工具链不完善等。

“从全球的角度看,车规芯片差不多在整个半导体占比10%-12%。从我们中国汽车芯片市场看,国产的芯片占比很低。”中国汽车芯片产业创新联盟副秘书长许艳华表示。

许艳华提到,国产汽车芯片之所以发展很慢,一方面是传统汽车当中,芯片的整车地位没有那么突出,处于供应链的末端;另外,汽车芯片在半导体领域总体占比不是太高,加上国际汽车芯片格局比较稳定,门槛非常高,所以国内发展的意愿不强烈。“但是在智能网联汽车这个时代,芯片的地位越来越突出,国产芯片上升到国家战略的高度,如果要发展好汽车芯片,是需要举国之力的。”

许艳华介绍,从国产汽车芯片的企业情况看,有70多家上市的汽车芯片设计公司,50多家已经有车规产品,或者产品已经量产上车。“但从我们了解的情况看,品类比较少,上车的难度非常大。其中一个原因是汽车芯片要求高安全、高可靠性,在这方面,我们国产汽车芯片积累比较少,设计经验不足,对汽车应用中的场景理解不深。大家现在都说汽车芯片有了,但是芯片能不能在车上用这是非常重要的问题,是很共性的问题。”

她认为,汽车芯片和半导体领域要深度地融合,不仅仅是简单的供需关系,应该是合作关系,把汽车芯片导入到整车厂的应用。

为缓解汽车产业“缺芯”,国内汽车芯片产业正探索越来越多的方式完善生态。今年1月,北京市经信局和财政局联合发布了2022年北京高精尖产业发展资金实施指南,对符合的汽车芯片领域的投保企业,按照不超过相关保费的50%给予补贴。

而汽车芯片保险保障机制,在国内尚属首次。汽车芯片保险保障机制旨在推动芯片企业、零部件企业和保险公司,开展汽车芯片保险和保费补贴试点工作,通过“市场化为主+政府有限支持”方式破解汽车芯片应用难题,以金融保险手段分担产业链上下游风险和疏通瓶颈,是创新汽车芯片生态的重要环节。该保障机制在北京首发,后续将向全国推广。


汽车芯片国行标准有望在“十四五”期间落地

11月15日,中国汽车芯片产业创新战略联盟副秘书长邹广才在2022汽车芯片技术创新与应用论坛时表示,联盟参与起草的《国家汽车芯片标准体系建设指南(草案)》已提交给工信部,预计该指南的征求意见稿将择机向行业公开来征求意见,汽车芯片国行标准有望在“十四五”期间陆续落地、研制和应用。

据悉,除了规划标准体系外,联盟已经发布了14项团体标准,主导参与制定国家级或者行业级汽车芯片标准3项。另外,联盟已在北京建立了汽车芯片实验室,并提出了完整的车规级芯片认证的框架和实施细则。



麦肯锡预计汽车芯片需求与供给矛盾在未来几年仍将持续。

近日,知名咨询公司麦肯锡提出,由于供需错配的存在,预计汽车芯片短缺将在未来几年内持续下去。麦肯锡分析表明,汽车芯片行业的整体收入可能从2019年的410亿美元上升到2030年的1470亿美元。自动驾驶、连接性和电动化是推动汽车芯片需求增长的三大支柱,总收入约为1290亿美元,占市场总体量的88%。

因此,国家行业标准的出台将为我国车规级芯片研发、制造带来重要推动。



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