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汽车芯片年需求量将超千亿颗,商机之下国产芯片厂商能否接住这四大挑战?
2022-12-20 来源:国际电子商情
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关键词: 智能汽车 新能源 芯片 半导体

12月16日,全球智能汽车产业峰会(GIV2022)在安徽省合肥市正式拉开序幕。峰会特邀百余位来自政府有关部门和汽车、信息、交通等领域的行业机构、高校院所和领先企业代表,共同深入探讨中国智能汽车发展新路径。


会上,中国电动汽车百人会理事长陈清泰指出,自2011年起,中国在全球率先推出新能源汽车产业化,实现了换道先行。在这期间,中国选准了技术路线,政府的推进政策合理适当,再加上企业的快速转型,使中国实现了新能源汽车一系列的技术突破和规模化,最终赢得了全球主要汽车生产国、主要汽车公司的高度认同,由此推动了一场波澜壮阔的全球汽车革命。

据《国际电子商情》了解,1-11月,中国新能源汽车产销分别完成625.3万辆和606.7万辆,同比均增长1倍,市场占有率达到25%。1-11月,中国动力电池累计装车量258.5GWh,累计同比增长101.5%。其中三元电池累计装车量99.0GWh,占总装车量38.3%,累计同比增长56.5%;磷酸铁理电池累计装车量159.1GWh,占总装车量61.5%,累计同比增长145.5%。



1-11月,中国新能源汽车市场共计56家动力电池企业实现装车配套,较去年同期增长1家,排名前3家、前5家、前10家动力电池企业动力电池装车量分别为201.3GWh、219.6GWh和244.7GWh,占总装车量比分别为77.9%、85.0%和94.7%。

在新能源汽车核心部件——电机电控,本土供应商亦开始主导市场。

据新能源乘用车保险数据,2022年1-10月,中国新能源乘用车电控TOP10,总占比为69.3%;新能源乘用车电机TOP10,总占比为70.9%。不管是新能源乘用车电控,还是新能源乘用车电机,本土供应商已占据市场核心地位。

陈清泰强调,电动化只是这场汽车革命的序幕。目前,人们所担心的充电难、续航短、不安全等问题正在逐渐成为过去,而造福居民、深度变革经济社会的是汽车的电动化、绿色化、智能化、网联化和共享化,最终实现智能汽车、智慧能源、智能交通、智慧城市的协同融合。这是下一步的努力方向,也是下一步竞争的焦点。

此外,中国电动汽车百人会副理事长兼秘书长张永伟在峰会论坛上表示:”现在看来,汽车芯片的短缺有所缓解,但是这种供应相对偏紧的状态应该还会持续较长一段时间,主要是产能上的过慢。”张永伟指出,目前,汽车芯片国内的供给度不到10%,也就是说每一辆汽车90%以上的芯片都是进口或者由外资的本土公司提供。三年的芯片短缺使汽车全球的产量减产约1500万辆,中国超过了200万辆。




汽车芯片缺口变大

汽车芯片的组成远远超出任何一个智能终端,包括手机。从目前来看,按照功能,汽车芯片大概分为九大类,包括很小的芯片,比如在传感和驱动方面的;也包括很大的芯片,特别是智能芯片和计算芯片。九大类芯片下面又分了若干个子类。

每辆智能化程度偏高的单车,芯片数量都在1000个以上。由于汽车还是相对分布式的电子电气架构,所以,每个不同的控制域或者控制单元都由一些相对独立的芯片组成,在分布式架构下汽车芯片显得非常多。随着汽车电子电气架构越来越向集中式方向发展,芯片数量可能会减少,但对性能的要求会越来越高,尤其是对算力要求非常高。

目前,这些芯片主要应用在五个方面:动力系统、智驾系统、智能驾舱系统、汽车底盘和车身控制方面。

不同芯片在不同应用系统当中都有施展功能的空间。特别是控制芯片,这五个领域都在使用。MCU(Micro Controller Unit,微控制单元)、SOC(System on Chip,系统级芯片)芯片在每个系统都有使用。此外,计算芯片、传感芯片使用范围也越来越大。

从全球汽车芯片发展趋势看,今年汽车芯片短缺有所缓解,但供应相对偏紧的状态还会持续较长一段时间,主要是产能过慢。近3年的芯片短缺使全球汽车产量减产约1500万辆,中国减产超过200万辆。

数据显示,2022年全球晶圆厂开工数量33个,2023年按规划预计开工28个,其中1/3可以为汽车提供产能。但多数新增产能仍处在建设爬坡期,汽车芯片专门的晶圆厂少之甚少,所以产能缓解仍然面临瓶颈。这也决定了汽车芯片虽然对最先进制程要求不高,但成熟制程产能不足仍是常态。

从需求看,汽车芯片的需求量确实越来越大,但缺口也越来越大。2022年我国汽车智能化渗透率超过30%,2030年这个比例会达到70%。从智能化速度判断,对芯片需求出现一个爆发式增长态势,单车芯片300~500个,到电动智能时代就超过1000个,而高等级自动驾驶会超过3000个。所以,到2030年,我国汽车芯片市场规模将达300亿美元,数量应该在1000亿~1200亿颗/年。


上市公司加码布局

天风证券表示,汽车电动化和智能化带动整体产业价值链的升级,汽车芯片含量和重要性成倍提升,将迎来价值向成长的重估机会。

不容忽视的是,我国汽车芯片自主率低成为汽车智能化下半场的一大挑战。

张永伟坦言:“摆脱进口依赖是当务之急。目前,国内的自主供给率不到10%,这意味着,每一辆汽车90%以上的芯片都是进口或由外资公司提供,无论是小芯片还是一些关键芯片,特别是智能芯片,未来随着需求越大,瓶颈随之越高。”

张永伟表示,行业要尽快推动国产芯片“上车”,要保障国内汽车芯片产能。现在建设14纳米以上的先进产能还面临挑战,但是可优先保障28纳米和40纳米成熟制程的产能,这是汽车芯片目前最需要、最合适的产能,也是我国有基础扩大的产能。既要做技术提升,也要增加芯片的产能供给。

今年国内多家上市公司加码布局车用芯片。比亚迪11月15日公告称,终止推进比亚迪半导体分拆上市事项,主要是为了开展大规模晶圆产能投资建设。比亚迪表示,为尽快提升产能供给能力和自主可控能力,比亚迪半导体将抢抓时间窗口,开展大规模晶圆产能投资建设。

上汽集团在此前披露的投资者关系活动记录表中表示,下一步,上汽集团将通过扩大成熟芯片落地、实施重大项目攻关等举措,建立起上汽集团芯片定制化能力。

今年9月,中芯国际天津西青12英寸芯片项目正式开工,规划建设月产能为10万片的12英寸晶圆生产线,可提供0.18微米-28纳米不同技术节点的晶圆代工与技术服务。


国产汽车芯片面对的挑战

未来,包括现在,全球各主要经济体围绕芯片的竞争,已经成为国际技术竞争的核心。最近美国拉动台积电先进制程到本国设厂,将投产4纳米芯片、3纳米芯片,甚至包括2纳米晶圆厂。日本、欧盟和韩国都把芯片作为国家战略来推动实施……芯片之间的竞争不仅仅决定汽车产业的竞争力,也决定未来各个主要经济体的国家竞争力,但这个领域的竞争格局已经基本形成,因此,改变现有芯片格局存在巨大难度。

汽车芯片整个价值链最高端的是,占比较小但价值量最高的核心软件。96%的EDA(Electronic design automation,电子设计自动化)IP掌握在美国公司手里,核心汽车芯片IP欧洲+美国占据95%。晶圆占整个价值的2.5%,主要分布在日本、欧盟和中国台湾。制造设备和封测设备大约占16%,主要分布在欧美日。设计环节占比最高,约30%,美国、韩国、日本和欧盟占据汽车芯片设计高端市场。制造工厂在整个价值链中占比最高,先进制程主要分布在美国、韩国和中国台湾地区。封测场中国占据部分份额。

总体看,改变现有芯片竞争格局确实面临巨大难度。迈过芯片这道坎是我国必须要解决的问题,我们面临以下系列挑战。

挑战一,摆脱进口依赖是当务之急。

现在,汽车芯片国内供给度不到10%,也就是每一辆汽车90%以上芯片都是进口或者在外资本土公司手中。这就决定了不论是小芯片,还是一些关键芯片,特别是智能芯片,未来需求越来越大,其瓶颈越来越高。

挑战二,汽车芯片产业链存在技术短板。

EDA工具市场、核心半导体设备市场、制造代工等仍然是短板。现在我国有了14纳米以上制程,最缺的是更先进的制程。


挑战三,汽车芯片面临严格检测认证。

与消费芯片不一样,汽车芯片安全性越来越高。比如温度,消费芯片在0℃~125℃之间,而汽车芯片要却达到负40℃~175℃温控空间,而且振动要求是50G。

这种特殊性决定汽车芯片需要三级验证——部件验证、系统验证、整车级测试,这三级测试缺一不可。恰恰在汽车车规级芯片测试和认证方面,我国几乎是空白,全球也刚刚起步,但中国明显处于短板。



挑战四,人才短缺。

我国集成电路人员,包括汽车集成电路和消费集成电路总共有54万专业人员,到2023年缺口有20万人。这54万人基本分布在设计、制造和封测环节,20万人短缺将严重影响行业技术发展和产业推进。

人才短缺已经成为技术背后巨大的瓶颈。


车企可采用多种方式来缓解压力

芯片的使用能使车辆快捷灵活的实现各种功能,随着物流车电动化的战略的推进,当下新能源物流车的智能化发展也成为趋势。据电车资源了解,目前主流的新能源物流车产品在智能化方面对芯片的需求越来越大。

作为物流电动化行业较为特立独行的存在,飞碟Q2现有数十个ECU模块,也就是数十个主控芯片MCU。这数十个主控芯片MCU分别配置在防抱死制动系统(ABS)、车身控制器(BCM)、空调控制器(CLM)、电动助力转向系统(EPS)、仪表控制器(ICM)、电机控制器(IPC)、远程监控(TBOX)、整车控制器(VCU)、高压采集盒(HDM)、车载充电机(OBC)、直流/直流变换器(DCDC)、电池管理系统(BMS)、行人提醒系统(AVAS)等。

芯片短缺使得企业供应链无法正常供应,同时明显增加了成本。车企该如何应对?飞碟汽车新能源技术部部长邵平此前在接受电车资源采访时表示:”飞碟汽车作为传统商用车主机厂,拥有成熟的供应商体系,与供应商建立了深层次的合作关系。在芯片短缺问题上,将积极寻找货源,按照生产滚动计划提前备货。”

除了稳定供应商货源外,有机构的行业报告建议主机厂根据自身条件自研甚至自产半导体或采用战略投资、合资、兼并购的方式,实现多供应商策略,亦或者参与到芯片公司的研发、设计、制造、封装芯片。



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