发布日期:2024-10-02 浏览次数:
在智能化汽车时代,汽车对芯片的需求日益增加,从数量到质量,汽车规范芯片的发展已成为智能汽车进阶的必修课。
汽车规则芯片迎来了爆发期
新型能源汽车的发展分为电气化上半场和智能化下半场两个阶段。汽车智能终端已经成为智能时代的神经末梢,汽车芯片是帮助汽车进入智能时代的核心。据业内人士透露,汽车智能化和电气化的转型升级推动了汽车半导体含量的不断提高。
根据实现功能的不同,工业和信息化部《汽车半导体供需对接手册》将汽车芯片产品分为10类:控制芯片、计算芯片、传感芯片、通信芯片、存储芯片、安全芯片、功率芯片、驱动芯片、电源管理芯片等芯片。根据应用场景,芯片主要用于动力系统、底盘系统、车身系统、驾驶舱系统和智能驾驶系统五大场景。
智能化技术的飞跃发展离不开芯片作为底层依赖。据统计,电动汽车的半导体含量是燃油汽车的两倍左右,而智能汽车的半导体含量是传统汽车的几倍,新能源汽车开启了半导体行业新一轮的增长趋势。传统燃油汽车所需的汽车芯片数量为6000~电动汽车所需的700个汽车芯片数量将增加到1600个。/汽车,而更高级的智能汽车对芯片的需求将有望提高到3000个。/辆。
根据英飞凌的数据,预计纯电动汽车半导体含量将增加50%%,自2021年自行车总额约为1000美元,到2027年约为1500美元。半导体市场在中国新能源汽车的应用具有很大的潜力。预计到2025年达到87亿美元,到2030年达到137亿美元,这是2022年的50亿美元。
伴随着自动驾驶技术的发展,相关半导体市场将存在巨大差距。到2025年,中国自动驾驶应用半导体市场规模约为24亿美元,预计到2025年将达到56亿美元,到2030年将达到119亿美元。另外,随着电子电气架构的整合发展,域控制器市场规模将进一步扩大,预计从2022年3亿美元到2025年26亿美元,到2030年达到90亿美元。
国内化率大幅提高
在应用领域,芯片应用大幅增长,高级驾驶辅助系统、车身、仪表组件的增长率位列前三。光电元件、专用标准产品、通用逻辑集成电路在产品领域的增长率位列前三。目前,汽车芯片行业市场份额最大的企业大多分布在美国、欧洲和日本,恩智浦、英飞凌、德州仪器等企业仍然牢牢占据领先地位。就高端芯片而言,英伟达、高通等产品的领先地位难以撼动。中国的新能源汽车已经领先世界,但是自主芯片还有很长的路要走。2020年中国汽车芯片自给率仅为5%但是2023年已经达到10年左右。%,虽然市场份额增长了2000%,但是面对巨大的市场缺口仍然任重道远。
令人欣慰的是,近年来,中国芯片企业发展迅速,出现了地平线、黑芝麻、芯驰科技、纳芯微、杰发科技等“核心”势力。同时,华为也开始参与其中,试图发挥更大的优势。与此同时,汽车公司也开始构建蔚来、小鹏、理想等跨域护城河,以及比亚迪、长安、长城、吉利等传统汽车公司。
在新能源和智能驾驶浪潮的推动下,汽车企业纷纷布局汽车芯片赛道,动作频繁,汽车芯片布局进程进入加速期。每一家汽车公司的芯片布局方式并不完全相同,多种模式并存,汽车公司在每一种模式中扮演着不同的角色和优势。一些汽车公司在整个堆栈中自主研发,从零开始组建团队,亲自进行R&D和设计。比如大部分新势力都是自建自研,传统势力利用自身优势成立子公司进入新赛道。比如比亚迪成立了半导体公司,推动了汽车规则和芯片行业。
与全球市场相比,国内汽车智能化和应用已经领先,所以中国企业在芯片设计逻辑上进步很快,很多企业都取得了成绩。国内很多汽车公司和芯片厂商都推出了自主研发的汽车规模芯片:蔚来宣布成功自主研发7纳米汽车规模芯片;吉利集团旗下高端品牌领克08推出领克08。第一款车规7纳米量产芯片“龙鹰一号”,由芯擎科技自主研发。;今年上半年,地平线发布了新一代车载智能计算方案“征程6”,计算能力高达560TOPS,为中国智能驾驶的领先地位增添了新的翅膀。
自主芯片面临着许多挑战
机遇与挑战并存,近几年市场“缺芯”严重,曾对汽车工业造成毁灭性打击,中国汽车工业也一度面临危机。中国制造业规模居世界第一,产业链完整,但整体处于产业链低端。一些重要设备和关键技术存在制约人的风险,如雕刻机、核心工业软件和系统标准。中国制造业规模居世界第一,产业链完整,但整体处于产业链低端。一些重要设备和关键技术存在制约人的风险,如雕刻机、核心工业软件和系统标准。
芯片生产过程包括芯片设计、晶圆生产、封装和测试。我国在这三个过程中,在设计环节上有一定的水平,在封测环节上有一定的能力,但在制造环节却处于全面落后的状态。制造环节作为上游芯片设计和下游应用的桥梁,不仅是卡脖子的关键,也是最昂贵的地方。光是一个工厂就需要投入十几亿的真金白银。大多数芯片不能单独完成,而是选择由专门的制造商移交,甚至与其他产品共享晶圆,这也对国内晶圆厂提出了很大的考验。
一家芯片公司的负责人向记者解释说,对于一些相对高端的芯片,如功能安全的芯片,由于国内晶圆厂在生产阶段缺乏相关技术,如高压BCD技术,可能存在一定的挑战,晶圆厂和芯片设计公司需要在技术上不断进行联合创新。而且对那些更高端的车载芯片来说,需要采用更先进的工艺,卡脖子的问题也比较严重。
许多业内人士对此有共识,汽车规级芯片,尤其是高端汽车规级芯片,目前仍然限制着中国汽车工业的发展。而且破局之道,不仅需要车企和芯片厂商联合加大R&D设计、制造能力建设等环节的投入,更需要长期的经验积累。
同时,汽车规范制造标准体系的不完善也是制约汽车芯片产业发展困难、发展缓慢的重要因素。国内芯片厂商经验少,车企不敢用。如果没有人使用国产芯片,得不到验证和支持,汽车公司就更不敢使用。这样的恶性循环也使得缺芯更加严重。“自主芯片肯定会越来越多。我们迫切需要从源头上制定标准。如果每个人都自由发展,不做标准化,也会浪费整个行业的资源。那么每个企业之间的不兼容必然不利于产品推广,也不利于汽车公司的整合。”上述负责人指出。
汽车芯片的检测和认证是芯片产品进入汽车应用之前的必要过程,涉及芯片设计企业、制造企业、零部件供应商、汽车制造商等诸多关键环节。目前国内进行AECQ100第三方测试的机构很多,但大多缺乏模块级和系统级的测试能力。同时,很多机构提交的报告涵盖的内容不够全面,导致第三方测试报告仅供数据参考,行业迫切需要宏观指导标准体系。
“现在汽车公司太‘卷’了,上游芯片体现在两个方面,一是降低成本的压力;另一个是,中国汽车公司在电气化和智能化方面已经到了创新的‘无人区’,这对芯片的功能和性能提出了许多创新要求。目前市场上的通用芯片可能无法满足这些新的要求。所以很多汽车公司和芯片公司都需要共同定制芯片。上述负责人指出,这也导致芯片认证需要更多的环节,新功能的增加也需要更新的标准与验证相匹配。上述负责人指出,这也导致芯片认证需要更多的环节,新功能的增加也需要更新的标准与验证相匹配。
幸运的是,随着自主芯片的力量越来越大,越来越多的企业开始携手共建,如汽车标准委员会和行业组织协会,他们正在积极制定标准,有望加快汽车标准芯片的资源整合。工业和信息化部于2023年编制了《国家汽车芯片标准建设指南》,为芯片产业生态提供了良好的支持。
中国新能源汽车技术创新中心总经理、中国汽车芯片产业创新战略联盟秘书长原诚寅表示,中国正在走从追赶到学习,最终实现逐步替代的路线。尽管近几年智能网联汽车的快速发展带动了芯片产业的崛起,但是对于实际发展还是需要理性看待的。就AI芯片而言,对高计算能力、低能耗的需求对芯片工艺的要求很高,目前要做的就是加快发展,争取逐步缩短差距。现在看来,自主汽车芯片企业已经开始探索适合自己的发展道路,未来前景可期。