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手机管够 汽车短缺 让不少车企停产的“芯片荒”
时间2021-09-25 12:54

  家住江苏某地级市的张小姐逛遍了当地的汽车城,听到销售说的最多的就是这句话。她一直想买台车代步,本来盘算着“金九银十”购车季能以一个较为优惠的价格入手新车,没想到从上半年看到下半年,中意的车型优惠缩水了一大半不说,连全款买车都要等3-4个月,这令她非常崩溃。

  从2020年年初开始,一个新名词闯入汽车人的视线,那就是“缺芯潮”。从大众、丰田这样的国际巨头,到吉利、长城这样的自主领军者,传统汽车厂商似乎没有一家不因芯片短缺而面临减产甚至停产。

  然而还有一个奇怪的现象,“缺芯潮”似乎并未对新能源汽车造成很大影响,不论是头部品牌特斯拉还是紧随其后的“蔚小理”。照理来说,纯电动车对于芯片的需求程度应该更高,新车交付应该更加困难才是,但你何时听到过上述这几个汽车品牌因芯片短缺而延期交付或者停产?更让人匪夷所思的是,相比汽车芯片,科技含量与制造难度高数十上百倍的电脑芯片和手机芯片却管够,这又该作何解释?

  所以,“缺芯潮”到底是传统汽车厂商联手做的一个惊天骗局,还是特殊状况下确实存在的“灯下黑”?今天咱们就来揭开它的神秘面纱。

  说起缺芯片,很多人就会联想到光刻机、ASML、华为、技术封锁......其实汽车行业普遍短缺的并非顶尖芯片,反而是技术落后的基础芯片。

  和其他产业一样,芯片产业也有着高中低端的不同分类。从上面这张归纳图不难发现,以单位面积内最小制程作为评判标准,电脑CPU、手机SoC、显卡核心等领域是芯片的最顶尖应用范畴,蓝牙、Wi-Fi、声卡、固态硬盘等是芯片的二类应用范畴。汽车芯片则排在第三梯队,属于“并不十分先进”的应用范畴。

  有多“不先进”呢?汽车芯片的制程大约在90nm-130nm之间,咱们按照范畴内最先进的90nm来作参考,半导体巨头Intel早在2005年5月就推出了基于当时最先进90nm制程的三款Pentium D处理器:840、830以及820。换言之,现今汽车产业所用的芯片,都是半导体行业16年前的老技术了。

  兄弟们看到这里不禁要问,就这老掉牙技术还能缺货?丰田、大众一定是串通勾结哄抬车价的奸商!非也,还真错怪他们了。要明白,即便是第三梯队的“落后技术”,也是“奥运会决赛场上的第三、第四名”。你能说在东京奥运会没拿金牌的苏炳添,短跑水平just so so吗?

  真正大批量投入日常使用的,正是这些“技术老旧”的芯片。电脑CPU、手机Soc确实技术先进,但一台电脑或一台手机一般只用一块顶级芯片,市场容量相对较小。而反观汽车产业,随着电气化的不断深入,一辆采用分布式E/E架构的传统汽车上会有40-150种芯片,全车总计使用的芯片数量以百为单位。如果再乘以2020年中国汽车总销量2531.1万辆(数据来自中国汽车工业协会),只要知道单单中国汽车市场需要多少芯片,你大概就能感受到它的夸张程度了。

  这些芯片就如同人体内的淋巴结一般,分散在一辆车的各个角落,如汽车发动机ECU、倒车雷达控制系统、中控车机、空调控制面板、ABS/ESP系统、空气悬架控制系统等等。在任何一个细分领域拥有特定功能的芯片缺失,都将导致整条汽车生产线停产,可谓“牵一发而动全身”,这就是此次“缺芯潮”威力最大的地方。

  喜欢在网上看新闻的大聪明又有不同意见了,咱们国家已经可以量产先进的14nm制程芯片,怎么可能还会被90nm芯片牵着鼻子走呢?这里需要明白一个概念,那就是试制与规模化量产。国内小批量试制或者试产,很多都是各个半导体企业不惜一切代价做出的“面子工程”,一块芯片的成本算上研发费用高达百万甚至千万元。一些不专业的媒体有时候直接换个说法,将试制变成量产,故意引发众人关注。然而业内人士都知道,大批量、低成本的生产才是最牛的,就好比一瓶2.5L的可口可乐卖7块钱,并且遍布全国超市的货架。不能做到大批量低成本的生产芯片,这也是目前中国半导体企业最弱的短板。

  纵观整个半导体产业,已经明确地被分为上游、中游、下游三个细分产业链。其中,上游和中游的供应商数量由于技术垄断,数量极其有限。以车规级MCU控制芯片为例,依据IHS标准规范数据库的数据显示,该领域的全球前7大供应商——瑞萨、恩智浦、英飞凌、赛普拉斯、德州仪器、Microchip、意法半导体,共占据98%的市场份额,几乎垄断整个中游市场,国产份额几乎为0。

  而这些垄断巨头都喜欢将芯片工厂建立在人工成本低廉的东南亚地区,所以这一轮东南亚新冠疫情的爆发,直接影响芯片产业超过40%的产能。作为连锁反应,汽车产业很大一部分直接就“被停产”了。

  再看上游,垄断问题更加严重,56%的晶圆制造产能集中在台湾和日韩,光刻机等核心设备也被丹麦、美国等少数几个国家牢牢掌控。更要命的是,芯片生产之路始于设计,但这条路并不平坦。虽然产业链上游的电子设计自动化(EDA)软件及IP供应在集成电路产业链中产值占比较小,但地位极其重要,而这恰恰也是中国半导体产业的短板。此前,哈工大和哈工程就被迫禁用Matlab软件,其正常的教学、研究也受到了影响。

  不仅如此,汽车产业对于芯片供应商的要求也极为严格,绝非一家供应不上就换另一家这种简单粗暴的模式。原因也很简单,手机电脑芯片万一出现质量问题,顶多也就是死机重启,汽车芯片要是一旦出现问题,尤其是在正常行驶过程中,那将直接危及驾乘者的生命安全。因此,汽车厂商尤其是丰田、本田这样对质量管控严格到几乎变态的汽车品牌,宁可停产也不会接受来源未经确认的芯片货源。

  所以,对芯片产业上下游研究越深入,就越感觉无奈。原来这个领域彻彻底底就是一个寡头游戏,车企只是产业链末端被牢牢把控在巨头手中的玩偶而已。

  既然芯片供应问题短期内不能彻底解决,而芯片供应商格局也不会轻易变动,那么汽车企业又该如何应对呢?面对这个问题,已经有车企给出了标准答案,那就是特斯拉。

  在设计研发初期,特斯拉产品(主要为Model 3参数图片)和Model Y)采用中心化处理架构,整个EEA(电子电气架构)只有三大部分:CCM(中央计算模块)、BCM LH(左车身控制模块)、BCM RH(右车身控制模块),与“行驶”“转弯”和“停止”相关的控制仅仅由HW3.0(整车控制器FSD Computer,采用ARM A72架构,16nm制程)和三个车身控制器执行。四块芯片替换掉了传统汽车数以百计的老旧芯片,芯片供应问题自然不会那么突出。

  芯片数量的降低,也意味着芯片性能和算力的大幅提升。这四块芯片在制程上也远远领先于传统汽车的MCU芯片,可以采用更为大众化的12英寸晶圆,成本更低,也避开了和其他车企抢芯片的尴尬局面,“蔚小理”这些品牌同理。不过,这种设计也并非完全没有问题,那就是芯片的稳定性肯定不如丰田、大众这些传统造车巨头,这也是特斯拉等纯电动车新势力品牌产品频频出现故障的原因之一。

  当然,还有一种一劳永逸但只有财大气粗的车企才能完成的事,那就是自研芯片。早在2020年4月,也就是芯片产业受疫情影响的初期,比亚迪就发布公告称,旗下子公司“深圳比亚迪微电子”已完成内部重组,并在近期开始筹划分拆上市的工作。当年5月份,北汽产投与Imagination集团、翠微股份共同签署协议并宣布成立北京核芯达科技有限公司。10月,由吉利控股的亿咖通科技与ARM中国达成合作,共同出资成立芯擎科技。

  众多车企尤其是自主汽车品牌,用实际行动来解决缺芯问题,尽可能降低对国内汽车产业的影响和冲击,这才是真正的品牌担当和国际格局。

  此次“缺芯潮”虽然带来车企停产、优惠缩水甚至售价上涨等诸多不利,但也给所有汽车人敲响了警钟。核心零部件尤其是可替代性较低的核心零部件,必须要将供应链牢牢掌握在自己手中。

  作为一名从赛扬时代开始研究IT的老炮儿,经历过液晶面板、内存、硬盘、显卡等等涨价潮,深知半导体行业有着强烈的规律周期。而真当中国汽车品牌自己研发出汽车芯片,国际芯片巨头又将用低廉的价格来打压新兴企业,将竞争对手残忍扼杀在成长期。但回头看看BOE(京东方),如果没有它披荆斩棘,咱们现在的液晶电视价格可能还维持在1万-3万元/台。



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