中國(guó)車企造芯，是假把式還是真功夫？

來源：市值榜，ID:shizhibang0713

作者：王玲

編輯：賈樂樂

美國(guó)德州德拉斯的暑期極其炎熱，位于此地的德州儀器的大部分員工都會(huì)去度假避暑。

1958年的暑期，新員工基爾比，因?yàn)槿肼殨r(shí)間短，沒有多少假期，就選擇在公司思考如何將分立的電阻、電容、二極管、三極管等集成到一起，讓電路變得微型化。

當(dāng)時(shí)，這些分立器件都有制造它們最好的材料，所以在一種材料上做出所有電路需要的器件才是出路。基爾比先用硅做出了分立的電阻、電容、二極管、和三極管，然后再把它們連成了一個(gè)觸發(fā)電路。

在此基礎(chǔ)之上，現(xiàn)代電子工業(yè)的第一個(gè)用單一材料制成的集成電路誕生了。

集成電路行業(yè)的每次迭代，總是能夠深刻改變?nèi)藗兊纳詈托袠I(yè)格局。到現(xiàn)在，從遙控玩具汽車到手機(jī)再到汽車、航天，芯片已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活和社會(huì)發(fā)展中。

甚至，很多行業(yè)的發(fā)展無(wú)芯寸步難行，受制約最明顯的包括汽車行業(yè)。

從全球的視角來看，全球化的趨勢(shì)已經(jīng)不再那么明晰，從產(chǎn)業(yè)來看，我國(guó)的半導(dǎo)體發(fā)展仍相對(duì)落后，從企業(yè)來看，早在2018年，就發(fā)生了美國(guó)對(duì)中興的“封芯”事件，在多重因素的影響之下，車企紛紛選擇自己下場(chǎng)造芯。

造芯可不是簡(jiǎn)單的差事，芯片是一個(gè)什么樣的行業(yè)？車企缺的是什么芯？車企造芯的困境和制約在哪里？本文將回答這些問題。

01、為什么缺芯？
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“如果有誰(shuí)能給我芯片，我可以請(qǐng)他喝酒”，何小鵬在去年12月央視財(cái)經(jīng)的一檔節(jié)目上提到最焦慮的就是供應(yīng)鏈問題，自己經(jīng)常打飛的請(qǐng)人喝酒找芯片。

從2020年開始，芯片就成為全世界車企最頭疼的問題。

據(jù)AutoForecast Solutions的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，僅在2021年因缺芯導(dǎo)致的全球汽車產(chǎn)量損失就超過1000萬(wàn)輛，其中中國(guó)減產(chǎn)近200萬(wàn)輛。到今年，截至6月12日，受芯片短缺全球市場(chǎng)累計(jì)減產(chǎn)量約223.04萬(wàn)輛。

看似芯片緊缺對(duì)車企生產(chǎn)的影響已經(jīng)減小，實(shí)際上，車企為此付出了極高的代價(jià)。據(jù)華夏時(shí)報(bào)的報(bào)道，原本成本只有幾元錢的汽車芯片，在去年9月、10月份價(jià)格已漲到近千元一枚，到今年6月份則需要四五千元一枚。即便如此，很多主機(jī)廠還是很難拿到貨。

芯片短缺，無(wú)外乎需求和供給兩方面。

先看需求側(cè)。

車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體核心芯片大致分為主控、功率半導(dǎo)體、模擬、傳感器、存儲(chǔ)芯片五大類。

芯片遍布在車的每個(gè)地方，從剎車到儀表、中控屏幕到遙控鑰匙，從胎壓監(jiān)測(cè)到防抱死系統(tǒng)，芯片控制著整輛車的“行為”，這也導(dǎo)致只要缺少某幾顆關(guān)鍵芯片，汽車就下不了產(chǎn)線。

尤其在汽車行業(yè)邁向智能化、自動(dòng)駕化、數(shù)字化和電氣化的浪潮下，芯片的重要性與日俱增。

簡(jiǎn)言之，車輛越智能，含芯量越高。比如，電動(dòng)車芯片量為燃油車2倍，智能車則為8-10倍。根據(jù)海思的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2030年，汽車電子占汽車總成本的比例將會(huì)達(dá)到50%。

再來看供給端，是什么造成了短缺？

第一，芯片產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)，部分環(huán)節(jié)或設(shè)備掌握在少數(shù)公司中，供應(yīng)鏈抗風(fēng)險(xiǎn)能力差。

一個(gè)完整的芯片產(chǎn)業(yè)鏈包括芯片的設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試四個(gè)主要環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)又涉及到多個(gè)流程和多款設(shè)備。

從上游芯片設(shè)計(jì)需要的EDA軟件，到制造過程中需要的光刻機(jī)、光刻膠、掩膜板，再到適合建廠的地區(qū)選取等等，芯片產(chǎn)業(yè)鏈成為了一個(gè)高度垂直分工的體系，某一些設(shè)備則形成了壟斷或者寡頭壟斷的競(jìng)爭(zhēng)格局。

當(dāng)分工高度精細(xì)化、產(chǎn)業(yè)鏈上產(chǎn)能或設(shè)備集中在幾家公司，供應(yīng)鏈會(huì)變得十分脆弱。

日本高純硅制造商盛高、瑞薩的廠房都因暴雪和地震遭到關(guān)停，英特爾、英飛凌、意法半導(dǎo)體、恩智浦、德州儀器、安森美、SK等國(guó)際半導(dǎo)體巨頭陷入因疫情而停產(chǎn)停工的困境，這些都拉長(zhǎng)了交付的周期。

2022年3月，全球汽車芯片從訂購(gòu)到交付的周期達(dá)到26.6周，創(chuàng)下自2021年3月以來的歷史新高。

第二，全球芯片產(chǎn)能投資相對(duì)保守，供需不平衡的現(xiàn)象一直存在。

2020年上半年，汽車行業(yè)受疫情沖擊銷量不佳，整車廠遵循JIT（零庫(kù)存）經(jīng)營(yíng)模式大幅砍單。到了下半年，汽車銷量反彈。

彼時(shí)，消費(fèi)級(jí)芯片用量的上漲已經(jīng)擠占了部分汽車芯片的原材料，汽車芯片廠商即使擴(kuò)大產(chǎn)能，也需要更長(zhǎng)的時(shí)間交付。

第三，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)涉及國(guó)家安全和戰(zhàn)略部署，緊張的國(guó)際關(guān)系加重了中國(guó)車企的缺芯程度。

近年來，韓國(guó)、日本、美國(guó)等主要國(guó)家和地區(qū)相繼出臺(tái)半導(dǎo)體支持政策，半導(dǎo)體供應(yīng)從全球分工逐漸朝向區(qū)域化的方向發(fā)展。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)限制中國(guó)汽車企業(yè)使用美國(guó)的關(guān)鍵技術(shù)，還組建“半導(dǎo)體聯(lián)盟”，試圖建立一個(gè)沒有中國(guó)參與的芯片開發(fā)制造體系等。

再加上上文提到的中間商囤貨居奇，汽車芯片供應(yīng)更加緊俏。

02、缺什么芯？造什么芯？

本輪芯片危機(jī)中，最緊缺的是功能芯片MCU。一輛汽車所使用的半導(dǎo)體器件中，有30%都是MCU芯片，每輛車至少需要用到70顆以上，新能源汽車每輛可能需要300顆。

相比于其他類型的芯片，MCU單片成本價(jià)格不超過15美元，不需要很先進(jìn)的制程工藝，而是需要16-40nm的成熟制程，所需要的制造技術(shù)也是15年前或更早的。

MCU產(chǎn)能的60%——70%在臺(tái)積電的手里，而車規(guī)級(jí)MCU涉及到行車過程中的人身安全，對(duì)安全性和可靠性的要求極高，產(chǎn)線搭建起來也更為復(fù)雜，一般需要5年左右，放大了車規(guī)級(jí)MCU的緊缺程度。

造的是什么芯？

當(dāng)前，車企造的芯既包括緊缺的MCU，也包括挑戰(zhàn)更大的芯片。

五菱同國(guó)內(nèi)多家芯片企業(yè)聯(lián)合打造了一個(gè)開放共享的國(guó)產(chǎn)芯片測(cè)試驗(yàn)證與應(yīng)用平臺(tái)。去年，五菱與芯旺微合作研發(fā)的一款型號(hào)為“WULING-MCU-002”的32位車規(guī)級(jí)MCU芯片，已在五菱宏光MINI車型上大量應(yīng)用。吉利也與ARM、聯(lián)發(fā)科、云知聲、芯聚能以不同方式研發(fā)車規(guī)MCU、智能座艙芯片等產(chǎn)品。

比亞迪則是自研，從2004年就嘗試研發(fā)制造半導(dǎo)體核心技術(shù)，目前已經(jīng)陸續(xù)推出了600V功率器件驅(qū)動(dòng)芯片、規(guī)級(jí)MCU芯片等產(chǎn)品。

在2021年芯片短缺后，國(guó)外的廠商宣布擴(kuò)產(chǎn)汽車MCU，如瑞薩宣布將汽車MCU擴(kuò)產(chǎn)50%，中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電也宣布汽車MCU擴(kuò)產(chǎn)60%，疊加在風(fēng)口之上，做消費(fèi)電子MCU的中穎電子、兆易創(chuàng)新等上馬車規(guī)級(jí)MCU，今年下半年緊缺的狀態(tài)有望改變。

造車新勢(shì)力則傾向于自研AI自動(dòng)駕駛芯片，這與其產(chǎn)品的未來演進(jìn)路徑有關(guān)。

2022年年初，理想汽車創(chuàng)始人李想在其個(gè)人公開社交平臺(tái)上表示，由于無(wú)法滿足理想汽車智能駕駛全棧道自研的需求，理想汽車在2020年底停止了和Mobileye的合作，隨后宣布自研自動(dòng)駕駛芯片。

2021年，小鵬汽車自動(dòng)駕駛副總裁吳新宙曾對(duì)外媒表示，公司正在研究包括自動(dòng)駕駛芯片在內(nèi)的各種技術(shù)。今年理想汽車成立了四川理想智動(dòng)科技有限公司，業(yè)務(wù)范圍就包含芯片設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，理想汽車還將功率半導(dǎo)體研發(fā)及生產(chǎn)基地落戶蘇州高新區(qū)。

車企自己研發(fā)自動(dòng)駕駛芯片的吃螃蟹第一人是特斯拉，特斯拉用時(shí)三年，發(fā)布了FSD（自動(dòng)駕駛芯片）搭載至Model3，開啟了屬于特斯拉的迭代速度。

AI自動(dòng)駕駛芯片一般要求5到16nm的先進(jìn)工藝和更高的算力支持，他們能夠滿足自動(dòng)駕駛更高安全等級(jí)的需求。

自動(dòng)駕駛和算法密切相關(guān)，自研芯片可以將車企自身積累的數(shù)據(jù)和算法更為個(gè)性化的實(shí)現(xiàn)，比通用芯片更有優(yōu)勢(shì)。

創(chuàng)新也是成為各大造車新勢(shì)力玩家在激烈競(jìng)爭(zhēng)中突圍的關(guān)鍵路徑。

從進(jìn)程上看，即使比亞迪、零跑汽車、五菱汽車等車用芯片已經(jīng)面世，但其工藝上仍然與頂尖廠商有很大的差距。

以零跑自研的智能駕駛芯片為例，凌芯01采用的是28nm的制造工藝，功耗為4W，算力為8.4TOPS，暫時(shí)還不及國(guó)內(nèi)的地平線征程3采用的16nm制程工藝，5Tops算力，2.4W功耗。和國(guó)際廠商更是差之甚遠(yuǎn)。

英偉達(dá)等國(guó)際廠商已經(jīng)在開發(fā)5nm、7nm先進(jìn)制程工藝車用芯片，部分產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)或裝車。

AI芯片，不能只比制程、功耗和算力，還要看算法。不過，對(duì)AI芯片來說，采用先進(jìn)的制程也能為未來OTA等迭代升級(jí)預(yù)留出空間。

車用芯片國(guó)產(chǎn)化率比較低，長(zhǎng)期被海外企業(yè)占領(lǐng)，這是不爭(zhēng)的事實(shí)。但從另一個(gè)維度看，自動(dòng)駕駛芯片也是一個(gè)新的機(jī)遇。外企長(zhǎng)期霸占中國(guó)車載芯片市場(chǎng)的格局，會(huì)不會(huì)在中國(guó)企業(yè)的涌入下被扭轉(zhuǎn)？

03、造好芯的攔路虎

國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)并不發(fā)達(dá)，同時(shí)面臨貿(mào)易戰(zhàn)的制約，中國(guó)車企想要提升造芯能力只靠砸錢是不行的。

上文提到，一個(gè)完整的芯片產(chǎn)業(yè)鏈包括芯片的設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試四個(gè)主要環(huán)節(jié)。對(duì)中國(guó)車企來說，造芯環(huán)節(jié)中芯片設(shè)計(jì)、和封裝測(cè)試環(huán)節(jié)相對(duì)好解決。

芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域是整個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)鏈中最為輕資產(chǎn)的環(huán)節(jié)。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和資本政策的大幅度扶持芯片產(chǎn)業(yè)，中國(guó)企業(yè)的芯片設(shè)計(jì)能力已經(jīng)得到大幅度提升，但也必須承認(rèn)，高端產(chǎn)品有待進(jìn)一步的發(fā)展和提高。

中國(guó)大陸的長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技更是位居全球前十大外包封測(cè)廠的位置，封測(cè)環(huán)節(jié)也不是難題。

最大的難題在于芯片制造，環(huán)環(huán)相扣，技術(shù)壁壘、資金上存在的問題難以攻克。

從材料上看，越是先進(jìn)的芯片，對(duì)材料的要求程度越高，如晶圓表面的平整度，對(duì)于設(shè)備的要求也就越高。

從設(shè)備上看，芯片設(shè)備幾乎被國(guó)外壟斷，全球前五大芯片設(shè)備企業(yè)東晶電子、泛林集團(tuán)的最大收入來源都是中國(guó)企業(yè)。

比如眾所周知的ASML的光刻機(jī)，比如芯片制作過程中的濕法清洗必須使用超純水，臺(tái)積電的3nm工廠一天用水量就高達(dá)13萬(wàn)噸，約等于7500輛拉水車的容量，但超純水的生產(chǎn)設(shè)備基本都被國(guó)外壟斷。

據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)商務(wù)部正在考慮禁止美國(guó)公司向中國(guó)公司出售先進(jìn)的芯片制造設(shè)備。一旦設(shè)備被卡脖子，芯片制造勢(shì)必受阻。比亞迪半導(dǎo)體就在招股書中寫道，高端設(shè)備出現(xiàn)進(jìn)口限制勢(shì)必會(huì)造成負(fù)面影響。

再?gòu)沫h(huán)境上看，越是先進(jìn)的芯片對(duì)于制造環(huán)境的要求越高，人類用PM2.5監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量，芯片的敏感度可能是PM零點(diǎn)幾，因此除了對(duì)工廠內(nèi)部環(huán)境有要求，工廠所處地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量也很高。

不容忽視的還有一點(diǎn)，芯片制造是個(gè)慢生意，僅從設(shè)計(jì)到上車周期長(zhǎng)3到5年。上車之前還有車規(guī)級(jí)認(rèn)證這一大難關(guān)，這對(duì)車企技術(shù)能力、資金實(shí)力提出了較高的要求。

一顆合格的車規(guī)級(jí)芯片需要滿足北美汽車產(chǎn)業(yè)所推的AEC-Q100（IC）、零失效（ZeroDefect）的供應(yīng)鏈品質(zhì)管理標(biāo)準(zhǔn)和ISO/TS 16949規(guī)范。這考驗(yàn)的是芯片性能，穩(wěn)定性、一致性、抗高溫高壓性能。此外，汽車芯片還有長(zhǎng)達(dá)10到15年的供貨周期保證。

芯片制造一關(guān)難過一關(guān)，而汽車芯片規(guī)模卻不大，占全球芯片市場(chǎng)的規(guī)模不足10%，大多數(shù)車企的銷量撐不起車企芯片形成規(guī)模效應(yīng)，這樣一來，來造芯過程中投入的成本也就無(wú)法收回。

還有技術(shù)迭代問題。芯片行業(yè)技術(shù)在快速發(fā)展，國(guó)外廠商在這些芯片上有幾十年的經(jīng)驗(yàn)，還在不斷精進(jìn)自己的算力與制程工藝。國(guó)內(nèi)車企現(xiàn)在追趕的是別人之前做的東西，并且外資巨頭們?cè)O(shè)置了大量的門檻，防止新廠商進(jìn)入。

就像馬斯克在發(fā)布FSD芯片時(shí)所說，“現(xiàn)在確實(shí)有人可以跟進(jìn)我們，但是需要三年后才能做出來，而我們?cè)趦赡曛竽贸鰜淼臇|西將比現(xiàn)在的好三倍?！?/p>

如果中國(guó)車企僅停留在造出來芯片，而不是做精做優(yōu)，那么造芯潮只可能是車企單方面的狂歡。

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