智能汽车

汽车缺芯,并未过去

2025China.cn   2023年12月13日

“长安汽车2023年1-9月共计缺芯60万颗,芯片短缺还没有完全过去。”近日,在2023全球汽车芯片创新大会暨第二届中国汽车芯片高峰论坛上,重庆长安汽车股份有限公司首席专家 李伟在他的演讲中,如是透露。

不只是长安汽车,根据汽车行业数据预测公司AutoForecast Solutions(以下简称为“AFS”)11月26日发布的最新数据,截至11月26日,由于芯片短缺,今年全球汽车市场已累计减产约244万辆汽车。其中,中国汽车市场减产量46.7万辆,约占全球总减产量的19.1%。

回顾过去近四年的历程,我们可以看到,自疫情爆发以来,新能源汽车的逆势狂飙使得供需错配问题日益凸显,全球汽车产业因此陷入了缺芯危机,抢芯保供、减配稳产成为众多车企的常态。

而在经过漫长的产业调整期后,人们的关注点逐渐从缺芯转向了对于“少魂”的担忧。很多人认为,缺芯已经不再是危机的主要因素,现实却再次敲响了警钟。

产能跟着需求跑

扩产,可以说是近年来整个半导体产业最为重要的关键词。

根据SEMI(国际半导体产业协会)于2022年12月发布的《世界晶圆厂预测报告》(World Fab Forecast)中指出,2021年至2023年期间,全球半导体行业将投资超过5000亿美元,用于新建84座晶圆厂。其中,2022年开工建设的有33 座新工厂,2023 年预计将新增28 个。

图片来源:英飞凌

本月初,德州仪器(TI)位于美国犹他州的全新12英寸晶圆厂破土动工,以满足未来几十年客户的需求。不止于此,英飞凌、瑞萨等同时拥有芯片设计和生产的能力的IDM都在今年相继宣布新的芯片工厂建设计划。

可即便如此,供不应求却从未远离。

如前文所说,这场缺芯危机源于新能源汽车市场激增带来的供需错配。彼时,是特斯拉在华投产,是李斌由“最惨的人”翻身,是比亚迪开启翻倍式增长,更是埃安、极氪等一众新能源汽车品牌逐渐成型。

引用博世中国副总裁蒋健2021年的演讲内容,“当前传统内燃机车辆中约会用到100至200片半导体芯片,新能源车所用芯片数量将呈5倍递增。若按照2022年新能源汽车销量突破500万辆推算,‘缺芯’只会更加严峻。”

不承想,2022年我国新能源汽车产销量分别完成705.8万辆和688.7万辆,同比分别增长96.9%和93.4%,市场占有率达到25.6%,高于2021年12.1个百分点。

同时,是汽车智能化亦在加速到来。盖世汽车研究院最新发布的《高级驾驶辅助系统(ADAS)产业报告》显示,2022年中国L2级自动驾驶功能的渗透率已经超过30%,今年1-10月进一步逼近40%,相应的便是毫米波雷达、激光雷达等增量硬件上车。

基于此,“从单车的用量而言,传统汽车大概芯片的用量400颗,电动汽车大概是1000颗,智能电动车会达到1400颗到1500颗。”李伟进一步预测,“中国汽车芯片的应用量去年应用总量达到73.9亿颗,预计到2025年应用总量会达到116.2亿颗。”

他总结认为,车规级芯片现在已经成为全球半导体市场的三大应用产业之一,且需求量将达到行业增速的2倍以上。

值得注意的是,现阶段极氪汽车、小鹏汽车等头部智能电动车上所搭载的车规级芯片数量均已超1万颗,伴随汽车智能化的高速发展,中国汽车芯片应用量较预测只多不少。

而缺芯,并不只是绝对数量上的短缺,还有品类上的稀缺。

产能过剩与产线缺货

聚焦芯片本身,按照功能划分可分为九类,即控制类、计算类、功率类、传感器类、存储类、电源管理类、通信类、信息安全类以及驱动类。

回顾过去几年来缺芯的历程,按照大众集团、博世开始从供应链短缺角度首次发布的汽车缺芯情况,更多源于核心部件发动机ECU(电子控制单元)和ESP(车身电子稳定系统)供应短缺;随后是MCU(微控制单元)芯片的全面短缺。

第三阶段则是由于东南亚疫情加剧,以马来西亚为中心的某汽车芯片供应商的工厂停产,直接导致博世的ESP(车身电子稳定系统)/IPB(驻车制动器)、VCU(整车控制单元)、TCU(变速箱控制单元)等产品的供货困难。致使博世中国副总裁徐大全在2021年8月发布朋友圈,表示因“缺芯”压力非常大。

不可否认,在经过三年时间上游晶圆厂火力全开生产,下游终端厂商拼命囤货之后,全球汽车缺芯得到了一定程度上的缓解,甚至出现部分品类的产能过剩。

但中国汽车工业协会常务副会长兼秘书长付炳锋提醒道,“新能源智能网联汽车对芯片的需求量大大增加,技术要求和计算能力也快速升级,原有的成熟品种已不能满足功能要求。”

如前文所说,随着互联网、云计算、人工智能、5G、大数据等一系列技术群的突破和应用,数字汽车的浪潮正席卷而来,推动着汽车行业向新汽车、新生态变革,开启了数字汽车新纪元。数字汽车将成为大型智能计算终端,能源储存单元、数据采集载体以及移动多功能空间。

在此背景下,李伟分析指出,汽车正朝向架构标准化、系统高压化、功能服务化、智商和情商可进化的方向发展,这些属性也直接推动了芯片产业特别是车规级芯片产业的变革,总体呈现出应用量大、高集成、高算力、低损耗、高安全的特征。

具体来看,除单车芯片用量倍增外,芯片正朝着多功能集成演进,如通用性MCU一方面向多核高算力演进外,另一方面则向着高集成度、高性能、高可靠性发展,为汽车使用场景提供新的机会和可能;

同时,功率芯片则朝着高压化进化,向低损耗发展。

此外,高算力芯片是智能汽车演变和中央集成架构演变的必然需求,整车电子电器架构已从分散的多控制器、树状结构向软硬件、标准化、集中式的中央架构升级,并逐步演进为高算力的超级中央处理器模式,相应的芯片也从多芯片物理融合,最终发展为单芯片融合SOC的形态发展。

在此背景下,李伟提出进一步建议,希望芯片企业能够与主机厂进行深度合作,以开发出能够适应未来整车系统架构的产品,其次是加大在48V芯片领域的预研工作,并针对主控SOC芯片进行联合开发。

汽车芯片产业需坚持全球化发展

过去30年,全球半导体产业的持续创新发展奠基于按利益与专业分工的全球供应链架构。在这个架构下,欧美侧重于IC设计与销售,日本、荷兰专注IC材料与设备,韩国、马来西亚、中国则聚焦于生产与制造。各国及相关企业在错综复杂的产业供应链上保持着密切合作,开创了全球半导体产业的繁荣景象。

但近年来全球缺芯的危机爆发,让各国不得不为抢占未来科技发展的制高点,相继出台政策扶持本土半导体产业发展,其中尤以过度依赖进口,自给率不足5%的中国更甚。

从2021年2月由工信部指导编制的《汽车半导体供需对接手册》正式发布,到以地平线、黑芝麻智能等为代表的本土芯片企业加速布局,再到国家队下场,在政府和企业的共同努力下,自主汽车芯片产业链正逐渐形成合围之势,突围战已全面打响,并已陆续取得了一些成绩。

近期海关公布的一组数据侧面反映了中国芯片自主率的提升。数据显示,今年前三季度中国芯片进口量同比减少14.6%,其中芯片进口额更是减少了600多亿美元,进口额下滑19.8%。

但值得注意的是,尽管中国在汽车芯片领域取得了一些进展,但仍然面临着一些挑战。“以MCU为例,NXP、Microchip、瑞萨电子、意法半导体、英飞凌等外资头部企业占据市场超八成的份额。更遗憾的是,功能安全达到D级别的技术,基本仍被国外所垄断。”中科芯集成电路有限公司MCU事业部总经理 胡凯如是提醒。

对于当前中国汽车芯片发展所面临的挑战,李伟总结认为:首先,当前的国际形势并不明朗,芯片逆全球化存在诸多不确定因素;其次,车规级芯片相较于消费电子在安全性、可靠性方面有更高的要求;再次,芯片短缺问题还没有完全过去,共同应对的机制还没有建立起来;最后,芯片企业在局部领域过度竞争,在个别领域竞争性不足。

在此背景下,工业和信息化部正加大在前期工作基础上,继续组织汽车、集成电路两大行业通力协作,采取更多政策措施,瞄准汽车芯片持续发力,不断提升产品技术质量水平,保障生产供应,推动高质量发展。

工业和信息化部装备工业一司副司长郭守刚呼吁各方要坚持全球化发展方向,加强汽车芯片在全球范围内的资源协调,促进要素便捷循环、有效配置,持续增强产业链供应链抗风险能力,共同保障汽车芯片产业链安全稳定。

此外,为了进一步推动中国汽车芯片产业的发展,还需要发挥龙头企业的应用牵引带动作用,着眼于未来技术进步和产业发展需求,加深上下游产业链协同融合发展汽车芯片产业生态。同时还要进一步优化市场化、法治化、国际化的营商环境, 支持国内企业深度参与全球汽车产业分工和合作, 同时为各国企业来华投资发展提供更多便利和更好的保障。

但解决缺芯危机并不是一时之责,更需着眼未来。因此,针对下一步中国汽车芯片产业的发展方向,中国电子信息产业发展研究院副院长王世江给出三点建议:

第一,提升产业链协同推动设计、制造、封测企业紧密地绑定,打磨和迭代产品和工艺。

第二,持续深耕技术创新打造拳头产品,逐步丰富产品谱系强化系统方案的能力。

第三,多维度持续推动产用对接,进一步增强供需双方的信息交流,让更多芯片企业的好产品被用户侧看到,也让用户侧需求更精准地为芯片企业了解。

“汽车芯片产业具有重要性、特殊性,新生态的构建需要汽车或芯片等多行业的同仁共思、共识、共行、共建、共享、共用。我国应有组织的科研,有组织的共性技术开发,有组织的标准与测试认证先行先试,有组织构建安全可控,对全球开放包容的芯片与软件产业链。”中国工程院院士、北京理工大学教授孙逢春进一步强调,“汽车芯片软件开发测试工具与装备我国一定要‘自己要有、要用,协同创新、不断迭代,自主生态’!”

(盖世汽车社区)

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