| 總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？[] |
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從2020年開始，缺芯的話題就沒有停歇，甚至愈演愈烈。芯片之于汽車產(chǎn)業(yè)究竟是一種什么樣的存在？它的缺失，究竟會導致車輛上的哪些系統(tǒng)無法制造、哪些功能不能實現(xiàn)？（微信公號：CNWAUTO）
在劉慈欣的科幻小說《球狀閃電》中，地球上的芯片被一種神秘力量摧毀，引發(fā)大面積災難，三分之一國土的人們處于電力出現(xiàn)前的農(nóng)業(yè)社會里。有讀者不禁發(fā)出疑問，如果地球受到類似攻擊導致所有硅基芯片被毀，當代社會會受到什么樣的沖擊？恐怕，網(wǎng)絡癱瘓、通信全斷等書中猜想，或許都將一一實現(xiàn)。
確實，當下芯片已經(jīng)被看作科技產(chǎn)品迭代的風向標，也是開啟未來的關鍵“鑰匙”。一旦芯片缺失，那么帶來的影響是相當嚴重的。
現(xiàn)在，這種危機正在肆虐汽車行業(yè)。
總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？
據(jù)AutoForecastSolutions統(tǒng)計，截至今年8月9日，全球范圍內(nèi)因芯片短缺導致的汽車減產(chǎn)已達585萬輛。其中中國市場減產(chǎn)112.2萬輛。預計2021年全球汽車減產(chǎn)或?qū)⒊^700萬輛。而這種影響將持續(xù)到明年春天。
汽車芯片從未變得如此重要。
為什么會造成這種情況？芯片之于汽車產(chǎn)業(yè)究竟是一種什么樣的存在？它的缺失，究竟會導致車輛上的哪些系統(tǒng)無法制造、哪些功能不能實現(xiàn)？
汽車上到底需要多少芯片？
按照功能劃分，汽車芯片大致可以分為三類：第一類負責算力和處理，比如用于自動駕駛感知和融合的AI芯片，用于發(fā)動機/底盤/車身控制的傳統(tǒng)MCU（電子控制單元）；第二類負責功率轉(zhuǎn)換，如IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）等功率器件；第三類是傳感類芯片，用于自動駕駛各種雷達，以及氣囊、胎壓檢測等等。
而更細化的分類可以分為八個類別：高性能計算芯片（AI芯片/GPU）、微控制器（MCU）、存儲芯片（DRAM/Flash）、CMOS圖像傳感芯片、顯示驅(qū)動芯片、模擬芯片（包括無線通訊的功率放大器、音頻放大器、傳感器等）、功率元器件、傳感芯片（壓力、流量、慣性、濕度、紅外等）。
總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？
據(jù)測算，平均每輛車搭載半導體約為1600個，這些半導體器件分布于汽車的各個設備與系統(tǒng)，主導它們協(xié)同工作的正是汽車芯片，如邏輯計算芯片、存儲芯片、微控制器MCU等。
從應用的角度，汽車上小到胎壓監(jiān)測系統(tǒng)TMPS、攝像頭，大到整車控制器、自動駕駛域控制器，都離不開各式各樣的芯片。可以說汽車的智能化就是芯片的智能化。
傳統(tǒng)汽車的芯片數(shù)量大約在500~600個左右，隨著自動駕駛、新能源等功能的增加，現(xiàn)在的芯片數(shù)量大約在1000~1200個左右了。而一些以智能為主打的車型，則需要的芯片數(shù)量更多。
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小鵬汽車創(chuàng)始人何小鵬此前曾表示，小鵬汽車跟中國、海外都在合作，一輛車現(xiàn)在有差不多1700顆芯片。
據(jù)StrategyAnalytics統(tǒng)計，各級別汽車功能芯片搭載數(shù)量都在逐年遞增，目前汽車平均約采用25個功能芯片，一些高端車型已突破100個。而根據(jù)博世方面在2019年的預測，如今汽車自動化程度越高，車輛上需要的傳感器就越多，預計在未來五年左右的時間里，每輛汽車平均使用的傳感器數(shù)量或?qū)⑦_到40-60個。
缺芯潮缺的到底是什么？
從2020年開始，缺芯情況就開始出現(xiàn)，甚至愈演愈烈。到底缺的是什么？
資深電動汽車三電系統(tǒng)和汽車電子工程師朱玉龍告訴記者，事實上，缺芯潮可以分為三個階段。
第一階段發(fā)生在2020年12月，彼時大眾集團、馬牌輪胎和博世開始從供應鏈短缺的角度首次發(fā)布汽車行業(yè)缺芯的情況。當時的主要說法是，由于受疫情影響，帶來供需錯配導致的不平衡，汽車生產(chǎn)所需的汽車芯片，尤其是核心部件發(fā)動機ECU（電子控制單元）和ESP（車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）供應短缺，導致全球汽車和零部件生產(chǎn)直接受牽連。
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第二階段則是MCU（微控制單元）芯片的緊缺，這個反映在2月份各個公司的調(diào)研報告里面。
在汽車電子的各個方面，使用了大量的MCU單片機。由于IC（微型電子器件）小型化和高頻的需求，MCU需要40nm以下的制程，大部分IDM（數(shù)據(jù)復用設備）都把芯片生產(chǎn)外包給臺積電（TSMC）等代工廠，TMSC生產(chǎn)出貨量約占所有汽車MCU70%的市場份額。由于汽車MCU芯片的市場也是高度集中的，排名前7位的MCU供應商約占需求的98%。
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當時的瓶頸是臺積電，由于汽車業(yè)務僅僅占它3%的總收入，這個瓶頸一時半會沒有解決。隨著各國政府還有車企的斡旋，臺積電這塊的瓶頸逐步突破。
在這個階段，車企甚至開始了跨MCU平臺的準備和切換，這不僅是從一個供應商轉(zhuǎn)移到另一個供應商的商務流程，還需要同時調(diào)整軟件和硬件等技術部分，難度很高，即使這樣車企也克服困難做完了。
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目前經(jīng)歷的則是第三階段，由于東南亞疫情的加劇，以馬來西亞為中心的某汽車芯片供應商的工廠，繼關廠停產(chǎn)數(shù)周后，再次被當?shù)卣箨P閉部分生產(chǎn)線至8月21日。這直接導致了芯片供應的惡化，并且從原先MCU擴展到核心芯片也出現(xiàn)缺失。
芯片制造商停產(chǎn)導致了博世的ESP（車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)）/IPB（駐車制動器）、VCU（整車控制單元）、TCU（變速箱控制單元）等產(chǎn)品的供貨困難，而博世作為全球最大的汽車零部件供應商，其底盤和安全部件的供應缺口，對于全球所有的整車企業(yè)來說，都產(chǎn)生了重大的打擊。
8月17日，博世中國副總裁徐大全發(fā)布了一條朋友圈，表示因為“缺芯”他們壓力也非常大，甚至調(diào)侃想帶著領導跳樓。
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馬來西亞疫情影響到底有多大？
博世的停產(chǎn)，主要是由于上游半導體供應商的停擺。那么芯片的生產(chǎn)流程究竟是什么呢？
芯片的生產(chǎn)流程可以分為設計、制造和封測三大環(huán)節(jié)，很多企業(yè)其實只參與其中的某一個環(huán)節(jié)。比如像華為、高通、聯(lián)發(fā)科等企業(yè)只參與設計環(huán)節(jié)，臺積電、中芯國際等企業(yè)只參與制造環(huán)節(jié)，日月光、長電科技等企業(yè)只參與封測環(huán)節(jié)。
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所謂封測包括封裝和測試，封裝是指將生產(chǎn)出來的合格晶圓進行切割、焊線、塑封，再為通過加裝“外殼”為芯片提供物理保護并讓芯片電路與外部器件實現(xiàn)電氣連接。而測試顧名思義就是對封裝完畢的芯片成品進行功能和性能測試了。
此前芯片短缺的問題，主要集中在前端產(chǎn)能，所以造成的影響有限。但封測產(chǎn)能限制將影響所有汽車芯片，包括傳感器、電源和分立器件。
封測的基地主要集中在中國、韓國、日本、新加坡、菲律賓、印度尼西亞、泰國、越南和馬來西亞。在這其中，馬來西亞是全球的封測重地。
總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？
數(shù)據(jù)顯示，東南亞地區(qū)占全球27%的半導體封測產(chǎn)業(yè)份額，而馬來西亞全球占比高達13%。2019年，馬來西亞出口了5695億元人民幣的電子產(chǎn)品及相關零部件，占據(jù)了該國當年的外貿(mào)出口近40%的份額。
馬來西亞，也是全球芯片的制造重要基地，全球知名的芯片公司如英特爾、英飛凌、意法半導體、恩智浦、德州儀器、安森美等超過50家半導體均在馬來西亞設置了半導體制造基地。
封測產(chǎn)能的降低，將導致汽車芯片公司一再拉長本來已經(jīng)降低了芯片交期。
芯片不能替換嗎？
芯片產(chǎn)能不斷降低，價格卻在不斷提高。此前，特斯拉CEO馬斯克在網(wǎng)絡社交媒體中吐槽：“搶芯片就像搶廁紙。”
為什么不能借機替換國產(chǎn)芯片呢？有專家表示，這個短期內(nèi)恐怕無法實現(xiàn)。
總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？
因為相比于消費芯片及一般工業(yè)芯片，汽車芯片的工作環(huán)境更為惡劣：溫度范圍可寬至-40℃~155℃、高振動、多粉塵、電磁干擾等。由于涉及人身安全問題，汽車芯片對于可靠性及安全性的要求也更高，一般設計壽命為15年或20萬公里。“車規(guī)級”芯片需要經(jīng)過嚴苛的認證流程，包括可靠性標準AEC-Q100、質(zhì)量管理標準ISO/TS16949、功能安全標準ISO26262等。
而從產(chǎn)能角度來看，建廠導入設備往往需要2年時間。還需要2~3年時間完成車規(guī)認證并進入整車廠供應鏈。從實際效果來看，對眼下的芯片短缺危機緩不濟急。所以車規(guī)芯片較難通過新建產(chǎn)能迅速提升供給量，主要還是通過現(xiàn)有產(chǎn)能的供需調(diào)配。
不過面對未來，我國正在努力建立起一個完善的汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，解決我國汽車行業(yè)接下來發(fā)展中的短板。國內(nèi)車企中的比亞迪、上汽以及不少半導體企業(yè)已先后入局車規(guī)級芯片領域。
總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？
曾經(jīng)有英國媒體表示，一旦中國克服了芯片難題，芯片將變得一文不值。 |
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