车企入局造芯,是独立自研还是“捆绑”芯片厂商?

出品 | 搜狐汽车·汽车咖啡馆

作者 | 张子薇

“随着这两年工作的推进,整体性的缺芯有所缓解,但是结构性的缺芯状况仍然在持续。”工信部电子信息司副司长杨旭东曾表示。时至今日,汽车行业面临的缺芯问题虽有所缓解,但新能源车的产业化、智能化依然处于爆发增长期,汽车芯片需求仍然高于供给。

与其被牵着鼻子走,不少企业已经主动出击扼住“命运的咽喉”,开始入局造芯。据研究公司Gartner预测:到2025年,全球前10名车企中,将有一半开始设计自己的芯片。在第四届全球新能源与智能汽车供应链创新大会的论坛上,全国政协经济委员会副主任苗圩也提出,“有机遇、有能力的整车企业,可以选择某个细分领域下场造芯。”

车企入局造芯,是独立自研还是“捆绑”芯片厂商?

“蔚小理”、通用、比亚迪进军自动驾驶芯片

车企为何要自研芯片?一方面我国汽车产业正饱受着因缺芯危机造成的产能不足,车企长期遭受外国巨头“卡脖子”,车企自研芯片能减少对供应商的依赖,保障芯片供应链的稳定。

另一方面,在目前汽车智能化阶段,汽车主机厂逐渐意识到,除了峰值算力以外,更加能够决定芯片性能的因素,还包括了芯片本身的架构设计,以及算法处理数据的计算效率。“只有深入了解软硬件之间的相互作用是什么,才能清楚到底应该用什么样的芯片去支持什么样的算法。”Mobileye创始人兼CEO AnnonShashua曾表示。车企自研芯片能够跟自己的软件算法等更加契合,获得更好的兼容性和匹配度,提升产品核心竞争力。

车企造芯“第一个吃螃蟹”的是特斯拉。2016年,随着前AMD 首席架构师Jim Keller加入特斯拉,任职Autopilot硬件工程师总裁,特斯拉便开启了自研芯片之路。特斯拉此前采用Mobileye和Nvidia的自动驾驶系统芯片,但为获得更低的功耗和低延迟、高算力、强安全性,选择了自研芯片。“无论是Mobileye还是Nvidia,都无法满足我们对于性能、研发进度、成本、功率方面的要求”马斯克表示。

历时3年,2019年特斯拉时任自动驾驶硬件团队负责人Peter Bannon介绍了特斯拉第一款自研的自动驾驶芯片,以及集成了自研芯片的的全自动驾驶车载计算机FSD。特斯拉FSD中集成了两颗自研自动驾驶芯片,再加上GPU、CPU、ISP等多种芯片后,特斯拉FSD计算机最终可以实现144TOPS的算力。而2021年,特斯拉又推出了Dojo超级计算机,使用的是特斯拉自研的D1芯片,该芯片使用台积电7nm工艺制造,每个芯片有354个Dojo节点和440MB的SRAM。

自动驾驶是大势所趋,特斯拉无疑走了一条艰难但正确的道路。在特斯拉成功典范的带动下,国内的新势力车企蔚来、小鹏、理想、零跑等也开始抢占自动驾驶芯片高地,通用Cruise近期也宣布自研自动驾驶芯片。

据悉,Cruise已经开发出的4种芯片包括一款名为Horta的计算芯片、处理传感器数据的Dune芯片、雷达芯片,以及还未公布的一款芯片。Cruise将与亚洲某芯片制造商合作量产,计划在2025年将这些芯片装车。对于造芯原因,Cruise硬件负责人Carl Jenkins称:“因为我们的车型数量很少,没有和芯片商谈判的权利。因此我们必须掌握自己的命运。”

蔚来则已成立独立硬件团队“Smart HW(Hardware)”,自主研发自动驾驶计算芯片。同时蔚来也在扩大芯片人才队伍,去年,拥有丰富芯片前端设计经验的胡成臣加入蔚来汽车。今年年初,蔚来挖掘了前小米芯片和前瞻性研究部门的白剑和自动驾驶解决方案供应商Momenta研发总监任少卿。蔚来创始人李斌在财报会议上表示“在核心技术领域,包括芯片,我们的目标是建立全栈自研能力。”随着更多人才的加入,蔚来的自研芯片计划或将快速上马。

而理想的布局则稍晚于蔚来,今年4月底理想斥资1亿元的四川理想智能动力有限公司成立,主要业务中包含了开发综合电路芯片设计。前华为消费者BG软件部副总裁、华为终端OS部部长谢炎今年也加入理想汽车,负责推进理想汽车芯片研发。据透露,理想自研智能驾驶芯片项目已经有数十人的团队规模,且有明确的量产时间表。与此同时,理想汽车功率半导体研发及生产基地也落户苏州高新区,该基地将专注于第三代半导体碳化硅车规功率模块的自主研发及生产。

小鹏去年则被曝已启动自研芯片项目,在中美两地成立了的芯片研发团队,主要研发自动驾驶专用芯片,据称有望今年流通。同时今年2月,小鹏汽车投资了SiC功率半导体和芯片解决方案提供商上海瞻芯电子。

造车新势力纷纷发力自动驾驶芯片,传统车企比亚迪、吉利、五菱、北汽等也早将触手延申到车载芯片领域。

在2022中国电动汽车百人会上,全国政协经济委员会副主任、工信部原部长苗圩指出,在汽车芯片中,最短缺的是 MCU 芯片,这一类芯片几乎被外国芯片厂商垄断,除比亚迪外,中国厂商的市场份额几乎为零。MCU是“缺芯潮”的主角,每辆传统汽车平均用到70颗以上MCU,智能汽车则超300颗。MCU产能60%~70%在台积电的手里,而车规级MCU对安全性和可靠性的要求极高,产线搭建较为复杂,一般需要5年左右,放大了车规级MCU的紧缺程度。

比亚迪在半导体领域的布局走在众多车企前面,2002年比亚迪便成立了IC设计部,2004年独立为比亚迪半导体股份有限公司,在车规级芯片中,其主要产品是IGBT、SiC器件、IPM、MCU等。在IGBT、MCU芯片等领域,比亚迪已有很强的话语权。同时值得注意的是,除了比亚迪以外,大部分车企仅设计芯片,制造仍是找代工厂,而比亚迪采用IDM模式,能够自行设计、制造与封装。

实现了IGBT、MCU的自研自产,比亚迪也将进军自动驾驶专用芯片,据报道比亚迪计划从BSP入手自动驾驶专用芯片研发,该项目由比亚迪半导体团队牵头,预计今年底可以流片。正如比亚迪王传福所言,“新能源汽车的上半场是电动化,下半场是智能化”,而比亚迪也正在弥补其智能化上的差距。

联合造芯、资本合作 车企入局的另一条路

除了自研芯片外,与芯片厂商合作成立合资公司、投资芯片企业也是大多数车企布局芯片领域的另一条道路。

早在2018年,零跑汽车便宣布与大华股份联合研发AI自动驾驶芯片,今年6月零跑汽车宣布二者合作研发的“凌芯01”已进入集成验证阶段,将在2023年二季度进行实车测试。2020年,北汽与Imagination集团合资成立北京核芯达,致力于研发自动驾驶处理以及智能语音交互芯片。

吉利汽车控股的湖北亿咖通与Arm中国合作成立芯擎科技,围绕自动驾驶、微控制器、智能座舱等芯片领域进行研发,2021年底已推出自主研发的7nm制程的座舱芯片“龍鹰一号”。同时吉利也与芯聚能、芯合科技、MIK以不同方式合作研发车规级MCU、IGBT、智能座舱芯片等产品。此外,吉利预计在2023年量产自研自产的碳化硅功率芯片,在2024年至2025年推出5nm制程的车载芯片以及算力高达256TOPS的高算力自动驾驶芯片。上汽通用五菱同样选择与供应链厂商合作,五菱与芯旺微合作研发的一款型号为“WULING-MCU-002”的32位车规级MCU芯片,已在五菱宏光MINI车型上大量应用。

广汽集团、上汽集团则是选择投资芯片厂商。广汽集团投资了包括广东粤芯半导体、地平线、旗芯微等多家芯片企业,并与恩智浦等建立战略合作联系。此外,上汽集团2017年便与地平线达成合作,并且投资了晶晨半导体、芯钛科技、芯旺微电子等20余家芯片领域企业。同时上汽集团还与英飞凌成立了上汽英飞凌汽车功率半导体公司,研发车用IGBT等功率半导体。

自研虽好,但面临的风险巨大,甚至会走不少弯路。选择与芯片厂商联合开发,加深与供应商之间的捆绑,是目前车企完善自身芯片供应链较为稳妥的方式之一。一方面能够保障自身芯片供应链稳定,另一方面也能在一定程度上满足整车企业的定制化需求。

芯片自研之路道阻且长

相关数据显示,我国的车用芯片自研率仅有10%,国产化率只有5%,车规级芯片大量依赖进口。新势力车企旗下芯片也主要是由供应商合作伙伴提供,如国外厂商Mobileye、英伟达、高通以及本土企业地平线等,中国本土厂商在全球车规级芯片市场的占有率约为4.5%,可谓是人微言轻。车企想要通过自研芯片来实现“芯片自由”也是大势所趋,但自研之路仍要面临诸多困难。

完整的芯片产业链包括芯片的设计、制造、封装、测试四个主要环节。国内企业主要集中在技术门槛较低的封测环节,上游材料设备、中游设计,都由国外主导,制造环节则集中在中国台湾。芯片制造环节有着较高的技术壁垒,尤其是芯片制造设备几乎被国外垄断,全球前五大芯片设备企业东晶电子、泛林集团的最大收入来源都是来自中国企业。且在美国芯片法案颁布之后,凡是接受美国芯片法案补贴的企业,都不得向中国出口14nm制程技术以下的设备。

同时芯片制造周期长、研发投入高,尤其是自动驾驶芯片这类高端芯片。正如黑芝麻智能联合创始人兼首席运营官刘卫红在第四届世界新能源汽车大会上所称:“芯片量产的路是非常艰巨的,从联合架构设计到芯片流片的时间大概是18个月,之后进行封装开始测试,包括功能性测试、AEC-Q100汽车电子产品测试以及与主机厂、供应商一起进行的各种测试,再将产品进行软件迭代、系统升级,最后量产需要42个月的时间,这是一个典型的时间周期。”长时间的研发周期及高研发投入,产生的资金问题对大部分车企而言都是一大难关。

其次芯片行业人才稀缺,根据行业内人士分析,到2023年前后,国内芯片行业人才需求将达到76.65 万人左右,其中人才缺口将达到20万人,汽车芯片设计及制造人才缺乏。同时国外厂商在芯片制造上经验丰富,且仍在不断精进算力与制程工艺,芯片迭代速度快,国内车企芯片自研推出后,或将面临问世即落后的窘境。

罗马并非一日建成,蔚小理们虽已开始积极布局进行芯片自研,但目前还未见成果。比亚迪、零跑汽车、五菱汽车等车用芯片虽然已经面世,但其工艺上仍与国外有较大差距。或许正如苗圩所说“造汽车芯片,特别是高端的车规级芯片并不是一日之功,甚至失败的几率更大。”汽车行业虽与芯片息息相关,但术业有专攻,隔行如隔山,对于汽车厂商而言,造芯之路仍道阻且长。

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