中美芯片產(chǎn)業(yè)鏈在2024年的年底有陡然加速斷裂之勢(詳見《中美芯片產(chǎn)業(yè)走到斷鏈臨界點:中國四大協(xié)會呼吁謹慎采購美國芯片》)。
在12月2日美國政府宣布對中國140家芯片相關(guān)公司列入限制貿(mào)易名單2天之后,中國汽車工業(yè)協(xié)會等四大協(xié)會發(fā)布聲明呼吁汽車企業(yè)謹慎購買美國芯片。
而在英偉達對國家市場監(jiān)管總局涉嫌違反《中華人民共和國反壟斷法》開展立案調(diào)查后,向智駕網(wǎng)發(fā)來的非官方回應(yīng)頗為值得玩味:
英偉達憑借實力取勝,這反映在我們的基準測試結(jié)果和對客戶的價值上,客戶可以選擇任何最適合他們的解決方案。我們努力在每個地區(qū)提供最好的產(chǎn)品,并在我們開展業(yè)務(wù)的任何地方履行我們的承諾。我們很樂意回答監(jiān)管機構(gòu)對我們業(yè)務(wù)的任何問題。
在12月4日由中國汽車工業(yè)協(xié)會組織的2024全球汽車芯片創(chuàng)新大會在無錫舉辦,中國汽車工業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長兼秘書長付炳鋒表示:
當前,汽車芯片供應(yīng)總體平穩(wěn),由于國際形勢的變化,對芯片供應(yīng)也帶來很大不確定性。以中國為主要引擎的全球汽車市場對汽車芯片的需求不斷增長。作為汽車新技術(shù)應(yīng)用和功能提升的核心部件,汽車芯片技術(shù)不斷迭代,性能持續(xù)提升,產(chǎn)品類型愈加豐富,做好汽車芯片統(tǒng)型與軟硬協(xié)同至關(guān)重要,也更迫切需要汽車芯片產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)之間進行更加緊密開放的合作交流,共同創(chuàng)新,協(xié)力前行。
在大會召開同日,國內(nèi)芯片股開盤集體走強,多只股票一度漲停。
這一反常表現(xiàn),透露出國內(nèi)資本和輿論對于國產(chǎn)芯片的信心大增。
但這種信心并不能回避現(xiàn)實問題,即不購美國芯片,中國自主芯片能不能完成填補空缺?
即便可以在品類上能填補空缺,性能上能不能做到與國外產(chǎn)品一致,當下中國芯片的制造能力能不能完成足夠的產(chǎn)能?
從市場規(guī)模來看,中國成為世界上最大的汽車芯片市場沒有疑義,2023年整個汽車芯片市場規(guī)模為690億美元,到2030年這一規(guī)?;蜻_到1300億美元,其中30%左右的市場在中國。
但更為骨感的現(xiàn)實是,汽車芯片的國產(chǎn)化率從過去的不到5%上升到了現(xiàn)在的10%左右,但目前整個市場份額還是不高。
計算和控制類芯片、功率和儲存類芯片對外依賴度分別達99%和92%。
國內(nèi)企業(yè)汽車芯片生產(chǎn)設(shè)計能力仍然不足,以及智能座艙和自動駕駛這兩大域的發(fā)展短期內(nèi)仍依賴于外資廠商所控制的現(xiàn)狀,尤其在智駕領(lǐng)域,英偉達絕對的遙遙領(lǐng)先。
蓋世汽車研究院公布的數(shù)據(jù)顯示,今年1-6月,在智駕域控芯片裝機量排行中,英偉達Drive Orin-X、特斯拉FSD的份額之和達到63.5%;在座艙域控芯片品牌商裝機量排行中,高通、AMD、瑞薩的份額之和達到87.6%。
而在車載MCU領(lǐng)域,全球市場迄今仍被外資廠商高度壟斷,2023年英飛凌、恩智浦、瑞薩電子等Top5企業(yè)合計占據(jù)大約90%的市場份額。
車規(guī)存儲芯片市場同樣如此,由三星、美光、海力士等外資巨頭占據(jù)主導(dǎo),其中僅三星市場份額就高達45%。以太網(wǎng)芯片市場,博通、美滿、瑞昱、TI、高通、微芯六家外資供應(yīng)商亦占據(jù)了90%以上的份額。
雖然積極的一面是,功率半導(dǎo)體、通信半導(dǎo)體國產(chǎn)化率提升很快,但SoC與高端MCU的國產(chǎn)率仍然較低。
正如,工信部電子五所元器件與材料研究院高級副院長羅道軍所言:
「中國芯片的自給率目前不到10%,是結(jié)構(gòu)性的短缺?!?/strong>
01.
MCU時代結(jié)束了嗎?
從工藝角度來看,汽車高端MCU的制造難點導(dǎo)致市場門檻很高。
比如NVM和邏輯電路的工藝之間的差異,使得提升工藝節(jié)點變得更為復(fù)雜。
盡管AI芯片等數(shù)字芯片可以利用3nm甚至更小的工藝節(jié)點制造,但對于集成了大容量NVM的MCU,工藝節(jié)點通常停留在16nm或更大。這是因為在現(xiàn)有技術(shù)下,更先進的工藝節(jié)點無法有效支持大容量NVM的制造。
為了縮小NVM和邏輯電路之間的工藝差距,一些公司正在探索新型存儲技術(shù),如RRAM(電阻式隨機存儲器)、MRAM(磁性隨機存儲器)等,這些技術(shù)有可能在未來取代傳統(tǒng)的Flash,實現(xiàn)更小節(jié)點、更高密度的存儲解決方案。
正因為上述制造難點的限制,讓只有在制造工藝和技術(shù)研發(fā)方面具備強大實力的公司,才有在高端MCU市場占據(jù)主導(dǎo)地位的機會。
不過由于汽車作為電子產(chǎn)品的屬性越來越強,其對芯片的需求也變得愈發(fā)復(fù)雜。取而代之的是,市場上出現(xiàn)了大算力SoC會替代MCU的言論。
長安汽車執(zhí)行副總裁張曉宇曾表示,未來MCU也許會弱化,實際上是一個很大的趨勢。
在他看來,MCU和SoC的界限會更加的模糊化,MCU也許就會變成只是通訊特征的功能,比如說實現(xiàn)通訊管理,安全供電,OTA等,整個都要扔到高速以太網(wǎng)車里,剛才說未來是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動,計算和數(shù)據(jù)能夠被全量全域的APP來調(diào)用。
從智能汽車的視角來看,芯片未來的發(fā)展趨勢是高集成,高算力,低損耗,高安全。
而隨著新的電子電氣架構(gòu)對MCU產(chǎn)品提出了更高的性能以及集成度要求時,對于這些產(chǎn)品的復(fù)雜度也提出了更高的要求,在產(chǎn)品變得更復(fù)雜時,如何在各個模塊和各種電子電氣架構(gòu)當中實現(xiàn)通用性是需要解決的一大問題。
從時機和競爭等多個維度考慮,車企更愿意選擇有出貨量規(guī)模、上車經(jīng)驗豐富且有出海部署能力的芯片供應(yīng)商,因為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)遠高于其他產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能投資成本和周期,深陷價格戰(zhàn)泥塘的車企顯然對其芯片供應(yīng)商給予市場快速響應(yīng)能力的期望。
日本半導(dǎo)體公司瑞薩汽車部門中國區(qū)總經(jīng)理張佳浩表示,產(chǎn)品的迭代與產(chǎn)能的布局在效率、成本和穩(wěn)定之間處于艱難的平衡狀態(tài),因為快速迭代一定對穩(wěn)定性帶來了挑戰(zhàn),特別對于在車載應(yīng)用當中如何同時做到穩(wěn)定、可靠。
他認為在激烈的競爭中采用新技術(shù)和保障穩(wěn)定可靠是一個取舍問題,往往無法兼顧。從良性發(fā)展來看它應(yīng)該是能夠統(tǒng)一的,但如果極致的追求一方面比如速度,勢必會對另外一個方面帶來風險。
特別是在現(xiàn)在新車開發(fā)周期日益縮短,行業(yè)節(jié)奏越來越快,架構(gòu)的演變催生新的芯片訴求,芯片廠商如何適應(yīng)車企節(jié)奏也是一大考驗。
這對于國產(chǎn)芯片產(chǎn)商而言,問題是一樣的。
國產(chǎn)芯片廠商的定位焦慮
不過性能、量產(chǎn)能力只是制約中國芯片廠商的問題之一,他們同時面臨的還有越來越復(fù)雜的與主機廠的關(guān)系,傳統(tǒng)的Tier-1、Tier-2定位正在瓦解,而新的合作模式尚未確定。
張曉宇表示,主機廠、零配件廠商和芯片廠商從層次的關(guān)系變成了鐵三角的關(guān)系,以實現(xiàn)需求透明,訂單透明,庫存透明為目的。
在新的電子電氣架構(gòu)下,主機廠會有更多個性化的產(chǎn)品設(shè)計,會更多投入到像座艙、智駕、域控等領(lǐng)域中來,促使零配件廠商尋求各種新的差別技術(shù)的開發(fā)。
張佳浩則認為:「我們一直在說成本的競爭,其實最終還是需要技術(shù)降本,需要通過產(chǎn)品迭代實現(xiàn)更優(yōu)化的成本構(gòu)成。」
在汽車行業(yè),平臺化和模塊化目的是為了降低零部件數(shù)量和管理成本,以滿足車型的個性化需求。
雖然今天市場都在圍繞軟硬件解耦大的方向做策略,但張佳浩發(fā)現(xiàn),短期內(nèi)其實很難真正做到軟硬件的解耦,在平臺化的設(shè)計之下,面臨突發(fā)情況的時候其實要做產(chǎn)品變更,增加了很多時間和資源的成本。
當下,不僅整車廠和芯片公司之間需要協(xié)同,其實主機廠之間也需要協(xié)同。
「如果每家主機廠都需要定義自己的芯片,首先會有很多冗余設(shè)計,其次是不扛供應(yīng)鏈風險。」某主機廠硬件開發(fā)人士小杰(化名)表示。
而鑒于以往缺芯潮的經(jīng)驗,眾多芯片Tier 1們開始權(quán)衡,到底是承擔芯片斷貨的風險,還是向下游客戶進行百萬元投入的風險更大?
過去幾年,國產(chǎn)MCU廠商研究如何從Tier 2「上位」到Tier 0.5,比如NVIDIA與奔馳合作開發(fā)自動駕駛技術(shù)、大眾汽車與意法半導(dǎo)體(STM)合作開發(fā)車用芯片等。
但往往正是行業(yè)集體向Tier 0.5轉(zhuǎn)移,讓中間環(huán)節(jié)的Tier 1仿佛成為了「夾心餅」,小杰發(fā)現(xiàn),Tier 1價值鏈被轉(zhuǎn)移了,以至于在芯片廠商與汽車使用端直接連接之后,Tier 1的生意更為不好做。
回歸到業(yè)務(wù)融合和業(yè)務(wù)協(xié)同來看,芯片到底該如何定義和更好的創(chuàng)新?
最基本的即是需要芯片廠商和Tier 1以及主機廠坐下來進行共創(chuàng)式的研發(fā)和探討,進行產(chǎn)業(yè)鏈拉通。
在地緣政治成為影響因素之后,主機廠關(guān)注芯片產(chǎn)業(yè)鏈安全,甚至指定關(guān)鍵部件代工。這也促使芯片廠商在產(chǎn)業(yè)鏈上必須有非常強的資金投資以及生態(tài)伙伴的合作。
芯擎科技CEO汪凱坦言:「芯片行業(yè)一家是做不起來的,必須有行業(yè)角度的合作?!?/p>
東風汽車集團原董事長竺延風認為,主機廠則是要擁有集成的能力,即把資源集成起來為客戶打造差異化。
在他看來,作為主機廠來講,要掌握其一是替代關(guān)系,其二是合作關(guān)系?!感g(shù)業(yè)有專攻,作為整車廠來講,我再去花更大精力的設(shè)計芯片(投資造芯片廠)或者說我做基礎(chǔ)平臺軟件,這個不主張?!?/p>
SOC期望完全「去美化」還很困難
「國產(chǎn)芯片雖然取得了較好的發(fā)展,但在芯片功能安全與可靠性方面,我國仍面臨諸多挑戰(zhàn),與國際先進水平相比還存在差距。」中國汽車工業(yè)協(xié)會總工程師、副秘書長葉盛基表示,部分國產(chǎn)芯片在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性還有待進一步提高,產(chǎn)品驗證與測試技術(shù)手段還有待進一步加強。
基于目前我國汽車芯片在功能安全及可靠性方面面臨的發(fā)展問題及挑戰(zhàn),葉盛基總結(jié)需要在以下幾個方面攜手努力:
一是進一步完善標準體系建設(shè),加強和推進創(chuàng)新合作。并形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新標準,提升我國在該領(lǐng)域的技術(shù)水平與話語權(quán)。
二是進一步完善芯片驗證流程,強化可靠性監(jiān)測。
三是做好研發(fā)與生產(chǎn)準備,為批量化生產(chǎn)提供有效支撐。
四是全行業(yè)攜手努力,加速擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心主任,中國汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟秘書長原誠寅日前向智駕網(wǎng)表示:
目前,我國企業(yè)已經(jīng)具備了14nm及以上制程芯片的量產(chǎn)能力。這一制程水平的芯片已經(jīng)能夠滿足許多應(yīng)用領(lǐng)域的需求,如消費電子、通信設(shè)備等。
也有部分中國廠商已經(jīng)實現(xiàn)了7nm芯片的生產(chǎn),在先進制程芯片制造方面取得了突破。
日前華為終端BG CEO何剛在與原央視主持人張泉靈對話時表示,「我們(Mate 70系列)所有的芯片都具有國產(chǎn)能力」。這其中也包括與AI相關(guān)的GPU。
這一回應(yīng)大大激發(fā)了各界對中國芯片產(chǎn)業(yè)的自信。
但是業(yè)內(nèi)相關(guān)人士也向智駕網(wǎng)表示,對于多數(shù)高端芯片具備國產(chǎn)能力和具備大規(guī)模生產(chǎn),保證良率是兩個概念。
在中美兩國就芯片之間拉扯之際,谷歌在12月9日推出了最新量子芯片Willow。
這一芯片據(jù)稱取得了兩項重大成就:首先,使用更多量子比特進行擴展,可大幅度減少錯誤,解決了量子糾錯領(lǐng)域近30年來一直試圖攻克的關(guān)鍵難題。另外,在標準基準計算測試中,Willow在不到五分鐘的時間完成了當今領(lǐng)先的超級計算機需要10的25次方年才能完成的計算,「這一令人難以置信的數(shù)字超出了物理學(xué)中已知的時間尺度,遠遠超過了宇宙年齡。」
在智駕網(wǎng)采訪的眾多芯片行業(yè)中人,都強調(diào)芯片產(chǎn)業(yè)是全球化的產(chǎn)業(yè),沒有交流就不會誕生有競爭力的產(chǎn)品。在中美關(guān)于芯片產(chǎn)業(yè)的競爭中,當下,中國芯片產(chǎn)業(yè)依然處于追趕,處于守勢。
但美國單方面的主動斷鏈行為,對雙方的企業(yè)都是一種傷害,「我們很大一部分業(yè)務(wù)集中在中國,中美貿(mào)易和國家安全緊張局勢加劇了這種集中的風險。」高通近日表示。
另一方面,正如原誠寅所言,即美國的限制給了國產(chǎn)車載芯片上車和擴大產(chǎn)能提供了難得的契機。
而對于整體處于守勢的中國芯片產(chǎn)業(yè)當下最大的優(yōu)勢是,我國不僅是世界最大的市場,也已成長為全球最大的出口國,今年1-10月,中國半導(dǎo)體出口達9311.7億元,增長21.4%,到今年11月,中國芯片出口額已突破一萬億元。
客觀的說,中國芯片產(chǎn)業(yè)攻克高納米制程,最需要的是時間,而時間恰好在我們這一邊。而對于關(guān)注中國芯片以及汽車芯片產(chǎn)業(yè)的人士而言,最核心的是不要因一時意氣而打斷這一進程。
正如「國家是時間的河流上的航船」,芯片產(chǎn)業(yè)也是如此。
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