“芯荒”持续影响汽车行业 国产芯片或将借此崛起

汽车半导体已成为连接汽车工业和半导体产业的战略焦点，也是汽车产业供应链得以正常运行的重要保障，它不仅关系到汽车生产，还直接影响人们的出行方式和社会经济。再加上电动化、智能化、自动化是新能源汽车发展的三大趋势，而其中电动化正是现阶段行业发展的重点，这也催生汽车芯片的强大需求。

进入到2022年，全球“芯片荒”依然没有得到有效的缓解，在所有汽车芯片中，电源管理芯片 （PMIC）和微控制器（MCU）是缺口最大的。据全球两大汽车芯片制造商英飞凌和恩智浦称，要到2022年中，汽车芯片的供需才会平衡，意味着从2020年开始的让汽车制造商头疼的缺芯问题要持续到2022年了。

芯片短缺促使不少销商在高额的利润诱惑之下，对进价不到十元的芯片，以400元，40倍的涨幅去售卖，但这么高的价格车企为了生产也不得不低头接盘购买，市场上芯荒的情形也愈发严重。

不过，缺芯潮危机也为我国汽车半导体产业的发展带来了机遇，国产芯片能不能崛关键在于如何去把握。

众所周知导致全球“芯片荒”的原因大致有四个。第一，车芯片的产能主要集中在欧美地区，几乎被瑞萨电子、英飞凌、意法半导体、恩智浦等国际巨头所垄断。而现在疫情在国外的情况是仍然肆虐不止，全球疫情的影响下，企业与工厂只能减产或者是停产。

第二，汽车芯片在整个芯片市场所占比例少，并且利润较薄，远小于消费电子类芯片，因为疫情，居家办公与宅经济都使得消费电子类产品销售增长，消费类产品的需求增大，电子消费类的芯片需求也顺势增强，厂家优先倾斜生产消费电子类芯片，抢占了汽车芯片的生产线产能。

第三，各大汽车厂商基本上都向智能化方向发展，而新能源汽车也在崛起，芯片在智能汽车与新能源汽车配件中占比例越来越重，汽车芯片的整体需求越来越旺盛，也使得缺芯的情形更加严重。

最后一个原因是疫情，不仅影响芯片前端的生产产能，对于研发流程完毕的封测产能，也带来了巨大的影响，封测芯片的重地马来西亚因为疫情，关厂减产，导致了更加严重的芯片荒。

“芯片荒”暂时未有缓解的迹象，我国的新能源车企又过于依赖海外芯片厂，这种背景下PMIC的国产替代就显得至关重要。而相较于国外的疫情，国内的生产环境貌似要好得多，大环境驱使下，国产芯片会有崛起的机会吗？

想弄明白国产芯片在这个环境下是否能够真正崛起，芯片的生产制备流程绕不开，有必要对芯片的整个流程有个大概的了解。

汽车芯片的生产流程可以分为设计、制造和封测三大环节，很多企业其实只参与其中的某一个环节。比如像华为、高通、联发科等企业只参与设计环节，台积电、中芯国际等企业只参与制造环节，Unisem（马来西亚）、长电科技等企业只参与封测环节。

芯片实际上是一片载有集成电路的元件，大致可以分为两类，一类为功能芯片，如CPU、通讯基站的处理芯片等；第二类为存储芯片，比如电脑中的闪存。

而要制造一个芯片，在产业上主要分为这么几个内容。首先便是芯片的设计，就如同做一个工程需要有蓝图一样，芯片也是如此，做出的芯片想要实现什么样的功能，在设计这一步就已经确定，这需要专业人才来进行电路的设计。

其次是制作，这一步也是最繁琐的。而最后是封装，也就是把成品的芯片装好变成一个可以销售的产品，也就是我们在市面上所看到的模样，这样的过程就叫做封装，我国大多数芯片产业中所涉及的便是封装行业。

在这三大步骤中，最难的是设计，而容易的是封装。作为芯片的灵魂，没有一个好的设计，芯片根本无法成行，因此设计至关重要。

现如今我国芯片产业主要集中在制作与封装，尤其是封装最多，而在设计层面有所涉猎的企业则是凤毛麟角。即便有设计出来的芯片也主要是集中在中低端层面，而在高端芯片的设计中所占份额基本为零。在产业链中，大多数都是参与设计环节，生产与测试的环节基本上都是由台积电、三星等企业代工。

而作为新能源汽车风口下最重要的芯片之一，我国在PMIC上也存在巨大的缺口。PMIC并不是某一特定产品，而是一个芯片大类的统称。

在电子设备系统中，PMIC芯片担负起电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责，是所有电子设备的电能供应心脏。其性能优劣对于整机的能耗、性能和可靠性有着直接影响，如果PMIC一旦失效将直接影响电子设备的工作，甚至会对设备本身造成破坏。

与国际巨头们相比，国内电源管理芯片行业起步晚，技术积累薄弱，产品性能和丰富度上较国际电源管理芯片厂商仍有较大差距。但是，国产PMIC企业并不是没有崛起的机会。

受益于5G技术的发展和渗透率的提高，智能手机出货量及单部手机PMIC芯片数量持续增长，5G基站建设量大幅增长，使得通信市场成为当下较有潜力的增量市场。车规级PMIC芯片主要受益于新能源汽车发展的驱动，消费电子市场主要受到物联网发展的驱动，工业与信息化的深度融合、智能制造转型升级也将带动工业电子电源管理芯片需求显 著增长。

虽然PMIC的国产替代仍有很长一段路要走，但全球汽车“芯片荒”则是一次机会，正在加速推动我国PMIC的崛起。在新能源汽车时代，国内车企与国际传统燃油车企基本处于同一条起跑线上，甚至从市场表现看，国内新能源车企表现更胜一筹。考虑到国内庞大的汽车市场，未来国内自主车企在汽车产业链上话语权有望进一步提升，将带动国产汽车供应商实现一定突破，这为国产PMIC的腾飞提供了机会。

相较于PMIC的不确定性，自动驾驶芯片是芯片自主替代可能性较大的选择，而在这其中就包括了地平线、华为、黑芝麻、芯驰科技、零跑汽车等主要玩家。

目前地平线和华为都实现了前装量产。地平线汽车芯片的出货量达到40万片，其中应用于L2级自动驾驶的车型有奇瑞大蚂蚁(配置|询价)和2021款理想ONE。而华为与极狐共同开发了搭载ADS高阶自动驾驶全栈解决方案的极狐阿尔法S华为HI版车型，搭载华为自动驾驶中央超算域控制器（ADCSC）。根据官方信息，华为HI版车型将在今年四季度交付，四季度交付目标为1000台。

国内自动驾驶芯片的发展时间虽然不长，但从研发到量产的发展速度却很快，自研的实力较强，量产之路逐渐打开，但替代英伟达、Mobileye、高通等海外厂商还是比较难，海外的厂商几乎包揽了一线汽车厂商的芯片，国内的玩家很难打开市场。

目前国内在自动驾驶芯片上能与国际大厂有一决高下的只有地平线等几家。地平线自我定位为一家Tier 2的供应商，其主要产品既包含自研算法，又有掌管算力的芯片，是一家融资能力很强的企业。

2017年地平线发布征程1芯片，面向汽车智能驾驶；去年7月就发布了征程5。从发布芯片产品的速度和性能来看，地平线在国内处于第一梯队。征程5是继征程2和征程3中国车规级人工智能芯片量产后的第三代车规级产品，单颗芯片AI算力最高可达128 TOPS，支持16路摄像头感知计算，毫秒必争高效协同，能够支持自动驾驶所需要的多传感器融合、预测和规划控制等需求，堪称动力最为强劲的“数字发动机”。同时，它也成为业界唯一能够覆盖从L2到L4全场景整车智能芯片方案。

此外，基于地平线征程5打造了Matrix 5自动驾驶计算平台，地平线还发布SuperDrive全场景整车智能解决方案，方案面向全场景智能驾驶，包括高速、城区、泊车自动驾驶场景，座舱智能交互、和车内外联动的整车智能。

从征程5的芯片架构可以看出，地平线当前的产品定位介于Mobileye的EyeQ和英伟达的Orin之间，在算力和算法上都兼顾到，优势是可以更快换代，但难以达到像特斯拉FSD一般ASIC的水准。所以，BPU架构其实已经决定着，征程5系列或许更适合需要快速迭代的“二线”整车厂。

然而，Tier 2在智能化汽车供应链中的位置要想牢固，取决于有相当多的车企不会自研芯片，对芯片供应商有长期的需求。而事实上，车企自研芯片的动机其实已经暴露。例如，北汽产投跟Imagination集团（英国芯片设计公司）成立合资公司北京核芯达科技，还有吉利旗下亿咖通跟ARM中国成立芯擎科技，这两家合资公司的业务范围都包括自研自动驾驶芯片。此外，四维图新联手航天机电和华为，共同发力汽车芯片等。

而吉利也在上个月发布了自研的首枚7nm制程汽车SOC“智能座舱芯片”芯片，这颗芯片命名为“龍鹰一号”，而这也是国内首颗7nm车规级座舱芯片。这颗芯片从性能来看，非常强悍，采用台积电7nm工艺，87层电路，Die的面积为83平方毫米，集成了88亿晶体管，4+4的8核CPU设计，14核的GPU。

其中4个CPU大核是ARM的A76，主频达到2.4GHz，4个小核为A55，CPU算力达到90K DMIPS，AI算力达到了8TOPS ，而14核GPU则达到了900GFLOPS的算力，总体性能与高通7nm的旗舰智能座舱芯片8155已经非常接近了，处于同一水平。

有意思的是，这颗“龍鹰一号”单独一颗时，可以是智能座舱芯片，实现数字仪表盘、HUD、信息娱乐、360度可视、高清导航、智能语音等智能座舱能够实现的所有功能。而两颗“龍鹰一号”还可以集成到一个控制器中，那么这两颗“龍鹰一号”芯片一起，就又能够实现L2级自动驾驶功能，包含辅助驾驶，自动泊车，远程泊车等功能，也算是一芯多用了。

国内另一家强大的芯片巨头，寒武纪也在去年推出第三代云端AI芯片思元370及搭载该芯片的MLU370-S4、MLU370-X4加速卡和全新升级的Cambricon Neuware软件栈等新品。在架构上，思元370属于寒武纪第四代自研智能芯片架构，第一代架构MLUarch00主打智能加速IP核，第二代MLUarch01主打多核架构，第三代MLUarch02主打多核共享片内存储，第四代MLUarch03更是寒武纪首款采用 chiplet（芯粒）技术的AI芯片，在国内应该也属于行业首颗chiplet AI芯片。

在应用场景灵活性上，由于思元370在一颗芯片中封装2颗AI计算芯粒（MLU-Die），每一个MLU-Die都具备独立的AI计算单元、内存、IO以及MLU-Fabric控制和接口，不同MLU-Die可以组合规格多样化的产品，为用户提供适用不同场景的高性价比AI芯片。

在算力上，基于台积电 7nm 制程工艺、整体集成390亿个晶体管的思元370最大算力达到 256TOPS（INT8），相比上一代思元270算力直接翻倍。

相比传统车企大方宣布成立合资公司模式，国内新势力对于是否宣布自研芯片的计划的态度有些微妙。最典型的是“蔚小理”三家新势力，尽管自研芯片的计划没有直接公开，但种种“预兆”表明，自研芯片事宜或许作为“备胎计划”已在筹备当中，等待时机成熟就要像特斯拉一样单飞。

参照国际大厂的芯片研发历史，比如英伟达和特斯拉等，，一款汽车芯片研发周期，最快也要四年左右。以特斯拉为例，其造芯计划始于2014年Autopilot部门诞生。 直到2018年8月，在特斯拉Q2财报会议上，特斯拉表示，搭载Autopilot芯片的Model S(配置|询价)/X和Model 3(配置|询价)将于2019年3月20日和4月12日量产。 推出第一款汽车芯片，特斯拉耗费了近四年的时间。

在这样的一个时间节点，对于宣称自研芯片的国产企业来说却是是有点晚了，以自动驾驶的芯片为例，目前多数研发的汽车自动驾驶芯片技术工艺集中在20-40纳米。28nm和14nm工艺的芯片目前已经能够实现国产化，而7nm，甚至是5nm工艺的芯片则还是受到制约。

对于国内众多车企来说，自研芯片这固然是段煎熬的时期，但对国内整个半导体汽车芯片产业链来说又是一次重新的洗牌，随着众多车企、芯片厂家的入局，汽车芯片产业链也势必迎来新春。而从更长的时间维度上看，不论是享有算力霸权的英伟达还是不造车的华为、高通，都要面临来自车企自研芯片的挑战。

总结

汽车芯片承载着自动驾驶、智能座舱等功能，关乎智能化、网联化的体验优劣，而对用户来说，诸多智能化功能的整合是必不可少的。而在软件定义汽车的变革过程中，英伟达、高通等消费电子行业芯片巨头入局汽车芯片的确有着先天优势，较容易在短期内形成“垄断”市场的错觉。

但车企的智能化竞逐是一场马拉松，更多的增量市场也预示着更多的变量。国产汽车芯片还是有很大的想象空间与发展的动力，无论是从生产端还是消费层面，都有旺盛的需求存在，而需求的解决方面，需要花费时间与脑力去深耕行业。

(责编：林国雄)