車廠造芯,表面上是為了應(yīng)對(duì)汽車芯片緊缺,但實(shí)際上是為了打破原有產(chǎn)業(yè)鏈格局。無(wú)論采用何種方式,不可改變的是,tier1公司的價(jià)值將會(huì)被大大削弱。
汽車行業(yè)缺芯有多嚴(yán)重?
回顧2021年,“缺芯”是整個(gè)汽車行業(yè)面臨的最大難題,從整車到相關(guān)零部件企業(yè)幾乎都受到波及。讓人們記憶猶新的一幕是,一群車企老總蹲到了上海博世中國(guó)總部等著要芯片,逼得博世中國(guó)高管相約要去“跳樓”。
其實(shí)早在2020年下半年,汽車行業(yè)缺芯就已現(xiàn)端倪,一直延續(xù)到2021年下半年才開始全面爆發(fā)。全球芯片供應(yīng)平均交付周期由2020年11月的13周延長(zhǎng)至2021年11月的22.3周。受此影響,根據(jù)AFS測(cè)算,截至2021年12月12日,全球因“缺芯”減產(chǎn)1023萬(wàn)輛,中國(guó)減產(chǎn)198.2萬(wàn)輛,約占19.4%。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),芯片持續(xù)短缺將導(dǎo)致全球汽車行業(yè)2021年收入損失2100億美元。
2020年8月17日,博世中國(guó)副總裁徐大全發(fā)布的朋友圈
從供應(yīng)端來看,StrategyAnalysis數(shù)據(jù)顯示,2020年海外廠商瑞薩、恩智浦、英飛凌、賽普拉斯、微芯科技、ST在車規(guī)MCU市場(chǎng)市占率高達(dá)90%。意法半導(dǎo)體(以下簡(jiǎn)稱:ST)3月底最新發(fā)布的漲價(jià)函再次預(yù)警,汽車企業(yè)或仍將持續(xù)陷于車規(guī)MCU的供不應(yīng)求困境。市場(chǎng)流傳的ST漲價(jià)函中,ST表示由于全球半導(dǎo)體供應(yīng)短缺,且短期內(nèi)沒有緩和的跡象,原材料成本以及能源、物流成本已超出公司負(fù)荷,ST決定在2022年第二季度提高全線產(chǎn)品價(jià)格,包括現(xiàn)有積壓未交付訂單。
在漲價(jià)函的背后,電子元器件分銷商富昌電子最新市場(chǎng)報(bào)告也顯示,ST、瑞薩、英飛凌、NXP、Microchip等全球五大MCU巨頭車規(guī)產(chǎn)品均有價(jià)格上漲和交期拉長(zhǎng)的趨勢(shì)。
統(tǒng)計(jì)截至4月11日
圖源 | 富昌電子
瑞薩電子的MCU產(chǎn)品交期也長(zhǎng)達(dá)38周起,汽車級(jí)產(chǎn)品交期達(dá)到45周,貨期趨勢(shì)拉長(zhǎng),價(jià)格需根據(jù)最新市場(chǎng)情況調(diào)整(如上圖)。
英飛凌方面,英飛凌汽車產(chǎn)品和ST一樣無(wú)具體貨期,呈現(xiàn)緊缺態(tài)勢(shì),子公司Cypress MCU貨期45周起。
NXP的汽車級(jí)產(chǎn)品也是遙遙無(wú)期
芯片帶來的影響十分明顯,MCU、IGBT、MOSFET、邏輯IC和模擬IC等芯片缺貨嚴(yán)重,直接導(dǎo)致一眾車廠產(chǎn)能銳減。汽車廠商中,大眾、福特、豐田、通用、寶馬、現(xiàn)代(包含起亞汽車)等均于近期表示缺芯,導(dǎo)致汽車減產(chǎn)或減配交付。其中福特甚至公開宣布將銷售缺少部分非安全關(guān)鍵功能芯片的“半成品”車輛,并承諾一年后再將芯片補(bǔ)發(fā)給經(jīng)銷商,將原本前裝的芯片變成了“售后服務(wù)”;而現(xiàn)代汽車集團(tuán)則宣布,“應(yīng)交未交訂單、因缺料等理由而無(wú)法出貨的訂單”數(shù)量已超過100萬(wàn)臺(tái)。長(zhǎng)城汽車約10萬(wàn)輛產(chǎn)能受影響;吉利上半年約15%~20%的銷量受到影響。即便供應(yīng)鏈管控能力強(qiáng)如特斯拉,也在2021年第一季度和第二季度財(cái)報(bào)中透露公司面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
為什么汽車芯片如此緊缺?
需求量大增
智能網(wǎng)聯(lián)汽車成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新方向,以前燃油車使用芯片就幾十顆,現(xiàn)在則需要上百顆。
以某一類新能源汽車為例,2025年,芯片在汽車中的成本預(yù)計(jì)會(huì)從目前約4500元/車上升至8000元/車,到2030年進(jìn)一步上升至約15000元/車。以汽車ECU系統(tǒng)需求為例,ECU中均需要MCU芯片,根據(jù)中國(guó)市場(chǎng)學(xué)會(huì)汽車營(yíng)銷專家委員會(huì)研究部的數(shù)據(jù),普通傳統(tǒng)燃油汽車的ECU(電子控制單元)數(shù)量平均在70個(gè)左右,豪華傳統(tǒng)燃油汽車ECU數(shù)量在150個(gè)左右,而以智能為主打的汽車ECU數(shù)量在300個(gè)左右。由此,單輛汽車MCU用量在新一代汽車ECU系統(tǒng)中較原來有2-4倍的漲幅。Strategy Analytics數(shù)據(jù)顯示,在傳統(tǒng)燃油車中,MCU價(jià)值占比最高,達(dá)到23%,在純電動(dòng)車型中,MCU的價(jià)值占比排名第二,為11%。
英特爾CEO帕特·基辛格(Pat Gelsinger)預(yù)測(cè),到2030年,芯片將占高端汽車物料清單(BOM)的20%以上,比2019年的4%增長(zhǎng)5倍。另外,到2030年,汽車芯片的總體市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)將超過一倍,達(dá)到1150億美元,約占整個(gè)芯片市場(chǎng)的11%。
資料來源 | Strategy Analytics、蓋世汽車、國(guó)海證券研究所
上游制造產(chǎn)能緊缺
從供給端看,2020年初開始在全球暴發(fā)的新冠疫情深刻影響了全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈,一些工廠停工停產(chǎn)導(dǎo)致產(chǎn)能壓縮。受日本地震和地緣政治沖突等因素的影響,海外MCU企業(yè)面臨短暫停工和氖氣等半導(dǎo)體生產(chǎn)材料上漲等考驗(yàn)。
此外,某些國(guó)家在全球市場(chǎng)肆意揮舞單邊制裁大棒,不僅嚴(yán)重?fù)p害了中國(guó)企業(yè)利益,也導(dǎo)致全球企業(yè)“恐慌性備貨”。美國(guó)政府制裁華為,中國(guó)的手機(jī)廠家不得不高價(jià)向臺(tái)積電等公司采購(gòu)芯片,導(dǎo)致這些芯片廠家的產(chǎn)能轉(zhuǎn)移到手機(jī)芯片當(dāng)中。
當(dāng)然,汽車芯片缺貨還有一些比較深層的原因。首先是因?yàn)橐酝囆袠I(yè)不缺芯片,屬于買方市場(chǎng)。車廠習(xí)慣于采用JIT經(jīng)營(yíng)模式進(jìn)行零庫(kù)存管理。然而近兩年疫情沖擊下,車廠沒有意識(shí)到芯片行業(yè)已經(jīng)變成了賣方市場(chǎng),很多車廠心態(tài)還沒完全調(diào)整過來,仍然采取低庫(kù)存、甚至零庫(kù)存的采購(gòu)政策,將所有備貨風(fēng)險(xiǎn)都交給了tier1公司,使得汽車供應(yīng)鏈安全出現(xiàn)了問題。
相信這一次汽車芯片缺貨,給了眾多車廠一個(gè)教訓(xùn),特別對(duì)于一些核心器件的備貨,以后估計(jì)會(huì)提高庫(kù)存水位,同時(shí)加強(qiáng)供應(yīng)鏈安全,保持一個(gè)常態(tài)化的備貨。
不造芯片的車企
不是一家好科技公司?
對(duì)于車廠來說,缺芯浪潮帶來了新的選擇。是堅(jiān)持尋求與更加靠譜的Tier 1合作獲得芯片,還是踏上自主造芯的陌生土地?
從路徑依賴的角度,當(dāng)然還是與Tier 1合作更好。
去年春季,吉利汽車宣布與芯聚能半導(dǎo)體、芯合半科技等公司合作成立的廣東芯粵能半導(dǎo)體有限公司,在今年年初進(jìn)入項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)施工階段。去年年初,上汽宣布與地平線達(dá)成全面戰(zhàn)略合作,長(zhǎng)城汽車完成對(duì)地平線戰(zhàn)略投資。今年,地平線宣布了合作車型落地計(jì)劃,地平線基于征程2芯片打造的Horizon Matrix Mono輔助駕駛解決方案,將開始陸續(xù)搭載至上汽通用五菱的多款車型。
上汽通用五菱宣布,將與國(guó)內(nèi)多家芯片企業(yè)聯(lián)合打造一個(gè)開放共享的國(guó)產(chǎn)芯片測(cè)試驗(yàn)證與應(yīng)用平臺(tái),加快芯片國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用,并首次公開展示了五菱芯片。據(jù)介紹,首款五菱芯片是一款32位車規(guī)級(jí)MCU,是上汽通用五菱從上海芯旺微電子定制或雙方合作開發(fā)的產(chǎn)品,屬于芯旺微電子旗下KF32A系列產(chǎn)品,型號(hào)為KF32A150MQV。
特斯拉自研的FSD芯片
另一條比較艱難的道路則是自己組團(tuán)隊(duì)做芯片。這里的代表廠商就是特斯拉。特斯拉自研芯片的計(jì)劃始于2014年,2015年秘密組建了芯片自研團(tuán)隊(duì)。彼時(shí)特斯拉第一代Autopilot上使用的AI芯片來自Mobileye,隨后第二代更換了英偉達(dá)。直到2019年4月,特斯拉自研的FSD芯片正式在量產(chǎn)車上搭載。特斯拉決定自研芯片的理由可能會(huì)跟許多車企相似,那就是自己控制節(jié)奏、不存在數(shù)據(jù)歸屬問題,對(duì)于Mobileye、英偉達(dá)等芯片供應(yīng)商的產(chǎn)品與自家產(chǎn)品的匹配度、以及高成本感到不滿意。
特斯拉之后,包括蔚來、小鵬等造車新勢(shì)力,后有大眾、現(xiàn)代、吉利等眾多傳統(tǒng)車企,紛紛對(duì)外宣布了其自研芯片的計(jì)劃。去年2021年10月27日,零跑在北京發(fā)布了自主研發(fā)的車規(guī)級(jí)AI智能駕駛芯片——凌芯01。零跑汽車公開數(shù)據(jù)顯示,其自研的“凌芯01”智能駕駛芯片,算力達(dá)到4.2TOPS,可接入12路攝像頭實(shí)現(xiàn)2.5D的360°環(huán)視、自動(dòng)泊車、ADAS域控制以及近L3級(jí)別的智能輔助駕駛功能。
當(dāng)然,號(hào)稱自主研發(fā)的凌芯01其實(shí)是零跑與安防行業(yè)巨頭大華股份聯(lián)合研發(fā)的,而大華股份也是零跑汽車的主要投資人。零跑汽車還放言“不造芯片的車企不是一家好科技公司”。此外,蔚來和小鵬都在組建AI芯片團(tuán)隊(duì),方向?yàn)樽詣?dòng)駕駛計(jì)算芯片。
相比傳統(tǒng)車企,造車新勢(shì)力的動(dòng)作非常迅速,幾乎跟隨特斯拉同一時(shí)間踏上了自研芯片的道路。不過有業(yè)內(nèi)人士表示,造車新勢(shì)力造芯,可能更多還是從資本市場(chǎng)上考慮,在大規(guī)模缺芯的背景下,給資本市場(chǎng)帶來更大的想象空間。另外,造車新勢(shì)力也在謀求改變以往的金字塔型的汽車供應(yīng)鏈,與tier1廠商爭(zhēng)奪產(chǎn)業(yè)話語(yǔ)權(quán)。
實(shí)際上,自研芯片的周期很長(zhǎng),而且失敗的幾率很大,遠(yuǎn)水解不了近渴,特別是對(duì)于自動(dòng)駕駛芯片這樣的高端芯片,沒有長(zhǎng)時(shí)間的積累是很難獲得成效的。
與造車新勢(shì)力們相比,提早布局半導(dǎo)體領(lǐng)域超過十五年的比亞迪則顯得更加務(wù)實(shí)。比亞迪半導(dǎo)體股份有限公司成立于2004年10月15日,次年,成立了IGBT功率芯片團(tuán)隊(duì)。長(zhǎng)期以來IGBT芯片技術(shù)一直被壟斷在英飛凌、富士電機(jī)、三菱等外資企業(yè)手上,比亞迪是首先打破其壟斷的國(guó)內(nèi)企業(yè)。此外,比亞迪半導(dǎo)體從2007年進(jìn)入MCU領(lǐng)域, 2018年推出了第一代8位車規(guī)級(jí)MCU芯片。比亞迪的首款車規(guī)級(jí)MCU芯片,也是首款國(guó)產(chǎn)量產(chǎn)車規(guī)級(jí)MCU芯片。迄今為止,比亞迪半導(dǎo)體的車規(guī)級(jí)MCU裝車量已超過500萬(wàn)顆,搭載了超50萬(wàn)輛車。若加上工業(yè)級(jí)MCU,它的累計(jì)出貨量已經(jīng)超過20億顆。
正是因?yàn)樘嵩缍嗄甑牟季郑谌缃窀鞔筌嚻鬄榱似囆酒^痛的情況下,比亞迪則沒有受到太大影響。值得一提的是,比亞迪半導(dǎo)體與業(yè)界其它的芯片設(shè)計(jì)公司不同,它是IDM模式,從芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝和測(cè)試都可以自己搞定,所以產(chǎn)能也不受影響。
國(guó)內(nèi)車企造芯進(jìn)展統(tǒng)計(jì)
今年以來,工信部已經(jīng)組織編制了《汽車半導(dǎo)體供需對(duì)接手冊(cè)》,進(jìn)一步疏通汽車企業(yè)與芯片企業(yè)之間的供需信息渠道,為供需雙方搭建交流合作平臺(tái);并鼓勵(lì)發(fā)揮中國(guó)汽車芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的作用,助推企業(yè)之間的合作,促進(jìn)汽車芯片短缺問題的逐步解決。這種情況曾有先例。日本豐田就曾通過建立傳統(tǒng)的Keiretsu企業(yè)聯(lián)盟,直接從強(qiáng)大的供應(yīng)商關(guān)系中受益。
車廠自研造芯
有這么簡(jiǎn)單嗎
圖源 | Yahoo
對(duì)于車企自研芯片,業(yè)界質(zhì)疑之聲很多。
相比于消費(fèi)類芯片,汽車半導(dǎo)體對(duì)性能要求嚴(yán)苛,車規(guī)級(jí)認(rèn)證對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品的可靠性、一致性、安全、穩(wěn)定性、壽命等方面要求更高。具有研發(fā)周期長(zhǎng)、高投入、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn),車企自研芯片是一條多艱的道路。
在2020年及之前,我國(guó)車企的芯片供應(yīng)基本依靠進(jìn)口,少數(shù)海外大廠掌握著車規(guī)級(jí)芯片的全球供應(yīng),其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也決定著全行業(yè)對(duì)此類產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可。加上車規(guī)級(jí)產(chǎn)品更替成本高,車企往往不愿意輕易替換既有產(chǎn)品。這也是我國(guó)車規(guī)級(jí)產(chǎn)品上車難的重要原因。
消費(fèi)級(jí)MCU的不良率只要≤200DPPM就可以了,但車規(guī)級(jí)MCU要≤1DPPM,這就意味著每百萬(wàn)個(gè)MCU,最多只能有一個(gè)不良品。另外,消費(fèi)級(jí)MCU的工作溫度范圍在-30-85℃,而車規(guī)級(jí)MCU的運(yùn)行環(huán)境相對(duì)惡劣,往往要求-40-125℃;車規(guī)級(jí)MCU的工作壽命一般要超過15年,消費(fèi)級(jí)MCU要求3-5年即可。
以車規(guī)級(jí)MCU為例,國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)中已有兆易創(chuàng)新、芯海、芯旺微電子、比亞迪半導(dǎo)體、國(guó)芯科技、杰發(fā)科技、賽騰微、小華半導(dǎo)體、航順、琪埔微、國(guó)民技術(shù)等公布其車規(guī)MCU產(chǎn)品的商業(yè)化進(jìn)程。不過,由于各大國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)車規(guī)MCU項(xiàng)目的啟動(dòng)日期不一,且車規(guī)級(jí)MCU產(chǎn)品驗(yàn)證周期長(zhǎng)、技術(shù)壁壘高,目前能量產(chǎn)上車的國(guó)內(nèi)芯片屈指可數(shù),部分國(guó)產(chǎn)MCU產(chǎn)品在2022年才通過產(chǎn)品測(cè)試,距離批量商業(yè)化落地還有一定的距離。
不過,隨著越來越多的本土車廠加入自研芯片的道路,國(guó)產(chǎn)車規(guī)級(jí)芯片獲得了更多上車認(rèn)證的機(jī)會(huì)。而車企與芯片企業(yè)的跨界合作,很大程度上為車規(guī)級(jí)產(chǎn)品上車驗(yàn)證開了綠燈。甚至從另一方面來看,中國(guó)車廠有可能重新定義車規(guī)級(jí)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。
目前來看,相對(duì)于造車新勢(shì)力的重點(diǎn)是發(fā)力自動(dòng)駕駛芯片。傳統(tǒng)車廠對(duì)于芯片的需求則更加務(wù)實(shí)或者說保守,比如比亞迪、中車時(shí)代、智新半導(dǎo)體就重點(diǎn)發(fā)展IGBT等功率器件,而上汽通用五菱則主要發(fā)力MCU。許多車企都選擇了這一輪缺芯最嚴(yán)重的MCU進(jìn)行自研,雖然相比高性能的自動(dòng)駕駛芯片難度更低,但市場(chǎng)上已經(jīng)有足夠多可供選擇的MCU,車企能否全面應(yīng)用在自家產(chǎn)品中,影響著傳統(tǒng)車企造芯的成敗。
汽車主機(jī)廠自研芯片最大的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的了解,不擔(dān)心沒有客戶,芯片從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的流程更快。不過,汽車主機(jī)廠自研芯片的劣勢(shì)也非常明顯,由于整個(gè)汽車芯片行業(yè)人才的缺乏,能夠招到合適的人才,并且在汽車公司的體系下設(shè)計(jì)出合適的芯片本身就是挑戰(zhàn)。
在全球范圍內(nèi)有成功設(shè)計(jì)并量產(chǎn)汽車芯片的人才本來就不多,要保證芯片的安全可靠,需要在行業(yè)里有十多年甚至數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn),而經(jīng)驗(yàn)的積累,一半都是教訓(xùn)。多位業(yè)內(nèi)人士都表達(dá)了這樣的擔(dān)憂,一方面全球汽車芯片的人才非常少,如果讓一位芯片軟件(或硬件)工程師去做產(chǎn)品經(jīng)理,結(jié)果肯定不會(huì)好。另一方面汽車主機(jī)廠可能對(duì)芯片行業(yè)的認(rèn)知不深,太過樂觀,就很難定義出符合實(shí)際應(yīng)用需求的芯片,增加自研芯片失敗的概率。
此外,軟件和生態(tài)層面的挑戰(zhàn)比芯片硬件的挑戰(zhàn)更大。這是因?yàn)椋l(fā)揮自研芯片的硬件性能優(yōu)勢(shì),必須有更好的軟硬融合。而要開發(fā)出一套好用的軟件棧,需要花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)出一款芯片更久。
汽車企業(yè)下場(chǎng)造芯,解決了車規(guī)級(jí)芯片企業(yè)最為關(guān)注的“上車驗(yàn)證機(jī)會(huì)”這一大難題,但也帶來了新的問題:與車企建立資本合作關(guān)系的芯片企業(yè),該如何保證其產(chǎn)品對(duì)于其他下游客戶的通用性?與某家車企建立起的品牌關(guān)聯(lián),是否將成為阻礙芯片企業(yè)市場(chǎng)拓展的絆腳石?很多業(yè)內(nèi)人士擔(dān)心,盲目造芯可能導(dǎo)致國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)同質(zhì)化、低端化項(xiàng)目頻出,難免最后留下“一地雞毛”,不僅造成資源浪費(fèi),還會(huì)拖累產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
如果國(guó)內(nèi)布局的車規(guī)級(jí)汽車芯片,包括功率器件、傳感器、汽車MCU、電源管理等,無(wú)法在產(chǎn)品質(zhì)量和生態(tài)上跟意法半導(dǎo)體、德州儀器、英飛凌國(guó)際巨頭直接競(jìng)爭(zhēng),而只是滿足于解決目前缺貨,發(fā)展低端產(chǎn)品,未來有可能導(dǎo)致國(guó)內(nèi)企業(yè)之間“低端內(nèi)卷”。
結(jié)論
車廠造芯,誰(shuí)最受傷?
最后,筆者認(rèn)為,所謂的自研芯片可以看成兩類:一類是“真自研”,另一類是通過第三方的“貼牌自研”。
除了特斯拉、比亞迪這樣少數(shù)多年前就開始自研芯片的車廠外,筆者認(rèn)為車廠跟第三方供應(yīng)商進(jìn)行“貼牌自研”更符合目前的汽車產(chǎn)業(yè)環(huán)境。
此前幾十年,汽車芯片市場(chǎng)基本被恩智浦、瑞薩電子、德州儀器、英飛凌等外國(guó)傳統(tǒng)汽車芯片巨頭所壟斷。這一次的芯片缺貨潮,一個(gè)很大的正面意義,就是越來越多的本土車廠開始選擇與本土的第三方芯片公司進(jìn)行合作。比如以兆易創(chuàng)新為首的國(guó)內(nèi)頭部MCU廠商,工控和車規(guī)占比逐年提升,M4、M33以及M7等面向中高端應(yīng)用的產(chǎn)品型號(hào)不斷豐富。所以,汽車芯片缺貨不完全是壞事,對(duì)國(guó)內(nèi)MCU廠商最大的意義不在于價(jià)格的跟漲,而是可以借此加速導(dǎo)入工控、汽車等高端客戶的導(dǎo)入,加速產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的升級(jí)和國(guó)產(chǎn)替代的節(jié)奏。
最后,筆者認(rèn)為,隨著汽車智能化加劇,汽車產(chǎn)業(yè)遲早也會(huì)走上手機(jī)產(chǎn)業(yè)的老路。一方面車廠跟第三方芯片廠商通過“貼牌自研”的方式進(jìn)行合作,車廠借助芯片廠商的平臺(tái)快速提升自身的研發(fā)能力。另一方面,車廠也會(huì)逐漸謀求從一些邊緣器件入手,逐漸實(shí)現(xiàn)真正的自研。在這個(gè)過程中,第三方的本土汽車芯片廠商將通過洗牌,最終出現(xiàn)幾家本土巨頭,而大多數(shù)的車廠自研團(tuán)隊(duì)則會(huì)失敗,成為最具有規(guī)模優(yōu)勢(shì)的車廠芯片團(tuán)隊(duì)的養(yǎng)料。無(wú)論采用何種方式,不可改變的是,tier1公司的價(jià)值將會(huì)被大大削弱。