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半导体

全球车企芯片短缺影响产能放量

当下,汽车业正大踏步向“新四化”迈进,芯片扮演着越来越重要的角色。然而,在芯片短缺的大背景下,目前全球汽车业正“芯”事重重,一场加持新技术、新方向的全球竞争正在拉开帷幕,而芯片成为夺取“赛点”的关键。

全球车企因缺“芯”接连停产

因芯片短缺而引发的停产危机正席卷全球汽车业。

近日,日本媒体报道称,本田位于日本国内的一家主力工厂将于2021年2月上旬停工5天,马自达在全球的多家工厂下个月也将减产。此外,丰田、日产和斯巴鲁也都出现了减产情况。

截至目前,至少已有5家日系车企受芯片短缺影响减少了汽车产量。日本三菱日联摩根士丹利证券公司最新发布的报告称,预计芯片短缺将导致日本车企减产约50万辆,占到全球减产总量的1/3。

当下,不只是日系车企,包括大众、宝马、福特、菲亚特克莱斯勒等在内,全球所有车企几乎都受到了芯片短缺的影响。

今年1月,福特公司已要求其设在德国萨尔路易的工厂停产一个月。这家工厂主要生产福特在欧洲最受欢迎的福克斯品牌,雇用了大约5000名工人。福特公司称,这家工厂会从1月18日关闭至2月19日。在这之前,福特已被迫关闭了位于美国肯塔基州路易斯维尔的一家SUV工厂。

紧随其后,奥迪也成为又一家由于芯片短缺而导致生产延误的汽车制造商。据英国《泰晤士报》网站1月19日报道,由于未能获得足够的芯片来继续生产汽车,奥迪已有1万多名员工处于闲置状态,其位于德国和墨西哥的工厂生产和换班方式将受到影响。

国内市场同样不容乐观。早在2020年5月,中国商用车市场就出现了芯片供应不足的问题,主流中、重卡制造商均遭遇车载半导体短缺窘境;2020年12月,受芯片供应不足影响,大众中国方面称,因一些特定汽车电子元件的芯片供应不足,导致一些汽车生产面临中断的风险;东风本田、广汽本田等合资车企近来也证实,因芯片供应紧张,部分车型生产受到了影响。

事实上,全球汽车业因缺“芯”导致的问题比想象的要严重许多。大众中国CEO冯思翰目前表示,由于缺少芯片,约有1.5万辆汽车面临减产;而在2020年12月,缺“芯”问题就让大众在中国的产量损失了5万辆。

瑞银(UBS)分析师称,由于芯片供应短缺,全球车企可能在今年一季度损失10万辆汽车的产量,约占全球一季度产量的4%。

美国伯恩斯坦研究公司则预计,2021年全球范围内的汽车芯片短缺将造成多达450万辆汽车产量的损失,相当于全球汽车年产量的5%。

危机凸显汽车芯片重要性

技术的进步日益推高了芯片在汽车制造业中的重要性。早在20多年前,随着汽车进入电控时代,芯片就成为汽车的决策大脑以及遍布全车的神经系统,其中就包括我们所熟知的ECU(电子控制单元)和MCU(微控制单元)。

据了解,所谓ECU(Electronic Control Unit),又称“行车电脑”或“车载电脑”,通常用于中高级轿车的发动机上,在防抱死制动系统、4轮驱动系统、电控自动变速器、主动悬架系统、安全气囊系统、多向可调电控座椅等设备上也会配备ECU。

而MCU(Microcontroller Unit)则是大脑的大脑,即ECU的大脑,它将中央处理器(CPU)的频率与规格做适当缩减,并把内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口,甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上,形成芯片级计算机,为不同的应用场合做不同的组合控制。以汽车为例,一辆汽车通常有约60个ECU(电子控制单元),每个ECU分管不同的职能。作为运算大脑,MCU芯片则嵌入在ECU中,接受到信息后,MCU进行运算处理并输出信号,从而驱动电池阀、电动机、开关等被控元件工作。

如今,以电动化、网联化、智能化、共享化为特征的“新四化”已成为全球汽车产业的主流趋势,车规级芯片(即车用芯片)更是不可或缺,被广泛应用于多媒体娱乐、自动泊车、发动机和变速箱控制、安全气囊、驾驶辅助、胎压控制等多个重要系统中,尤其是在汽车智能化过程中,芯片的性能将直接影响自动驾驶系统的好坏。

既然如此重要,汽车芯片为何会如此紧缺?

中国汽车工业协会分析认为,疫情是导致此次车载芯片短缺的重要原因:疫情的持续导致投资方谨慎,而芯片行业对汽车市场的预测偏保守,对良好的市场发展趋势预判准备不足;在5G的推动下,全球电子消费领域对芯片的需求迅速增加,并抢占了部分汽车芯片产能,且这种趋势在2021年会进一步加剧;欧洲和东南亚一直饱受疫情影响,许多芯片供应商不得不降低产能或干脆关停工厂,进一步导致了芯片供需的失衡。

除此之外,技术演变也是汽车芯片短缺的原因之一。目前,车用芯片大多采用8英寸晶圆制造,但全球芯片企业近些年主要将资金用在更高端的12英寸晶圆的布局上,在一定程度上抑制了8英寸晶圆的产能扩展,且短期不可逆。

更加严峻的是,此次芯片的短缺或许不能在短时间内改善,因为汽车芯片是定制产品,一颗完整的芯片制造流程包括芯片设计、晶圆代工以及封装测试等多个步骤,而受限于产能,部分芯片交易周期均在数月以上。因此,业界普遍认为,汽车市场的缺“芯”将会常态化。

国产芯片替代提上日程

从当前市场供需情况来看,车规级芯片的供应已成为全球各大车企的“命脉”所在。因此,部分车企加快了这一领域的布局。比如,宝马公司投资了英国人工智能芯片硬件设计初创公司Graphcore;奥迪与三星电子达成合作协议,由三星电子向奥迪供应无人驾驶所需的Exynos处理器。

对于中国汽车市场而言,这场危机则意味着国产芯片的替代问题再次被提上日程。

国家新能源汽车技术创新中心总经理原诚寅认为,汽车芯片市场孕育着巨大的市场机会和潜力空间,同时也是未来汽车竞争的主赛场,中国企业势必要把握住机会。

数据表明,中国自主汽车芯片产业规模仅占全球的4.5%,而中国汽车产业规模却占全球市场30%以上,汽车芯片占比与汽车产业占比之间存在着巨大的差距。

面对这一局面,一些中国车企开始自研芯片。据透露,比亚迪已在芯片方面拥有一整套产业链,不仅可以自给自足,同时还有余量可以外供。

比亚迪可以说是较早入局半导体芯片行业的自主车企之一。早在2004年,比亚迪就成立了半导体公司,2005年开始研发IGBT(绝缘栅双极晶体管),2007年同步进行车规级MCU的研发。据比亚迪披露的数据显示,比亚迪目前以IGBT为主的车规级功率器件累计装车量超过了100万辆,车规级MCU的装车量也已突破500万颗。

除比亚迪外,一些车企也进行了相关布局。2018年,上汽集团同英飞凌成立了车用IGBT合资公司——上汽英飞凌汽车功率半导体(上海)有限公司;2020年5月,北汽集团同Imagination集团联手进行自动驾驶芯片和语言交互芯片的研发;2020年10月,吉利汽车也与ARM中国共同出资成立了芯擎科技,并围绕自动驾驶、微控制器、智能座舱等芯片领域制定了长远的研发及量产计划。

不过,原诚寅透露,汽车芯片包括芯片设计、评测标准、质量认证、车规制造工艺几大核心环节。通常情况下,车规级芯片要实现上车服务,最快也需要两到三年时间。在他看来,目前最重要的是,自主芯片企业需要告别以往“单打独斗”的局面,构建一个完整的创新生态和合作链条,推动上下游产业协同发展。

而在国内知名芯片制造商地平线的创始人兼CEO余凯看来,“如同智能手机产业里真正自研芯片的企业很少一样,汽车芯片的研发制造绝大部分还是会走分工协作的道路,专业的分工才能带来效率的提升”。

尽管对汽车芯片发展方向的看法有所不同,但市场人士认为,加强自主芯片的研发实力是长久之计,需要警惕“毕其功于一役”的投机思维,而自主芯片厂商燃起的星星之火,将会乘着“新四化”的东风,从单点突破到生态突围,逐渐实现燎原之势。(记者 傅勇)


责任编辑:杨帆


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