汽車缺“芯”之困當何解

龐昀畋

汽車芯片對汽車產業的重要性已經從市場的一片哀聲中得到驗證，但其之于芯片產業而言只是產能的10%——這樣的情形短時間內難以改變。“汽車芯片荒”的背后，既反映出全球范圍內的芯片短缺正在對供應鏈造成沖擊，也意味著智能網聯汽車的發展可能超出人們的預期。

“芯”荒，以致心慌？

經過多年的發展和技術演進，汽車從只用數顆可有可無的芯片到必須使用數百顆不同類別的芯片，其功用涉及動力系統控制器、汽車操縱系統等核心零部件，乃至雨刷和收音機等小部件，可謂一旦缺“芯”寸步難行。而從去年年末爆發的芯片短缺問題已經影響到了眾多車企的生產計劃，大眾、福特、通用、奔馳、日產、本田……目前宣布暫時停產、生產節奏被打亂的車企名單越來越長。據中國汽車工業協會的預測，芯片短缺對車企的影響可能蔓延至第二季度甚至更長時段。有機構略帶悲觀地預計，2021年全球范圍內的汽車芯片短缺將造成200萬至450萬輛汽車產量的損失，相當于近十年以來全球汽車年產量的近5%。按照彭博財經的預測，芯片供需失衡給汽車產業帶來的年度損失將高達四千億元。全國乘用車市場信息聯席會秘書長崔東樹表示，“汽車產業芯片短缺不是孤立事件，其核心是疫情對全球分布式供應鏈的沖擊，導致供給不足和需求大增?！?/p>

2019年，全球汽車芯片的市場規模是465億美元，受疫情影響2020年略有下滑，據畢馬威的數據顯示，2040年有望達到2000億美元，年均復合增長率為7.7%。嚴格說來，現代汽車的車機系統、自動駕駛系統、發動機控制系統、車身控制系統等都會用到各種各樣的芯片，目前出現短缺的芯片主要應用在車輛的ESP（車身電子穩定系統）和ECU（電子控制模塊），其產品單價并不算高，但占比不小且影響極大，特別是對中高端燃油車。意即雖然本次汽車芯片危機未波及所有車型（比如新能源汽車就受影響較小），但引發的汽車市場動蕩已經讓全球業界深感痛切。不止一家車企表示，將與芯片供應商協商，根據市場需求優化半導體零部件的分配方案，優先保障重點品牌和暢銷車型的產能。而全球汽車芯片30%的市場都在中國，近期工信部已建議汽車芯片供應企業高度重視中國市場，加大產能調配力度，提升流通環節效率，與上下游企業加強協同，努力緩解汽車芯片供應緊張問題。

用“芯”領教行業之變

按照荷蘭設備制造商ASML的看法，由于芯片的短缺導致汽車生產緩慢是半導體行業供應商壓力增加的前兆。這樣的表態引發了各界對半導體行業下一步動向的種種猜測。車載半導體市場長期由恩智浦、瑞薩電子、英飛凌、意法半導體、博世、德州儀器等十家企業掌控，占據了80%以上的市場份額，當它們紛紛宣布因面臨產品嚴重緊缺和原料成本增加的雙重影響，從而全線調漲產品價格，汽車市場就被深度攪動。有這些巨頭級企業在前，后來者想要破局求變就得付出更多的努力。

很多人認為車規級半導體不如消費電子半導體技術先進，這其實是一個誤區，車規級半導體的技術含量、要求規格并不低于消費電子半導體。與其他消費類電子產品不同，汽車電子中的元器件需要在嚴苛的環境中進行工作，必須滿足更高可靠性的要求。準確的說，雖然車規級半導體從晶圓、芯片制程到工藝、利潤率都落后于消費電子半導體，但其更講求工況穩定性與生產良品率。車規級半導體需要在溫度為-40-175（200）度、濕度為95%、50G的激烈震動、15-25Kv的靜電等工況環境中保證20年的質量，不良率為1ppm（百萬分之一）；而消費電子半導體的抗震動標準要求只有5G，不良率可放寬到200ppm。兩者的不同路徑和要求導致了對半導體供應商原材料產能的爭奪暫時無解，加之制程工藝方面的差異，矛盾難以調和。

半導體作為汽車核心零部件的重要性正在提高，汽車越智能，需要搭載的半導體芯片越多。隨著汽車行業智能化的推進，車載芯片需求有了爆發式的增長，而當前供應鏈的規劃顯然出現了誤判，沒有跟上需求變化，導致供不應求。中科院微電子所新能源汽車電子研發中心主任王云指出，“一般來說，芯片需要在試錯過程中不斷迭代。但是汽車芯片企業沒有多少試錯空間，一旦出現問題，就可能對整車性能或者安全性造成損失，需要整車召回。這必然導致主機廠傾向于選擇成熟供應商和成熟產品，后來者被擋在門外?！?/p>

國汽智控CEO尚進將智能網聯汽車在芯片的需求分為三類，“其一是圍繞AI的GPU、NPU芯片，這類芯片本身并不復雜，但對計算性能的要求很高；其二是通用處理器，類似于PC用的CPU，但X86比較少，大都是ARM架構，這部分芯片的數量正在從七八十個集成為3-5個；其三是車輛專屬芯片，比如車輛控制的MCU，以及車載攝像頭，這部分芯片體量不小，比如智能網聯汽車的外接傳感器基本上有12個攝像頭。”正如地平線公司首席戰略官鄭治泰所指出的，“汽車電子在整車價值中的占比越來越高。一個值得注意的趨勢是，傳統主機廠與有軟件能力的芯片公司進行整體戰略合作是必由之路。車載AI芯片開發周期長、難度大，處于AI、智能汽車與集成電路三大戰略性產業的交匯點，是當代硬科技的珠穆朗瑪。車載芯片將超越手機芯片，成半導體技術引領者?！?/p>

擁擠賽道的“芯”玩家

汽車芯片已經成為兵家必爭之地，本就擁擠的賽道上涌來了更多玩家，跨界與否已不重要，資本和技術的聯手就有望獲得應有的市場地位。

因為車型和技術路線的緣故，缺“芯”對中國車企實則影響不一。新能源汽車品牌普遍表示受影響并不大。早在2003年就開始布局的比亞迪在芯片方面擁有涵蓋IC設計、功率芯片設計、晶圓制造、IC封裝測試、模組封裝測試的一整套產業鏈，可以自給自足，因此現階段受缺貨大環境影響較小。比亞迪已經官宣其半導體業務將籌劃分拆上市，并有傳其將和華為合作生產面向車機的麒麟芯片。上汽通用五菱等國內車企表示將全面推進整車芯片國產化，長城汽車戰略投資創業公司地平線，雙方將在高級輔助駕駛（ADAS）、高級別自動駕駛、智能座艙等方面展開合作。

受益于中國市場和中國工廠的特斯拉依然在汽車市場上攪風攪雨，甚至略傲嬌的表示，“尚不清楚微芯片供應短缺會給我們帶來什么樣的影響”，其底氣在于對芯片技術的絕對持有。有業界人士將特斯拉驚人的造車速度歸結于芯片技術的強大，此前Mobileye、英偉達都是特斯拉的芯片供應商，然而不滿足的馬斯克決定自研芯片，其全自駕芯片于2019年設計落地并量產，特斯拉實現在汽車芯片產業快人一步，這個只用一年時間創造的奇跡很大程度上借勢身處產業變革頭部所產生的馬太效應，未來難以復制。

此前國內汽車芯片進口率高達90%，此次面臨困局業內人士普遍認為，“汽車芯片供需失衡將倒逼我國汽車供應鏈的自主可控。尤其是各個整車企業的參與，將有利于與國產芯片企業形成有效互動，激發國產芯片企業的潛力，以實現技術上的進一步突破?！钡绻毞?，主控芯片方面有英偉達、英特爾、高通、特斯拉等巨頭；IGBT芯片隨著電動車的普及成為市場重點；曾在汽車芯片中占據絕對份額的 MCU芯片重要性有所下滑，但份額依然可觀。目前國內只有比亞迪成長為IGBT芯片方面的重要力量，其他方面的入局者力量和成效還需要時間來充分展現。在2021年第七屆中國電動汽車百人會論壇期間，全國政協經濟委員會副主任、工業和信息化部原部長苗圩呼吁，“大家關注著信息通信設備和手機芯片的同時，也應該關注車用的芯片，包括通用的芯片和車規級的專用芯片，在部署的時候必須要統籌兼顧。”而在去年9月，由科技部、工信部共同支持，國家新能源汽車技術創新中心作為國家共性技術創新平臺牽頭發起的“中國汽車芯片產業創新戰略聯盟”正式成立，旨在加速推動我國成為全球汽車芯片創新高地和產業高地。

但芯片畢竟是高門檻行業，布局之后要想有滿意收獲，需要時間的積累和資金的不斷投入，由汽車賽道燃起烽火的芯片戰爭將蔓延至眾多領域，并在相當長時間里都會是各方勢力交錯的狀態，甚至出現贏家輪流坐的情形。