[汽車(chē)之家 行業(yè)]  前兩年的“芯荒”，相信很多人還記憶猶新。馬斯克曾形象地稱(chēng)“搶芯片就像搶廁紙”。如今，相關(guān)的聲音貌似越來(lái)越少，市場(chǎng)充斥的更多是“價(jià)格戰(zhàn)”的壓力。不過(guò)，芯片短缺的危機(jī)真的過(guò)去了嗎？

　　12月5-6日，在2023全球汽車(chē)芯片創(chuàng)新大會(huì)暨第二屆中國(guó)汽車(chē)芯片高峰論壇上，重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司首席專(zhuān)家李偉表示：“芯片短缺還沒(méi)有完全過(guò)去，共同應(yīng)對(duì)的機(jī)制還沒(méi)有建立起來(lái)�！�

　　例如長(zhǎng)安汽車(chē)，1-9月缺芯約60萬(wàn)顆，每個(gè)月基本都有幾款型號(hào)的短缺。

　　隨著新能源的滲透率快速攀升，車(chē)企們?cè)谥悄芑�上的角逐也已�?jīng)開(kāi)啟。2022中國(guó)市場(chǎng)智能汽車(chē)銷(xiāo)量增長(zhǎng)166.9%。據(jù)預(yù)測(cè)，2025年中國(guó)智能電動(dòng)車(chē)銷(xiāo)量將超過(guò)1200萬(wàn)輛，占新能源汽車(chē)市場(chǎng)比率達(dá)到80%。中國(guó)汽車(chē)芯片的市場(chǎng)規(guī)模也將達(dá)到1600億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)20%。

　　在此背景下，芯片在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。但同時(shí)，挑戰(zhàn)也接踵而至，芯片成為全球汽車(chē)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。

汽車(chē)芯片用量有多大？

　　目前，車(chē)規(guī)級(jí)芯片已經(jīng)成為全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的三大應(yīng)用產(chǎn)業(yè)之一，且需求量將達(dá)到行業(yè)增速的2倍以上。從單車(chē)角度而言，傳統(tǒng)汽車(chē)芯片的用量大概是400顆，電動(dòng)汽車(chē)大概是1000顆左右，智能電動(dòng)車(chē)可以達(dá)到1400顆到1500顆或者更多。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)汽車(chē)芯片的去年應(yīng)用總量達(dá)到73.9億顆，預(yù)計(jì)到2025年應(yīng)用總量會(huì)達(dá)到116.2億顆。單車(chē)半導(dǎo)體的價(jià)值也從平均每輛汽車(chē)的812美元增長(zhǎng)至1467美元。

　　“2023年之后，傳統(tǒng)燃油車(chē)呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，新能源汽車(chē)增速變快。傳統(tǒng)燃油車(chē)?yán)颩CU的占比量減少，每年減少10%以上，新能源車(chē)的MCU則每年以超過(guò)20%的速度增長(zhǎng)，從2022年的5.19億顆，預(yù)計(jì)到2026年將接近15億顆”，合肥杰發(fā)科技有限公司副總經(jīng)理王璐在演講中提到。

　　龐大的用量需求，構(gòu)筑起一條萬(wàn)億級(jí)的產(chǎn)業(yè)鏈。按照曼合普（上海）管理咨詢(xún)有限公司管理咨詢(xún)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人黃魁判斷，汽車(chē)芯片會(huì)有20年的黃金發(fā)展周期。

　　李偉也談到，除了用量增加之外，通過(guò)技術(shù)統(tǒng)型縮減單車(chē)芯片型號(hào)數(shù)量，汽車(chē)芯片也在向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化發(fā)展，單品芯片數(shù)量規(guī)模有望實(shí)現(xiàn)倍增。同時(shí)，汽車(chē)芯片也在向多功能集成演進(jìn)。例如通用型MCU，一方面向多核高算力演進(jìn)，另一方面向高集成度、高性能、高可靠性發(fā)展，為汽車(chē)實(shí)用場(chǎng)景提供新的機(jī)會(huì)和可能。

　　另外，功率芯片正在向高壓化進(jìn)化，系統(tǒng)從12伏上升到48伏，同功率下所需電流更小，能耗損耗預(yù)計(jì)可以降低50%，續(xù)航里程預(yù)計(jì)增長(zhǎng)10%以上。平臺(tái)從380伏上升到800伏，整車(chē)重量預(yù)計(jì)會(huì)減少20%，系統(tǒng)尺寸會(huì)縮小30%。

　　汽車(chē)智能化的快速發(fā)展也對(duì)算力提出了更高要求。整車(chē)電子電器架構(gòu)已從分散的多控制器、樹(shù)狀結(jié)構(gòu)向軟硬件、標(biāo)準(zhǔn)化、集中式的中央架構(gòu)升級(jí)，并逐步演進(jìn)為高算力的超級(jí)中央處理器模式，相應(yīng)的芯片也從多芯片物理融合，最終發(fā)展為單芯片融合SOC的形態(tài)發(fā)展。

　　據(jù)IHS Markit預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2024年座艙NPU算力需求將是2021年的10倍，CPU算力需求是2022年3.5倍。

　　然而面對(duì)汽車(chē)芯片廣闊的市場(chǎng)空間，中國(guó)依然面臨多個(gè)“卡脖子”環(huán)節(jié)，背后的供給格局沒(méi)有發(fā)生本質(zhì)上的改變。

挑戰(zhàn)重重

　　誠(chéng)然，作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一個(gè)分支，汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)同樣呈現(xiàn)出高度分工、高度集中的特點(diǎn)，分工很清晰。美國(guó)主要在上游，包括汽車(chē)芯片的設(shè)計(jì)以及制造。日本和歐洲則是關(guān)鍵設(shè)備和一些關(guān)鍵半導(dǎo)體材料。而中國(guó)主要做一些小芯片。

　　因?yàn)楦窬止袒�，汽�?chē)芯片的行業(yè)壁壘很高，新廠商切入難度也比較困難。國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)在軟件與工具鏈、制造設(shè)備、制造工藝等方面均存在不同程度“卡脖子”現(xiàn)象。

　　這種先天的劣勢(shì)導(dǎo)致我國(guó)目前車(chē)規(guī)級(jí)芯片的國(guó)產(chǎn)化率不足10%，關(guān)鍵芯片依然受制于國(guó)外。歐洲、美國(guó)、日本公司的市場(chǎng)份額分別占到了35.9%、24%、21%。以MCU為例，NXP，英飛凌，瑞薩，ST傳統(tǒng)的五強(qiáng)占了超過(guò)80%市場(chǎng)份額。功能安全達(dá)到D級(jí)的，目前基本上還是被國(guó)外壟斷。

　　除此之外，中國(guó)的汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)還面臨多方面挑戰(zhàn)。

　　首先是外部的接連施壓。美國(guó)從2020年開(kāi)始就陸續(xù)出臺(tái)《美國(guó)芯片法案》、《促進(jìn)美國(guó)制造半導(dǎo)體法案》、《芯片和科學(xué)法案》等一系列法案，并施壓臺(tái)積電在美建廠來(lái)提升美國(guó)芯片全產(chǎn)業(yè)鏈安全。今年年初，歐洲出臺(tái)了《芯片法案》，年中的時(shí)候，日本、荷蘭相繼發(fā)布芯片禁令。

　　其次，汽車(chē)芯片的技術(shù)壁壘比較高。在工作環(huán)境、交付良率、使用壽命等方面都要嚴(yán)苛于工業(yè)類(lèi)、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)大部分的廠商在生產(chǎn)工藝、良品率、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)方面仍處于追趕階段。

　　再者，由于車(chē)規(guī)級(jí)芯片的要求更高，導(dǎo)致車(chē)規(guī)認(rèn)證難，周期長(zhǎng)，標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛，進(jìn)入門(mén)檻也極高。它要求滿(mǎn)足AEC-Q100、16949、26262等一些標(biāo)準(zhǔn)，整體認(rèn)證難度大，周期長(zhǎng)。一個(gè)產(chǎn)品從研發(fā)流片到量產(chǎn)出貨，一般應(yīng)該需要3到5年的時(shí)間去打磨。

　　“芯片行業(yè)存不存在彎道超車(chē)這個(gè)情況，我們認(rèn)為還是比較難的，因?yàn)樾酒�行業(yè)的投入是非常高的，要求非常長(zhǎng)周期的研發(fā)，目前來(lái)講應(yīng)該還沒(méi)有人提到芯片行業(yè)有彎道超車(chē)這樣的概念。”曼合普（上海）管理咨詢(xún)有限公司管理咨詢(xún)業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人黃魁表示。

　　一系列的挑戰(zhàn)給車(chē)企帶來(lái)極大的不確定性。這也致使它們不斷調(diào)整自己的策略，重構(gòu)自己的供應(yīng)體系。“傳統(tǒng)燃油車(chē)企業(yè)，比如寶馬、奔馳、大眾，包括上汽、豐田，它們?cè)谛酒�的策略上目前走的是投資入股、參股或者說(shuō)直接定點(diǎn)的方式和二級(jí)芯片供應(yīng)商合作�！秉S魁說(shuō)道。

　　更極端的是造車(chē)新勢(shì)力，包括特斯拉以及國(guó)內(nèi)的蔚小理，它們更多是自研。當(dāng)然，比亞迪也在自研。像長(zhǎng)城二級(jí)芯片也是跟別人合作，但是域控制器也采取的是自研。這些方式可以在很大程度上降低車(chē)企在芯片供應(yīng)鏈上的風(fēng)險(xiǎn)。

　　對(duì)此，黃魁呼吁：“芯片企業(yè)能盡早的在主機(jī)廠的車(chē)型研發(fā)和規(guī)劃的時(shí)候，盡早介入，能跟車(chē)企一起來(lái)定義芯片，而不僅僅是說(shuō)到了發(fā)定點(diǎn)，采購(gòu)定點(diǎn)的時(shí)候才來(lái)，那個(gè)時(shí)候可能就是比價(jià)格。”

SiC成本還未達(dá)到整車(chē)廠預(yù)期

　　作為價(jià)值占比最大的汽車(chē)半導(dǎo)體，功率半導(dǎo)體如今也正在向高壓化、低損耗發(fā)展。800V平臺(tái)已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)。小鵬、極氪、廣汽埃安、長(zhǎng)安、長(zhǎng)城、理想等多家車(chē)企先后發(fā)布800V平臺(tái)架構(gòu)或規(guī)劃，滿(mǎn)足現(xiàn)在的客戶(hù)對(duì)高續(xù)航里程和快充的普遍需求。

　　由于是800V高壓，自然對(duì)電控有更高的要求。而SiC（碳化硅）在中高端場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)更明顯，特別是需要高壓、高能量密度的應(yīng)用場(chǎng)景，如充電樁、車(chē)載充電機(jī)、及電驅(qū)系統(tǒng)。自然而然，越來(lái)越多的新能源車(chē)企把碳化硅作為新的材料應(yīng)用到電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。

　　作為第三代化合物半導(dǎo)體材料，碳化硅擁有不少優(yōu)越的物理性能，比如高禁帶寬度（對(duì)應(yīng)高擊穿電場(chǎng)和高功率密度）、高電導(dǎo)率、高熱導(dǎo)率等。尤其在800V的趨勢(shì)下，其能耗優(yōu)勢(shì)、開(kāi)關(guān)效率、體積重量等參數(shù)全方面優(yōu)于現(xiàn)在的IGBT。

　　隨著中國(guó)新能源汽車(chē)的增長(zhǎng)，碳化硅的需求還在持續(xù)增加。

　　“目前行業(yè)開(kāi)始切換SiC芯片，從而也帶動(dòng)SiC器件應(yīng)用于充電樁領(lǐng)域的市場(chǎng)，去年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到0.47億，今年預(yù)估接近1.8億，2024年3.68億，2025年是7.6億；當(dāng)下主流樁企均已切換SiC充電模塊，市場(chǎng)規(guī)模發(fā)展比預(yù)測(cè)要快一年�！鄙钲谑惺⒑腚姎夤煞萦邢薰�司高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理肖宏曉說(shuō)道。

　　上汽英飛凌汽車(chē)功率半導(dǎo)體（上海）有限公司總經(jīng)理陶青也表示：“預(yù)測(cè)在2028年采用碳化硅的純電車(chē)型數(shù)量將超過(guò)采用IGBT的純電車(chē)型的數(shù)量。預(yù)計(jì)2033年將有40%的純電車(chē)型主驅(qū)系統(tǒng)采用800V高壓平臺(tái)，而800V高壓平臺(tái)中80%將采用碳化硅器件。加上400V的碳化硅，我們預(yù)計(jì)在2033年碳化硅器件在純電車(chē)型的滲透率將達(dá)到60%以上�！�

　　不過(guò)和和鋰、MCU的邏輯一樣，碳化硅同樣是上游產(chǎn)能集中，而且以海外廠商為主導(dǎo)。

　　目前全球碳化硅產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國(guó)、歐洲、日本為主。其中美國(guó)占有全球碳化硅產(chǎn)量的70%-80%，碳化硅晶圓市場(chǎng)龍頭CREE一家市占率就高達(dá)6成之多；歐洲則是擁有完整的碳化硅襯底、外延、器件以及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈；而日本是設(shè)備和模塊開(kāi)發(fā)方面的領(lǐng)先者。

　　另外，相對(duì)于硅，碳化硅器件的生產(chǎn)難度更高，生產(chǎn)效率更低，生產(chǎn)成本也更高。以晶錠為例，硅一般可以在72小時(shí)內(nèi)拉伸出2米的晶柱，而碳化硅需要168小時(shí)才能完成約40毫米的晶柱生長(zhǎng)，而且碳化硅晶柱生長(zhǎng)需要耗費(fèi)大量的電力，成本高昂。

　　“整車(chē)廠對(duì)SiC的認(rèn)識(shí)基本上沒(méi)有疑問(wèn)，唯一的障礙就是現(xiàn)在碳化硅的器件價(jià)格還是要到硅的4-5倍，可能對(duì)車(chē)廠的應(yīng)用和推廣來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的障礙，但是后面會(huì)通過(guò)一些技術(shù)的進(jìn)步，碳化硅的成本會(huì)隨著電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用落地而快速下降�！毙ず陼哉f(shuō)道。

　　從某種程度上來(lái)說(shuō)，汽車(chē)芯片前兩年的極端困境也只是“芯荒”的開(kāi)始，如今只不過(guò)是“松口氣”而已，汽車(chē)芯片的供應(yīng)還面臨多方面挑戰(zhàn)。如何把握黃魁所說(shuō)的20年黃金發(fā)展周期，將是所有車(chē)企和芯片企業(yè)要攻克的課題。（文/汽車(chē)之家 楊益春）

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