换上国产“芯” 理想汽车能够绕过“缺芯”难题?(图)

5月25日，理想汽车发布2021款理想ONE，使用了两颗地平线最新款“征程3”自动驾驶专用芯片，这也是地平线征程3芯片的首次量产上车。

在软件定义汽车的智能汽车时代，芯片的需求量大幅上升。理想汽车选择与国内AI芯片供应商地平线合作；蔚来汽车的芯片供应商有高通和英伟达；小鹏汽车正在自主研发自动驾驶专用芯片；奇瑞汽车与半导体公司飞思卡尔合作……



2021款理想ONE使用两颗地平线最新款征程3芯片

然而，目前汽车行业的“缺芯”难题，并非高精尖的芯片，而是MCU、GPU等普通芯片。但，即便是这种基础芯片，短期内也难以扩大产能。

有业内人士向红星资本局指出，目前芯片供应紧张，一是因为半导体企业对汽车市场复苏估计不足，加上汽车智能化程度提升，芯片需求猛增；二是车企按照生产计划订货，订单包括全年的用量；三是有的车企采用丰田的“零库存”供应链管理模式；四是全球芯片产能集中在台积电，其产能不足，而新建项目需要时间；五是相比消费电子芯片，车芯片的产值和利润回报有限，圆晶厂缺乏动力；六是作为芯片原料的晶圆价格大幅上涨。

与芯片企业深度合作

能解决车企缺芯难题吗？

据介绍，地平线“征程3”芯片采用16纳米工艺，基于地平线自主研发的BPU2.0架构，AI算力达到5 TOPS，支持高级别辅助驾驶、智能座舱、自动泊车辅助等多种应用场景。

在今年的上海国际车展上，理想汽车就与国内边缘人工智能芯片企业地平线开展深度合作，使用其全系列征程芯片打造可持续进化的智能汽车。



2021款理想ONE 图据官网

然而地平线、英伟达、Mobileye等公司只设计芯片，并不自己制造。半导体从业者林先生告诉红星资本局，芯片厂商设计完成芯片后，首先需要仿真看模拟情况下能否实现预期功能，然后找台积电、三星、联电、中芯国际这样的代工厂先做一批样品demo进行实际测试，各项测试指标达标后再批量下单给代工厂，最后自己售卖和分销商售卖。

汽车制造厂商向芯片公司购买芯片，有技术的设计自己的应用方案，没有技术的就向芯片厂商购买他们的解决方案。

因此设计芯片并不能解决“缺芯”问题，问题出在制造环节。“举个例子：我研究了一道菜，菜谱也写好了但我不会做饭，得请饭店帮我做出来，但是人家不给我做。芯片就是菜，芯片设计就是菜谱，饭店是代工厂。”

近期，多家车企因“缺芯”减产停产。

据报道，现代汽车已经暂停部分工厂的生产；丰田关停了在日本的两家工厂；东风本田和广汽本田工厂将在5月底、6月初进行员工休假调整；6月上旬，铃木将暂时停止三家汽车工厂的运转，停工时间最长可能达数日；奥迪1万名员工将被迫采用非全日制工作制；福特、通用和捷豹路虎也都曾先后因为芯片短缺中断生产……

还有消息显示，一汽大众因10种芯片资源短缺，将影响29款车型的生产，预计第二季度产能将由原来的61万辆缩减至40万辆汽车，减产比例达到30%。

据了解，本次短缺的芯片主要是应用于ESP（电子稳定控制系统）和ECU（电子控制模块）中的8位功能MCU（微控制单元）。此外，掌握汽车图像功能的GPU（显示芯片）也较为短缺。这些芯片的紧缺，主要受前端生产工序晶圆产能不足的影响。

8英寸晶圆短缺

车企“加单”无望

中国汽车流通协会常务理事贾新光告诉红星资本局，芯片供应紧张原因复杂。

从需求端来看，市场对汽车市场复苏估计不足，芯片需求猛增。加上车企都是按照生产计划订货，订单包括全年的芯片用量，且部分车企采用丰田的“零库存”供应链管理模式，芯片库存严重不足。

首先是电动车产销量上升，增加了芯片需求量。据推算，单台传统燃油车的芯片使用量是1400颗左右。智能化程度更高的纯电动车，如特斯拉，如果将传感器算进来，一台Model 3使用的芯片数量达到了近2000颗。

2020年疫情爆发后，很多车企选择“砍单”。与此同时，消费电子需求爆发，家电产业火热，晶圆工厂纷纷停止了车规级芯片的流片，将产能转移给了这些产品。然而汽车消费的复苏超过预期，2020年全球新能源汽车累计销量313万辆，同比增长42%。这时候车企发现，库存芯片严重不足，而想要“加单”，晶圆工厂已经没有额外的产能了。

从供应端来看，贾新光告诉红星资本局，全球芯片产能集中在台积电，其产能不足，而新建项目需要时间。目前，消费电子产品芯片热销，汽车芯片批量小、要求高，比如要求高低温、耐震、电子兼容，因此台积电缺乏改善供应的积极性。



台积电生产的芯片 图据IC photo

此外，汽车芯片比起消费电子新品在制造端要求更多，但产值和利润回报有限，所以晶圆厂倾向于扩建或新建代表更先进制程、更高工艺水平和更高利益回报的12英寸晶圆产能。

中国国际经济交流中心总经济师陈文玲指出，汽车芯片产量不足的主要原因是8英寸晶圆短缺。

红星资本局了解到，8英寸晶圆产品包括模拟芯片、传感器、驱动芯片、MOSFET等功率器件。从应用层面，这些芯片以模拟的感测与电源、功率应用为主，这正是loT（物联网）感测装置、电动车和节能设备必须的芯片品类。而8英寸晶圆代工产能紧张已经持续了数年，现在愈演愈烈。

如今，作为芯片原料的晶圆价格大幅上涨。根据Counterpoint研究报告，8英寸晶圆代工厂的部分产品与去年下半年相比已经涨价30%-40%。而晶圆代工厂联电、世界先进、力积电、中芯国际、格芯等都几乎再次提高报价。

除了上述原因，贾新光还指出，芯片生产专业性极强，需要专业人才、高水平研发，生产工艺极其复杂，主要设备为外国垄断，自己生产难度极大。芯片生产投资巨大，需要1000亿元以上，台积电扩建南京工厂，一条生产线200亿元（还是28纳米制程），建一个整车厂不过100亿元。

此外，车规级IGBT（绝缘栅双极型晶体管）芯片PPM（每一百万个产品中的不良率）要求为零，即每100万个交付不良品率小于1，消费电子类别PPM则要求小于200。他认为，考虑到高技术要求与生产成本，“汽车企业自己生产是不合算的。”

晶圆代工厂纷纷扩产

成熟制程产能其实大于需求

作为全球最大的8英寸晶圆生产方，台积电董事长刘德音在今年3月底的台湾半导体协会的年会上明确指出，“成熟制程（例如28nm）的吃紧看似供不应求，但其实全球的产能仍大于需求。”

就在5月20日，美国商务部召开半导体峰会，台积电会后声明表示，台积电将2021年MCU（微控制单元）产量较2020年提升60%，较2019年提升30%。

MCU主要采用的成熟制程正在扩充产能，不过这些产能要到2022年下半年-2023年才能投产。

4月22日，台积电临时董事会上核准了一笔高达28.87亿美元的预算，其中包括将在南京建设多条28nm制程（8英寸晶圆）产线。计划在2023年达到“月产4万片”。

台积电称，半导体产业产能短缺情况将延续至明年，成熟工艺更可能缺到2022年，而台积电成熟工艺新产能将于2023年开出。

贾新光告诉红星资本局，虽然这一制程的芯片比台积电在台湾生产的最尖端技术5纳米要落后好几代，但是此次增产的28纳米产品却是全球最为短缺的汽车芯片。

去年4月28日，总投资10亿的长沙比亚迪半导体8英寸晶圆生产线项目在长沙经开区正式动工。

去年5月30日，西部半导体集成电路高科技产业园项目开工仪式在四川省绵阳市举行，总投资高达80.26亿元，涵盖集成电路（芯片）研发、设计、制造、生产等环节，计划建设起一个年产能最高可达60万片的8英寸晶圆的产业集群。

中芯国际联合CEO赵海军在去年第四季度的电话财报会议上透露，公司在2021年底以前，将扩充4.5万片的8英寸月产能；另外12英寸也将扩充1万片/月。此前，中芯的8英寸晶圆的月产能，已经达到了25万片规模。

世界先进买下了友达位于竹科L3B厂厂房及设施，可实现8英寸月产能4万片，预计2022年完成交割，最快2022年底有望量产。

红星新闻记者 吴丹若

责编 任志江 编辑 邓凌瑶 阅读原文