突破1%自主可控水平!“卡脖子”的汽车芯片供应链,华为、全志引领的本土力量正在崛起

国际金属加工网 2021年07月01日

智能汽车引领的全球汽车格局正在发生变化。6月29日,瑞银集团表示,特斯拉仍然是电动汽车领域的全球领导者,但是在中国面临越来越大的压力,而其他汽车制造商,比如比亚迪、蔚来、理想等汽车制造商出现更好的增长机会。

这些中国本土的电动汽车制造商推出的电动汽车续航里程高、充电性能好、性价比高,可能会继续影响市场对特斯拉长期增长的影响。“黑芝麻力主自主研发核心IP推动自动驾驶计算芯片技术演进,我认为,中国新能源汽车市场的机会可以把上游的供应链拉起来。目前全球前十大汽车没有一家是中国的,中国手机厂商已经跻身全球五家,我们可以看到未来汽车市场也会有这个转变。” 黑芝麻科技首席市场营销官杨宇欣期待中国汽车和汽车芯片的市场增长前景。

比亚迪董事长王传福更是乐观预测,到2030年,新能源汽车在中国市场渗透率有望达到70%。汽车行业处于变革的关键期,变革就要有创新的技术,要能解决市场的痛点。在汽车芯片领域,在国外十大品牌的夹击当中,中国国产汽车芯片厂商如何实现突破?笔者采访了全志科技工业车载事业部总经理胡东明,结合上海海思战略与业务发展部(车载领域)部长鲍海森、芯旺微电子FAE总监卢恒洋和北京君正集成电路股份有限公司副总裁李鹤的最新观点,给大家解读。

高级别自动驾驶+高算力芯片,华为在高端智能汽车树立标杆

近日,上海海思战略与业务发展部(车载领域)部长鲍海森公开表示,在新能源汽车领域,半导体仍然是国外的十大厂家占绝对份额,中国厂商占比低,而且多集中在低端产品,比如电源芯片、分立器件、简单的逻辑器件,产业链的完全自主可控,还有很长的路要走。

“随着新能源汽车和智能网联汽车的快速发展,汽车电子占汽车零部件13%以上,甚至到2030年会超过50%,未来汽车领域80%的创新来自汽车电子。”鲍海森对汽车电子前景看好。

“受到地缘政治的影响,汽车厂商的自主替代需求越来越强烈。传统的汽车芯片厂家占据绝对份额,导致国内半导体企业在汽车电子领域没有话语权,自主化可控水平去年在1%以下,今年可能会有上升,但是规模不会很大,传统的消费类、工业类芯片厂商也在切入汽车芯片领域,也有计算芯片厂商把传统的Soc应用于汽车领域。”鲍海森认为,“来自国际厂商的竞争和新的产业巨头进入,这对中国自主汽车芯片替代带来挑战。”

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芯片行业总量很大,全球达到4万亿,中国市场占据2万亿规模,但是芯片种类众多,真正当量很大的市场有限。未来市场空间最大的是SOC芯片,其次就是MCU芯片,MCU芯片全球的市场规模大约160亿美元。芯片行业典型的是大行业小市场,基本上如果一个细分市场中国公司无法进入Top5,基本就是在余下的20%的市场中厮杀,新进入者的门槛越来越高。汽车半导体领域还有一个聚焦问题是深度定制。

“汽车半导体是‘高富帅’行业,高投资、技术密集、技术含量高,规格优势,如果我们的产品规模不具备优势,基本在市场占不住脚。” 鲍海森幽默地指出汽车芯片的特色,“车载芯片面对的使用环境是温度大、强震动、高功率等恶劣环境,电磁干扰和性能指标要求高。车载芯片设计寿命要达到10年或二十万公里设计寿命要求,供货周期满足10-15年要求,可靠性和稳定性设计要求高。相比消费电子,汽车芯片回报周期长,巨头云集,行业集中度高,车企无限追溯权导致风险加大,而汽车芯片市场规模相对消费电子偏小,不利于快速规模上量,而且发货周期长资金回笼慢。”

为什么过去中国企业不愿意投入汽车半导体?鲍海森分析说,主要是汽车芯片的长周期回报。行业认为汽车电子的回报周期在8年,汽车半导体的回报周期也在7-8年,从研发的投入到流片,最终到验证,验证之后还有产品的试验上车在最后下线周期是非常长的,基本上8年还是比较乐观。以Soc芯片投资回报规律来看,这类芯片的投资回报基本在1千万片以上,但是汽车芯片到1千万非常难。

鲍海森特别指出智能汽车领域的三大变化给半导体设计带来了三大挑战。

一、汽车从传统的分布式架构向域控制器集中的新型电子电气架构转变,对半导体的设计和制造都会有一些新的需求。比如软件定义汽车,过去汽车是独立的部件,未来汽车联网、要有云端服务,还有实时OTA,芯片设计必须根据需求改变。

二、成本和效率。未来通信节点越来越多,数据量越来越大,从成本和效率考虑,厂商要设计多域通用的器件,考虑多场景多应用,同时带来开发周期的延长,特别是未来的多域控制,软件还要复用,开发周期还要考虑到模块化和定制化。

三、汽车需要智能又需要低碳,碳中和对于汽车芯片来说,就是高性能、低功耗,对芯片设计带来直接的挑战。

鲍海森表示:“我们预计未来十年仍然以人工驾驶为主,自动驾驶可能是在少量的特种场景,大部分都集中在L4级,L4级以下的以人工驾驶为主的车辆为主,同时也会带来更多的机会,比如说ADAS的需求,包括模拟器件DSP、SOC领域的增长比较快速。这些细分领域的增长速度会超过20%。”

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图片来自北汽集团

早在今年地上海车展,北汽旗下新能源品牌极狐联合华为在上海发布首款Huawei inside智能豪华纯电轿车北汽阿尔法S,搭载鸿蒙OS智能互联座舱,使用麒麟990A座舱芯片,支持24个应用生态。HI 版上的中央计算单元是由华为 ADS 部门自研的域控制器,算力达到 400 Tops,叫 ADCSC 中央超算。阿尔法S华为HI版搭载3颗96线车规级激光雷达,6个毫米波雷达,12个摄像头,13个超声波雷达,高配传感器+高算力平台,都证明了华为的汽车芯片研发在支持新的域控制器、L4级自动驾驶体现的整体强悍性能,可以说是给中国智能汽车行业展示了崭新的一页,具有划时代的意义。华为ADS高阶自动驾驶全栈解决方案,作为全球唯一满足城市通勤的自动驾驶量产系统,在参评的600个海内外优秀项目中脱颖而出,成功入围2021 世界人工智能大会SAIL奖TOP30榜单。

配置国民级轿车,全志科技在数字座舱芯片实现突破

在数字座舱芯片领域,现在的主要市场玩家是NXP、韩国Telechips、意法半导体和瑞萨,基本上国外厂商拿下主要的市场份额。中低端的信息娱乐领域,NXP市场份额最大,对手除了Telechips之外,就是联发科、高通的非车规芯片,瑞萨的R-CAR M3N。中国厂商也在这领域尝试突破。

早在2014年,全志科技开始布局车规级芯片,2018年,全志科技推出了针对数字座舱的车规(AEC-Q100)平台型处理器T7,这款处理器可以满足信息娱乐系统、数字仪表、360环视系统、ADAS、DMS、流媒体后视镜、云镜等多个不同智能化系统的运行需求,让国产汽车整车厂凭借一款芯片就可以完成上述产品开发。“从去年以来,T7出货量就不断增加,主要匹配在国民车车型。” 全志科技工业车载事业部总经理胡东明表示:“全志科技优先落地L2级自动驾驶以下的功能芯片,在这些领域给国产汽车厂商带来很大的助力。”

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图:全志科技工业车载事业部总经理胡东明

“智能汽车对芯片的需求非常大,包括智能驾驶和智能座舱,在智能座舱领域,娱乐性需求旺盛。国产汽车崛起,给国产芯片厂商留有深度和空间都是很大。2021年,大家对于车规芯片的信心和决心,都是一个划时代的开始。”全志科技工业车载事业部总经理胡东明指出,“从去年年底到今年,汽车芯片的缺货众所周知,全志定位于数字座舱的T7芯片的出货量超百万片,远超预期,T5芯片的推广也非常顺利。”

针对智能座舱芯片的演进方向,胡东明认为必须考虑汽车整体演进需求,我们看到智能座舱经历从初级到高级,再到高级的不断发展过程,客户的要求越来越多,包括车内人机交互、域之间的通信和控制、辅助驾驶、自动驾驶等多个方向。

“随着智能座舱对算力提出更高要求,特别是对专用算力和通用算力要求变大,会导致芯片功耗变大,特斯拉的中控显示,后面演进方向不仅有多模态、HUD、甚至智能车灯和路,与人眼之间的交互。如果把所有功能做成一颗芯片是不可取的,我们会针对这些场景去做一些分析和芯片的拆解。控制域、娱乐域、电机驱动这些模块分开,娱乐域内也会衍生出多个模块,多个模块和多个芯片对应,形成一个小系统,然后能够互相协调起来,这样汽车的安全性和稳定性更高。”胡东明表示,“全志科技会去这样布局。随着芯片从低端到高端覆盖,车里面根据不同场景功能选择几颗不同芯片,更有利于服务整车和Tier1。”

在智能车载领域,全志科技积累了领先的技术优势,产品市场竞争力显著。在乘用车方面,长安、上汽、一汽多款车型搭载了系列车规芯片;在商用车方面,全志科技推出智能辅助驾驶方案。

芯旺微和北京君正,在车规级MCU芯片和存储芯片实现突破

按照规划,到2025年,国内L2+级自动驾驶汽车将达到250万辆以上,到2030年,L4级以上自动驾驶车辆也会走向量产,这些车辆所需的相关芯片将大幅度增加。

汽车MCU作为汽车芯片使用量最大的品类,其国产化的推进一直颇受关注。芯旺微电子FAE总监卢恒洋近期对媒体表示,芯旺微电子于2009年便开始投入高可靠性MCU器件的研发设计,是大中华区最早可提供Grade 1级工作温度范围且内置100万次擦写寿命EEPROM的车规级MCU原厂之一。

卢恒洋介绍了芯旺微MCU产品的发展历程。2012年KungFu车规级MCU开始广泛应用于汽车后装市场。2015年发布第二代基于KungFu8内核的汽车级MCU,同时引入AEC-Q100器件可靠性测试规范,进入汽车前装市场。2019年发布已量产多年且得到大批量装车验证的17款满足AEC-Q100可靠性认证的8位MCU,同年还量产了基于KungFu32内核的32位车规级MCU,入主汽车领域中高端市场,完成了产品和应用市场的双向升级。

卢恒洋指出,汽车芯片需要时间的积累、经验的积累,KungFu32系列实现了高主频、低功耗、高集成度和安全特性,目前KF32A156已经通过AEC-Q100 Grade1级可靠性测试标准,拥有512KB Flash,64KB  RAM,支持2路CAN-FD,宽工作电压为2.7-5.5V,可以为汽车车身模块全部应用场景带来全新应用体验。芯旺微汽车功能芯片产品版图,已经从针对车载/车身控制的ECU的32位芯片,到域控、网关控制型芯片。

近期,北京君正集成电路股份有限公司副总裁李鹤对媒体表示,目前正是国产汽车芯片的机遇期,相关企业需要不断修炼内功,提高产品质量,为解决汽车行业的缺芯难题努力。

据悉,北京君正通过对美国芯片商ISSI及其下属子品牌Lumissil的并购,拥有了完整的存储芯片、模拟芯片产品线。经过几年的努力,在车规级芯片方面取得成功,可以提供智能网联、人工智能等方面的车规级芯片产品。

(章鹰 电子发烧友)

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