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车企自研芯片道阻且长
来源:中国汽车报 | 作者:tpl-c65b486 | 发布时间: 2022-05-30 | 363 次浏览 | 分享到:

对于车企来说,在关键核心零部件领域长期受制于人终究不是长久之计。日前,理想汽车成立了一家新公司——四川理想智动科技有限公司(以下简称“理想智动”),该公司经营范围中包含“集成电路芯片设计及服务”,这不禁让许多业内人士揣测,理想汽车或将走上自研芯片之路,打造属于自己的自动驾驶能力闭环。
  值得深思的是,将未来汽车产业的决胜关键掌握在自己手里固然重要,但对于想要自研芯片的理想汽车等车企来说,这条路并不好走,从资金到研发能力,从人员到技术储备,都将迎来前所未有的挑战与考验。那么,为何即便千难万难,仍有越来越多的车企选择进入芯片研发领域,仅仅是为了应对芯片短缺的困境吗?为了走好自研这条路,他们又该如何应对即将遇到的困难?
  “在我看来,车企之所以选择自己研发芯片,主要是出于自身发展需求的考虑,打造专门的软硬件系统,从而形成更有竞争力的智能网联汽车产品和生态。”中国汽车工业协会副秘书长李邵华在接受《中国汽车报》记者采访时表示,考虑到外部环境等因素,可能会有更多的车企参与到芯片研发的工作中来,从而形成一种现象。李邵华认为,站在产业以及更高层面来看,无论是选择自研,还是合资合作,车企涉足芯片自研领域都将进一步推动汽车与芯片两大产业的协同融合发展,最终走出一条具有我国市场特色的发展之路。
  缺芯或将持续到年底




  有人猜测,理想自研芯片或许是缺芯促成的。早在去年10月,理想方面表示,受制于马来西亚疫情因素限制,毫米波雷达的芯片供应出现严重短缺,部分车型被迫“缺配”交付,终端销量也因此受到不小影响。今年4月,理想ONE只交付了4167辆,同比下滑24.77%,环比下滑62.23%,这其中肯定也多多少少受到了芯片供应不足的影响。
  然而,让人揪心的是,目前缺芯问题在短期内看不到缓解的苗头。近日,汽车行业数据预测公司AutoForecast Solutions(以下简称为“AFS”)表示,截至5月8日,由于芯片短缺,今年全球汽车市场累计减产约为169.38万辆,AFS全球汽车预测副总裁Sam Fiorani表示,受目前大环境影响,全球汽车制造商将在未来进一步减产。Gartner分析师认为,随着生产进入淡季再加上市场半导体供应量增加,个人电脑和智能手机领域的大多数半导体短缺问题将得到缓解,但汽车供应链中的一些类型半导体器件仍短缺,这一问题或将持续到2022年末。
  在5月23日的小鹏汽车一季报会议上,小鹏汽车董事长何小鹏提出,芯片短缺的情况至少将持续到今年,甚至明年更晚些时候,他直言:“很多时候产能问题受限于一些特别小且便宜的芯片,这些芯片供应在整个中国市场都非常不确定。通常当月能确定次月的产能就已经非常好了,很多时候甚至当周只能看到下一周的产能。”博世中国总裁陈玉东也在此前公开表示:“实事求是地讲,目前芯片供应还没有回到芯片危机之前的状态,这个月(4月)芯片依然供不应求。”他提出,希望今年下半年芯片供应能有好转,明年可以有根本性的好转。
  中国机械工业联合会执行副会长陈斌指出,缺芯对我国汽车产销产生巨大影响,2021年由此减产的数量近200万辆。“业界预计,随着国际供应链的复苏和我国芯片产业的进步,缺芯局面将在今年底、明年初得到较大缓解。”但中国电动汽车百人会传播顾问沈承鹏表示,对于国内汽车业来讲,缺芯危机还会长期存在,因为除了供应短缺之外,我们目前还不能制造满足汽车要求的车规级芯片。芯片制造流程包括芯片设计、晶圆生产、封装和测试。在这三大流程中,我国在设计环节具有一定水平,在封测环节具有一定能力,在制造环节却处于全面落后的状态,14纳米以上高端芯片制程为空白,对于车规级芯片制造更是无能为力。
  为自救 更为抢占智能网联高地
  “车企涉足芯片产业确实有一部分原因是形势所迫。”李邵华指出,疫情反复加上全球贸易格局发生变化,给汽车产业带来了供应链不稳定的影响,芯片短缺直接影响企业创新、产品投放和生产节奏,让企业意识到,供应链的安全可控稳定,可能是在当前以及未来都必须面对的重要课题。但李邵华认为,车企纷纷下场进入芯片研发领域,并非只单纯为了解决缺芯问题,更重要的是出于自身发展需求的考虑,通过布局芯片产业来打造智能网联汽车的核心竞争力。
  “芯片已经成为汽车智能化的基础。”据沈承鹏介绍,一辆传统燃油车使用的芯片约为500个,电动汽车芯片的用量达到1000个,自动驾驶汽车芯片的用量可达3000个以上。网关、车身控制、自动驾驶、座舱、动力系统等位置,无一不需要大量的芯片参与,随着自动驾驶等级的提升,自动驾驶车辆内部的芯片体系和电子电气架构逐渐集成,传统的单功能芯片会慢慢整合成自动驾驶计算芯片,即智能汽车的“大脑”。
  “大家都说‘软件定义汽车’,但同时已经注意到,仅仅做软件和算法还远远不够。”一位自动驾驶公司技术负责人在接受本报记者采访时指出,不少车企在研发过程中发现,自研的算法在匹配现在市场上的通用芯片时,会出现算法优势难以发挥的情况,最终还是需要定制芯片来匹配自己的算法,只有定制化,才能实现软硬件协同,软件对硬件的调用效率也才能达到最高。
  基于此,对于整车企业来说,参与芯片研发不仅可以增强对整车成本的控制,而且能够保证更高的适配度,量身打造最适合自己的定制化产品。毫不夸张地说,掌握汽车芯片的控制权就是牢牢抓住了通往未来智能网联汽车时代的钥匙。
  2016年,前AMD首席架构师Jim Keller任职特斯拉的Autopilot硬件工程副总裁,就此开启了特斯拉的芯片自研项目。如今,得益于自研芯片,特斯拉的自动驾驶技术能力得到了大幅提升,由此打造出了其他车企所不具备的强大市场竞争力。据悉,特斯拉自研的FSD芯片相比其之前采用的英伟达Drive PX2芯片,尽管在峰值算力上只是从24TOPS增加到72TOPS,提升了3倍,但运行同样模型的效率却惊人地提升了21倍。
  高风险、大投入、长周期
  不少国内车企也被曝出了在芯片自研领域的诸多动作。此前有媒体报道称,小鹏汽车自动驾驶硬件研发已经涉足芯片领域,主要研发自动驾驶专用芯片,“目前团队规模不大,10人以内,如果进展顺利,小鹏芯片有望在2022年初流片。”
  蔚来汽车日前也被曝出计划自主研发自动驾驶计算芯片,并成立独立硬件团队,项目由蔚来汽车董事长兼首席执行官李斌带队推动。传统车企方面,去年年底,吉利集团宣布,由旗下芯擎科技自主设计的国内首款车规级7纳米制程智能座舱芯片“龙鹰一号”成功流片,这是中国第一颗7纳米制程的车规级SoC芯片,预计将于今年三季度量产。
  但对于这些车企来说,自研芯片不是一件容易的事。“选择自研芯片的话,车企面临的风险很大。”李邵华坦言,目前在芯片自研上尝到“甜头”的有比亚迪和特斯拉,但比亚迪在芯片产业的布局非常早,当时也是将汽车和芯片作为两个产业分别独立开展布局,如今才能不受“缺芯”之苦,在汽车智能技术方面也拥有了更多的话语权。特斯拉则拥有不同于国内车企的生存环境和创新氛围,很难照搬其成长路径。
  对于其他想要自研芯片的国内车企来说,首先需要做好高投入的准备。据了解,芯片研发阶段极为“烧钱”,根据Semiconductor Engineering估计,7纳米和5纳米芯片的开发成本分别为2.97亿美元和5亿美元以上。半导体研究机构IC Insights最新发布的研究报告显示,全球半导体公司的研发支出将在2021年同比增长13%,至714亿美元,创下新纪录;2022年或将保持同比9%的增长,达到805亿美元的新高。除了资金以外,芯片研发的时间和人力成本也不可小觑,据媒体报道,美国赛灵思公司在开发7纳米现场可编程门阵列(FPGA)芯片时花费了4年时间,动用了多达1500名工程师。特斯拉FSD芯片的研发工作历时18个月,正式上车更是花了3年之久。
  其次则是较高的技术门槛。与迭代较快的消费电子芯片相比,几乎还在使用10多年前技术的车规级门槛却并没有因此变低,产品要求之高恐怕是消费电子芯片难以匹敌的。例如汽车芯片的工作环境更加恶劣,温度范围在-40℃~155℃,还要能够承受高振动、多粉尘和电磁干扰等;在可靠性和安全性方面,车规级芯片的一般设计寿命为15年或20万公里;此外,车规级芯片还需经过严苛的认证流程,包括可靠性标准AEC-Q100、质量管理标准ISO/TS 16949、功能安全标准ISO26262等。
  除了需要具备较高的技术和资金实力以外,自研芯片还有一个要加以重视的挑战,即品质管控。李邵华表示,过去,整车企业的芯片由供应商提供,如果出现问题双方风险共担,一旦将芯片研发掌握在自己手里,就等于把产品可能出现问题的风险也放在了自己身上。
  此外,李邵华还指出,芯片产业回报周期很长,且在汽车的诸多零部件中,属于规模化效应非常明显的一类。“只有达到非常大的规模,芯片公司才能实现盈利,并拥有较强的市场竞争力。”李邵华认为,站在更长远的角度来看,车企自建的芯片公司恐怕在满足自身需求之后,还需要考虑市场开拓与扩张问题,用更大规模的市场来支撑自身的运营。
  加强协同 联合发展

  正是基于上述考虑,更多的整车企业选择了与供应商合作的方式。他们或与供应商深度绑定,或联合开发,一方面确保自身的芯片供应稳定,另一方面可以在一定程度上满足整车企业的定制化需求。
  去年7月,由东风汽车与中车时代在武汉合资成立的智新半导体有限公司,其自主研发的IGBT模块正式量产下线。据悉,该项目一期年产IGBT模块30万只,首批下线的产品将配装东风风神、岚图等自主品牌车型;同样是在7月,北汽蓝谷信息技术有限公司与恩智浦半导体成立的信息安全联合实验室,开发完成了首款可适用于智能网联汽车T-box模块的安全芯片产品,并通过了相关车规级检测和认证;同年9月,上汽通用五菱宣布,将与国内多家芯片企业联合打造一个开放共享的国产芯片测试验证与应用平台,“十四五”期间,上汽通用五菱GSEV车型平台计划实现芯片国产化率超过90%。
  今年1月,上汽集团旗下尚颀资本参与了车规级MEMS激光雷达解决方案提供商一径科技数亿元Pre-C轮融资,同月,上汽还与上海工研院签署战略合作协议,双方共同发起成立了上海汽车芯片工程中心;3月,广汽资本投资了苏州旗芯微半导体,成为了后者的新增股东,苏州旗芯微半导体的注册资本也从982.39万元增至1009.30万元,增幅2.74%;5月,由东风汽车牵头的湖北省车规级芯片产业技术创新联合体在武汉启动运行。据悉,该联合体集合了联合武汉理工大学、华中科技大学等8家企事业单位,旨在组建国内领先的汽车芯片产业链,研发与应用汽车MCU专用芯片。
  与此同时,紫光国微副总裁苏琳琳在接受本报记者采访时表示,在传统汽车产业链中,车企与芯片企业之间隔着零部件供应商,并不直接对接,这导致了车企和芯片产业链产生了隔阂。换句话说,汽车与芯片公司在合作过程中,可能会存在深度和紧密度不够的问题,此前全国政协经济委员会副主任苗圩也在2022中国电动汽车百人会论坛上批评道:“目前很多整车厂依旧把车规级芯片、操作系统等‘卡脖子’技术扔给一级配套商,自己却不采取任何行动。”
  苏琳琳提出,无论是为了更快地完成新物料导入以应对缺芯,还是面对智能网联、自动驾驶等新兴应用场景,车企、零部件厂商和芯片供应商都有必要深度合作,从系统级、部件级、芯片3个维度入手解决实际应用问题。“打破传统供应商界限,加深车企对国产芯片企业产品性能的了解与认识,增强互信与合作意愿,有助于双方建立紧密的供需合作关系,保障供应链稳定与安全,推动构建车企、芯片企业与硬件制造企业高度绑定协同的车用半导体良性生态。”她如是建议。

  “过去,汽车产业与芯片产业的联合不多,协同较少,只有尽快改变现状,推动汽车与芯片两大产业的融合发展,才有希望探索出一条具有我国特色的智能网联汽车道路。”李邵华认为,站在当下来看,无论车企选择芯片自研,还是合资合作,都很难下定论哪个是更好的选择,但这释放出一个重要的积极信号,那就是汽车产业愿意与芯片融合发展。“需求方的推动和促进,将有望推动汽车与芯片两大产业的更紧密合作,在这一过程中,未来的分工与合作方式、新的产业链架构和体系也将应运而生。”李邵华强调。