全球「缺芯」给汽车行业敲响警钟,芯片自研已经成为必然趋势。
撰文
靖宇
「我们正在失去中国市场。」
大众汽车CEO赫伯特·迪斯最近在某次公开场合说出了这样一句话,事实上他并没有危言耸听,从年开始的全球范围的芯片供应紧缺对汽车公司产生巨大冲击。
根据ForecastSolutions的统计数据,截至今年8月全球范围内因芯片短缺导致的汽车减产已达万辆。其中中国市场减产.2万辆。预计年全球汽车减产或将超过万辆。分析机构认为,芯片短缺或导致全球汽车产业损失亿美元。
汽车芯片紧缺到什么程度?车企要么减产甚至停产,而有一心交货的汽车公司,甚至需要等货源充足后,再让消费者将新车「返厂」,补装之前无法到货的传感器。
当然,行业中难免有例外,国产厂商比亚迪在此次「缺芯」浪潮中不仅并未受到冲击,而且乘用车,尤其是新能源车销量连续追高。能在「缺芯」冲击下独善其身,正是因为自年开始布局,经过17年发展,比亚迪已经建成包括设计、晶圆、封装和测试一体的汽车芯片生态。比亚迪半导体成熟生态的存在,让比亚迪整车能够「逆势飞扬」。
01
芯片界难产「黑马」
其实,「缺芯」影响的不止是汽车行业,向来以供应链能力著称的苹果,因为供应链问题,最新的手机、笔记本和手表产品都创下交付周期的纪录。其中的一个原因毫无疑问是新冠疫情的黑天鹅,不仅芯片生产环节受到影响,全球物流受阻也让供应链恢复更加艰难。
更重要的原因,是随着芯片行业多年发展,早已形成了设计、晶圆、封装、测试等上下游环节分开,各个环节高度集中的格局。例如大家熟知的台积电,就是主要从事晶圆代工的巨头,苹果、华为等公司的芯片设计好后,会委托台积电进行芯片的生产,而封装、测试工作可能会由其他专门公司进行操作。
上海慕尼黑电子展上展出的汽车芯片|视觉中国
术业有专攻的好处是能够提升效率,降低成本,缺点是一旦一个环节出现问题,整个生态遭殃。而且由于芯片产业研发、生产和测试的周期以年计,生产排期都在半年以上,不存在可以临时增加产能的情况。也正因为每个环节都需要大量技术积累,即便有心要杀进半导体领域,没有十年以上的技术研发和积累,很难产出能用的芯片。
以本次汽车行业的「缺芯」为例,其中一个重要原因,是马来西亚的芯片工厂因为疫情遭到封锁,而作为汽车芯片的重镇,马来西亚工厂的封测产能约占全球封测产能的13%。英飞凌、意法半导体、恩智浦等汽车芯片巨头都在马来西亚设立工厂,也因此遭到重创。
而因为上述半导体公司在汽车芯片供应链占有市场份额较大,以至于一家供应出问题,全球车厂产线停顿。以英飞凌为例,公司生产的IGBT(绝缘栅双极晶体管)芯片,属于汽车功率半导体,控制能量变换与传输,用于电机驱动控制系统、热管理系统、电源系统,对于电动车的意义不言而喻。目前英飞凌的IGBT产品在汽车行业中占有50%左右的市场,可谓一家独大。
大型公司在寻找供应链时往往会准备多个备选,但是在芯片方面很难实现,就是因为芯片行业进入难、量产难等特性。不过至少在IGBT产品层面,全球车厂现在多了一个选择。
经过多年技术攻坚,年比亚迪发布全新车规级「IGBT4.0」技术,相比市场上的同类产品,比亚迪的IGBT产品电流输出能力高15%、综合损耗降低约20%、温度循环寿命提高约10倍。去年,比亚迪又推出了基于V平台高密度沟槽栅设计的IGBT5.0芯片,是比亚迪半导体凭借雄厚的技术积累,直接跨越了普通的沟槽栅技术的一代IGBT。
截至目前,搭载比亚迪的IGBT芯片的车辆已经超过百万辆。根据Omedia数据,在国内市场,比亚迪IGBT产品市场份额为19%[l1],在国外同类产品之外,为国产电动车核心芯片撑起一片天。
同时,比亚迪也开始将研究重点移至下一代功率半导体器件SiC(碳化硅)上。相比于传统半导体使用的材料硅,碳化硅在热导率、电子饱和率等方面都有更好的表现,更适合高温、高频、大功率场景下的使用。而在电动车领域,SiC有机会让电动车能耗更低,效率更高,最终节省成本提高续航。
行业巨头Cree指出,预计到年,SiC在电动车用市场空间将快速增长到24亿美元,是年车用SiC整体收入(万美元)的倍。
目前,知名半导体厂商和车企都已经加入到SiC产品的研发上。国内,比亚迪汉已经在EV车型上开始使用自主研发的SicMOSFET(碳化硅功率场效应晶体管)。无论在国内还是全球,比亚迪都是首次将SiC产品「上车」的公司。
02
智能汽车的「芯」战场
「如果不造车,我会去造芯片。」比亚迪创始人、董事长王传福到底说没说过这句话,已经是一个迷思了。但事实是,比亚迪不仅造了车,而且做了芯片,并且布局很早,已有很深的技术积累。
早在17年前的年,比亚迪就成立了半导体业务的前身比亚迪微电子,并将科研精力放在核心元件IGBT芯片上。年比亚迪成立宁波晶圆工厂,为半导体业务的下一步发展奠定了重要基础。
年,比亚迪自造的1.0代IGBT芯片问世。年,2.0代芯片正式装车比亚迪e6。年,比亚迪微电子发布全新一代车规级IGBT4.0芯片。年,在发布IGBT5.0之外,比亚迪微电子更名为比亚迪半导体有限公司。
数据显示,年-年比亚迪半导体在中国新能源乘用车电机驱动控制器用IGBT模块全球厂商中排名第二,位于英飞凌之后,在国内厂商中排名第一。截至去年年底,比亚迪半导体以IGBT为主的车规级功率器件累计装车超过万辆。
在IGBT之外,比亚迪在MCU即微控制单元产品上同样进行了布局,作为汽车智能化控制的核心元件,MCU堪称是电动车的智能中枢。
事实上,不仅IGBT和MCU,经过十七年的发展,比亚迪半导体在CMOS图像传感器、电流传感器、嵌入式指纹识别传感器、LED光源、LED显示屏、ACDC、电池保护芯片等多个方向上进行技术突破,并已形成稳定量产产品。其产品不仅涵盖了大部分智能汽车零部件,同时在工业级和消费级电子产品方向也极具竞争力。
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