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总说缺芯,到底汽车芯片有什么用?

2021-08-25 09:11
AutoMan
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从2020年开始,缺芯的话题就没有停歇,甚至愈演愈烈。芯片之于汽车产业究竟是一种什么样的存在?它的缺失,究竟会导致车辆上的哪些系统无法制造、哪些功能不能实现?(微信公号:CNWAUTO)

在刘慈欣的科幻小说《球状闪电》中,地球上的芯片被一种神秘力量摧毁,引发大面积灾难,三分之一国土的人们处于电力出现前的农业社会里。有读者不禁发出疑问,如果地球受到类似攻击导致所有硅基芯片被毁,当代社会会受到什么样的冲击?恐怕,网络瘫痪、通信全断等书中猜想,或许都将一一实现。

确实,在人类步入时代的当下,芯片已经被看作科技产品迭代的风向标,也是开启未来的关键“钥匙”。一旦芯片缺失,那么带来的影响是相当严重的。

现在,这种危机正在肆虐汽车行业。

据Auto Forecast Solutions统计,截至今年8月9日,全球范围内因芯片短缺导致的汽车减产已达585万辆。其中中国市场减产112.2万辆。预计2021年全球汽车减产或将超过700万辆。而这种影响将持续到明年春天。

汽车芯片从未变得如此重要。

为什么会造成这种情况?芯片之于汽车产业究竟是一种什么样的存在?它的缺失,究竟会导致车辆上的哪些系统无法制造、哪些功能不能实现?

汽车上到底需要多少芯片?

按照功能划分,汽车芯片大致可以分为三类:第一类负责算力和处理,比如用于自动驾驶感知和融合的AI芯片,用于发动机/底盘/车身控制的传统MCU;第二类负责功率转换,如IGBT等功率器件;第三类是传感类芯片,用于自动驾驶各种雷达,以及气囊、胎压检测等等。

而更细化的分类可以分为八大类:高性能计算芯片(AI芯片/GPU)、微控制器(MCU)、存储芯片(DRAM/Flash)、 CMOS图像传感芯片、显示驱动芯片、模拟芯片(包括无线通讯的功率放大器、音频放大器、 传感器等)、功率元器件、传感芯片(压力、流量、惯性、湿度、红外等)。

据测算,平均每辆车搭载半导体约为1600个,这些半导体器件分布于汽车的各个设备与系统,主导他们协同工作的正是汽车芯片,如逻辑计算芯片、存储芯片、微控制器MCU等。

从应用的角度,汽车上小到胎压监测系统TMPS、摄像头,大到整车控制器、自动驾驶域控制器,都离不开各式各样的芯片。可以说汽车的智能化就是芯片的智能化。

传统汽车的芯片数量大约在500~600左右,随着自动驾驶、新能源等功能的增加,现在的芯片数量大约在1000~1200左右了。而一些以智能为主打的车型,则需要的芯片数量更多。

小鹏汽车创始人何小鹏此前曾表示,我们跟中国、海外都在合作,一辆车现在有差不多1700颗芯片。

据Strategy Analytics统计,各级别汽车功能芯片搭载数量都在逐年递增,目前汽车平均约采用25个功能芯片,一些高端车型已突破100个。而根据博世方面在2019年的预测,如今汽车自动化程度越高,车辆上需要的传感器就越多,预计在未来五年左右的时间里,每辆汽车平均使用的传感器数量或将达到40-60个。

缺芯潮缺的到底是什么?

从2020年开始,缺芯情况就开始出现,甚至愈演愈烈。到底缺的是什么?

资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师朱玉龙告诉记者,事实上,缺芯潮已经经历了三个阶段。

第一阶段发生在2020年12月,彼时Volkswagen Group、Continental和Bosch开始从供应链短缺的角度首次发布汽车行业缺芯的情况。当时的主要说法是,由于受疫情影响,带来供需错配导致的不平衡,汽车生产所需的汽车芯片,尤其是核心部件发动机ECU和ESP供应短缺,导致全球汽车和零部件生产直接受牵连。

第二阶段则是MCU(微控制单元)芯片的紧缺,这个反应在2月份各个公司的调研报告里面。

汽车电子的各个方面,使用了大量的MCU单片机。由于IC小型化和高频的需求,MCU需要40nm以下的制程,大部分IDM都把芯片生产外包给台积电(TSMC)等代工厂, TMSC生产出货量约占所有汽车MCU70%的市场份额。由于汽车MCU芯片的市场也是高度集中的,排名前7位的MCU供应商约占需求的98%。

当时的瓶颈是台积电,由于汽车业务仅仅占它的3%的总收入,这个瓶颈一时半会没有解决。随着各国政府还有车企的斡旋,台积电这块的瓶颈逐步突破。

在这个阶段,车企甚至开始了跨MCU平台的准备和切换,这不仅是从一个供应商转移到另一个供应商的商务流程,还需要同时调整软件和硬件等技术部分,难度很高,即使这样车企也克服困难做完了。

目前经历的则是第三阶段,由于东南亚疫情的加剧,以马来西亚为中心的某汽车芯片供应商的工厂,继关厂停产数周后,再次被当地政府要求关闭部分生产线至8月21日。这直接导致了芯片供应的恶化,并且从原先MCU扩展到核心芯片也出现缺失。

芯片制造商停产导致了博世的ESP/IPB、VCU、TCU等产品的供货困难,而博世作为全球最大的汽车零部件供应商,其底盘和安全部件的供应缺口,对于全球所有的整车企业来说,都产生了重大的打击。

8月17日,博世中国副总裁徐大全发布了一条朋友圈,因为“缺芯”他们压力也非常大,甚至调侃想带着领导跳楼。

造成短缺的原因究竟是什么?

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