缺芯,曾一度是汽車(chē)行業(yè)發(fā)展面臨的“最痛點(diǎn)”。根據(jù)汽車(chē)行業(yè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)公司AutoForecast Solutions數(shù)據(jù),2021年和2022年,全球汽車(chē)市場(chǎng)累計(jì)因此減產(chǎn)約1494萬(wàn)輛汽車(chē)。直至今日,芯片短缺問(wèn)題仍未根本解決。
與此同時(shí),伴隨著芯片短缺問(wèn)題的出現(xiàn),全球主要的國(guó)家和地區(qū)紛紛在加強(qiáng)自身的本土產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè),這就沖擊了全球半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)化分工的格局,區(qū)域化的產(chǎn)業(yè)集群正在逐漸成為趨勢(shì)。
一方面,歐美日韓等主要國(guó)家和地區(qū)紛紛出臺(tái)了產(chǎn)業(yè)政策,通過(guò)大額的補(bǔ)貼來(lái)推動(dòng)芯片制造的本土化,以構(gòu)建對(duì)本國(guó)的安全有韌性的供應(yīng)鏈:另一方面,我國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)是全球需求最高的市場(chǎng),但是我們國(guó)家的自主化水平還是不夠的,對(duì)外的依賴(lài)度比較高。
“汽車(chē)芯片國(guó)產(chǎn)化率從過(guò)去不到5%,現(xiàn)在上升到10%,但與歐美日等汽車(chē)芯片大國(guó)強(qiáng)國(guó)相比,短板依然非常明顯”。11月1日,2023全球新能源與智能汽車(chē)供應(yīng)鏈創(chuàng)新大會(huì)上,中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)徐爾曼表示,在這種逆全球化趨勢(shì)下,如何能夠加快構(gòu)建國(guó)內(nèi)的芯片供應(yīng)體系,是急需解決的問(wèn)題。
畢竟,汽車(chē)電動(dòng)化智能化正在有效地拉動(dòng)汽車(chē)芯片的數(shù)量以及價(jià)值量的增長(zhǎng)。根據(jù)IC Insights預(yù)測(cè),2030年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將在2022年的5741億美元的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)至超1萬(wàn)億美元,其中汽車(chē)芯片占半導(dǎo)體總體規(guī)模將從10%增長(zhǎng)至15%。
巨大利益之下,國(guó)內(nèi)車(chē)企、芯片公司紛紛出擊、加速布局,以期保證我國(guó)芯片安全,并試圖搶奪更大市場(chǎng)空間。
01
汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)鏈起勢(shì),但“優(yōu)勢(shì)不在我”
汽車(chē)對(duì)于芯片的需求越來(lái)越大,這一點(diǎn)是毋容置疑的,甚至超預(yù)期。汽車(chē)電動(dòng)化智能化正在有效地拉動(dòng)汽車(chē)芯片的數(shù)量以及價(jià)值量的增長(zhǎng)。
數(shù)量上看,燃油車(chē)單車(chē)使用300至500個(gè)芯片,新能源和具備輔助駕駛功能的汽車(chē)芯片用量超1000個(gè),到L4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)單車(chē)會(huì)使用超3000顆芯片;價(jià)值鏈上看,隨著L3、L4、L5級(jí)大算力的智能芯片、傳感器芯片、控制芯片的需求增加,單車(chē)芯片價(jià)值量將額外增加630美元至1000美元。
徐爾曼預(yù)計(jì),到2030年,我國(guó)汽車(chē)芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到290億美元,年需求量將超過(guò)450億顆;全球的市場(chǎng)增量更大,至1150億美元。
如此機(jī)遇,誰(shuí)都想要抓住,但目前對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō),優(yōu)勢(shì)并不在我。
2022年,我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)銷(xiāo)售額達(dá)到1.2萬(wàn)億元,同比增長(zhǎng)14.8%,創(chuàng)歷史新高,其中設(shè)計(jì)、制造和封測(cè)環(huán)節(jié)占比分別為43.2%、30.4%和26.4%,同比分別增長(zhǎng)19.6%、24.1%和10.1%??梢钥闯觯覈?guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在向上游技術(shù)門(mén)檻高、附加值高的設(shè)計(jì)、制造環(huán)節(jié)擴(kuò)展。
但是我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)整體依然基礎(chǔ)較弱,在高端半導(dǎo)體產(chǎn)品方面依然依賴(lài)進(jìn)口。根據(jù)中國(guó)海關(guān)總署統(tǒng)計(jì),2022年我國(guó)集成電路進(jìn)口量為5384億個(gè),出口數(shù)量總額為2734億個(gè),貿(mào)易逆差達(dá)到2650億個(gè)。從金額看,2022年我國(guó)集成電路進(jìn)口總額為4155.79億美元,出口總額為1539.2億美元,貿(mào)易逆差2616.6億美元,仍超越原油持續(xù)為我國(guó)第一大進(jìn)口商品。
具體到汽車(chē)芯片行業(yè),更是起步較晚,基礎(chǔ)薄弱。
徐爾曼指出,國(guó)產(chǎn)汽車(chē)芯片應(yīng)用圍繞智能駕駛和智能座艙的計(jì)算芯片和增量傳感器芯片、電源芯片等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了較大的突破,整體的國(guó)產(chǎn)化率從過(guò)去不到5%,現(xiàn)在上升到10%,但與歐美日等汽車(chē)芯片大國(guó)強(qiáng)國(guó)相比,短板依然非常明顯。
從類(lèi)別來(lái)看,邏輯類(lèi)芯片在制造工藝和能力上不足,模擬類(lèi)芯片產(chǎn)品覆蓋和制造端均存在短板,還有很多領(lǐng)域存在著卡脖子的現(xiàn)象;從全產(chǎn)業(yè)鏈角度看,關(guān)鍵環(huán)節(jié)依然面臨著卡脖子問(wèn)題,EDA工具、IP核、半導(dǎo)體設(shè)備等領(lǐng)域?qū)ν庖蕾?lài)度非常高。
“尤其是最核心的光刻機(jī),國(guó)內(nèi)與國(guó)際先進(jìn)水平相比有相當(dāng)大的差距,車(chē)規(guī)級(jí)晶圓產(chǎn)能也存在著較大的短板?!痹谛鞝柭磥?lái),盡管汽車(chē)芯片整體對(duì)制造水平要求低于手機(jī)、電腦等消費(fèi)電子類(lèi)產(chǎn)品,但是車(chē)規(guī)級(jí)芯片的產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)要求高,投資回報(bào)周期長(zhǎng),短期內(nèi)產(chǎn)能很難大幅度提升,這導(dǎo)致了產(chǎn)能的供需不匹配。
更糟糕的是,短板問(wèn)題不僅短期難以解決,長(zhǎng)期亦有很大風(fēng)險(xiǎn)。
“特別是去年7月以來(lái),美國(guó)出臺(tái)《芯片和科學(xué)法案》,將高端芯片的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)作為遏制中國(guó)經(jīng)濟(jì)和發(fā)展的重要抓手?!鼻迦A大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系教授李兆麟表示,從產(chǎn)能及未來(lái)智能化發(fā)展角度看,汽車(chē)芯片將成為未來(lái)供應(yīng)鏈發(fā)展巨大的潛在風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)。
他把汽車(chē)芯片分為兩類(lèi),一種是使能芯片,指讓汽車(chē)能夠正常工作的芯片,包括計(jì)算、控制、存儲(chǔ)等控制芯片;另一類(lèi)是賦能芯片,像智能駕駛、智能座艙類(lèi)似芯片屬于后者。
“截止去年底,歐美日企業(yè)長(zhǎng)期占據(jù)使能芯片的技術(shù)制高點(diǎn),占據(jù)全世界90%以上產(chǎn)業(yè);賦能芯片被英偉達(dá)、Mobileye以及高通公司壟斷,在我國(guó)市場(chǎng)占比幾乎達(dá)100%?!崩钫作胝J(rèn)為,盡管短期內(nèi),汽車(chē)芯片不會(huì)作為中美貿(mào)易博弈焦點(diǎn),但是長(zhǎng)期來(lái)說(shuō),特別是隨著智能汽車(chē)發(fā)展,高端制程所依賴(lài)的智能芯片將成為未來(lái)中美貿(mào)易抓手。
對(duì)此,中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)張永偉持有相同觀點(diǎn)。
在他看來(lái),芯片的需求會(huì)越來(lái)越大,也是汽車(chē)行業(yè)下一步競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。單車(chē)芯片的數(shù)量和價(jià)值量在不斷翻倍,且每個(gè)鏈條環(huán)節(jié)高度集中,美國(guó)主要是在上游,汽車(chē)芯片的設(shè)計(jì),另外還有制造;日本和歐洲是關(guān)鍵設(shè)備和一些關(guān)鍵半導(dǎo)體材料,我國(guó)主要做一些小芯片,并在加快芯片的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。此外,我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)主要是先進(jìn)的制程。
“高度分工,高度集中的特點(diǎn),讓汽車(chē)芯片市場(chǎng)這個(gè)鏈條面臨著‘三高’特征,即高風(fēng)險(xiǎn)、高不確定性,以及高脆弱性”。張永偉稱(chēng),這意味著,一旦需求發(fā)生了變化,每個(gè)國(guó)家都在構(gòu)筑自己的芯片戰(zhàn)略,很容易出現(xiàn)脫鏈、斷鏈,這是高風(fēng)險(xiǎn)性。
02
從設(shè)計(jì)、制造,再到封裝,芯片廠(chǎng)全方位蓄力
我國(guó)如何改變上述困境?盡管道阻且長(zhǎng),但國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)已經(jīng)在行動(dòng)。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈按過(guò)程可大致分為設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試等三大環(huán)節(jié),以及半導(dǎo)體設(shè)備、半導(dǎo)體材料兩大輔助環(huán)節(jié)。
目前來(lái)看,設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)國(guó)內(nèi)發(fā)展較快。杰發(fā)科技首席技術(shù)官李文雄介紹稱(chēng),根據(jù)其梳理來(lái)看,國(guó)內(nèi)432家科創(chuàng)板上市公司中有84家芯片/半導(dǎo)體相關(guān)公司,占比19%,EDA業(yè)、材料、設(shè)計(jì)、設(shè)備企業(yè)都有。其中,以設(shè)計(jì)公司最多,有40多家。
“無(wú)論是自動(dòng)駕駛芯片,還是智能座艙芯片,以及中高端MCU芯片,我們正慢慢縮短與傳統(tǒng)國(guó)際大廠(chǎng)的差距。”李文雄舉例表示,最早大部分智駕芯片都用英偉達(dá)、高通芯片,基本壟斷95%以上的市場(chǎng),但是目前國(guó)內(nèi)華為MDC芯片、地平線(xiàn)J3和J5芯片、黑芝麻A1000芯片都慢慢開(kāi)始走向市場(chǎng),且融入全球OEM和Tier1供應(yīng)商體系,不只是簡(jiǎn)單在國(guó)內(nèi)低端車(chē)廠(chǎng)或者低端車(chē)型應(yīng)用。
制造環(huán)節(jié)目前還是我國(guó)很大短板。目前車(chē)規(guī)晶圓制造主要被國(guó)際大廠(chǎng)壟斷代工市場(chǎng),主要包括:臺(tái)積電、三星、聯(lián)電、格羅方德,中芯國(guó)際是國(guó)內(nèi)的代工企業(yè)。
為什么會(huì)是這種格局?
“晶圓代工來(lái)看,雖然對(duì)車(chē)廠(chǎng)或者對(duì)于汽車(chē)芯片從業(yè)者來(lái)說(shuō),是很大、很好的行業(yè),但目前在整個(gè)芯片行業(yè)來(lái)說(shuō),車(chē)規(guī)芯片是很小的一部分。”李文雄以臺(tái)積電解釋道,去年之前其車(chē)規(guī)芯片總營(yíng)收占比持續(xù)低于5%,去年勉強(qiáng)爬升到6%,今年可能再好一點(diǎn),但也不到7%。這意味著,芯片制造企業(yè)們做車(chē)規(guī)芯片動(dòng)力不強(qiáng)。
與此同時(shí),車(chē)規(guī)芯片還有“五高”特性,高性能、高可靠、高安全、高穩(wěn)定、高一致。需求少,品質(zhì)要求高,顯然,投入風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大,投入產(chǎn)出比可能不夠劃算,這也造成晶圓廠(chǎng)缺乏投入車(chē)規(guī)產(chǎn)線(xiàn)的動(dòng)力。
無(wú)論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)都遇到了這個(gè)問(wèn)題。此前中芯國(guó)際、華虹車(chē)規(guī)產(chǎn)品線(xiàn)占比較少。
不過(guò),近年來(lái),國(guó)內(nèi)芯片代工企業(yè)也開(kāi)始重視車(chē)載工藝的開(kāi)發(fā)。李文雄稱(chēng),中芯國(guó)際正在積極開(kāi)發(fā)40nm車(chē)規(guī)工藝,華虹110nm車(chē)規(guī)工藝基本成熟,晶合集成110nm的車(chē)規(guī)工藝也已經(jīng)成熟?!斑@些都是指CMOS工藝、數(shù)字芯片;模擬芯片用CMOS、BCD,中芯國(guó)際180A工藝基本成熟,華虹90nm BCD車(chē)規(guī)工藝也在開(kāi)發(fā)過(guò)程中,離成熟不是太遠(yuǎn),發(fā)展還是很快的”。
至于封裝測(cè)試環(huán)節(jié),國(guó)內(nèi)相對(duì)來(lái)說(shuō)發(fā)展比較早,水平較高,華天、長(zhǎng)電、通富微電等車(chē)規(guī)封測(cè)能力在全球處于領(lǐng)先位置,國(guó)內(nèi)芯片封測(cè)能力已經(jīng)形成了。
03
買(mǎi)、投,還是造?車(chē)企們各自尋找最優(yōu)解
芯片企業(yè)努力的同時(shí),車(chē)企們積極參與其中。
實(shí)際上,此前由于“芯片荒”、更高性能需求,以及一些不確定性因素,車(chē)企們?cè)缫呀?jīng)更深入?yún)⑴c芯片產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)。
這其中,很大的原因在于,芯片在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈條中位置的變化。
最早期,芯片行業(yè)相當(dāng)于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈,Tier2芯片企業(yè)提供給Tier1芯片,Tier1做完P(guān)CB板模組交給車(chē)廠(chǎng)OEM,這是傳統(tǒng)模式。但是,隨著車(chē)企開(kāi)啟與芯片公司直接對(duì)話(huà),兩者的緊密度也在不斷加強(qiáng)。
車(chē)企布局芯片產(chǎn)業(yè)主要有三種方式。
一是聯(lián)合開(kāi)發(fā),車(chē)企與芯片供應(yīng)商合資建廠(chǎng)或建立戰(zhàn)略合作關(guān)系,這其中典型代表是大眾集團(tuán)旗下軟件公司CARIAD與芯片制造商地平線(xiàn)成立合資公司,共同研發(fā)高級(jí)別自動(dòng)駕駛技術(shù)。
二是自研芯片,這其中最典型的代表是特斯拉。而在國(guó)內(nèi),最典型車(chē)企代表為“蔚小理”,三者都有自己的智駕芯片研發(fā)部門(mén)。特別是蔚來(lái),就在不久前,剛剛發(fā)布了第一款激光雷達(dá)處理芯片。
車(chē)企自研芯片固然可以更好掌握芯片技術(shù)主導(dǎo)權(quán)及供應(yīng)主導(dǎo)權(quán),但同時(shí)也存在較大挑戰(zhàn),主要是設(shè)計(jì)研發(fā)難度大、資本投入金額高。
因此,更多企業(yè)選擇對(duì)現(xiàn)有芯片企業(yè)進(jìn)行投資,長(zhǎng)城汽車(chē)芯片產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部部長(zhǎng)貢璽顯然更看好這種方式。
在他看來(lái),從價(jià)值鏈的爭(zhēng)奪邏輯來(lái)講,主機(jī)廠(chǎng)造芯片是說(shuō)得通的?!啊毙尽瘑?wèn)題出現(xiàn)之前,很多主機(jī)廠(chǎng)的采購(gòu)并不清楚使用的芯片是什么方案,基本是由Tier 1進(jìn)行相應(yīng)迭代?!毙尽?,主機(jī)廠(chǎng)開(kāi)始有意打破壁壘,與芯片公司直接對(duì)話(huà)。Tier1蛋糕被壓縮之后,利益是往兩頭走的:一部分來(lái)到芯片廠(chǎng),一部分去到主機(jī)廠(chǎng)。”
但是,缺芯到底缺在哪里?
貢璽認(rèn)為,不缺在設(shè)計(jì)上,而是缺在Fab端。全國(guó)大部分主機(jī)廠(chǎng)背景孵化出來(lái)的芯片公司幾乎都是Fabless公司,不太涉及到芯片制造環(huán)節(jié),本質(zhì)來(lái)講,如果不涉及制造,缺芯的本質(zhì)原因并沒(méi)有被解決,該缺的時(shí)候還會(huì)缺。
“主機(jī)廠(chǎng)從財(cái)務(wù)上來(lái)講是一個(gè)非常重資產(chǎn)的生意,其財(cái)報(bào)顯示大部分的利潤(rùn)全部被折舊攤銷(xiāo)拿走,如果要涉及到芯片制造環(huán)節(jié),那又是重資產(chǎn)”。貢璽進(jìn)一步解釋說(shuō),有人統(tǒng)計(jì),華虹、中芯國(guó)際、晶合集成,投資晶圓代工企業(yè)的投資人最多賺了一倍左右,但是一級(jí)市場(chǎng)賺1倍、10倍、20倍更多。企業(yè)大部分利潤(rùn)被折舊攤銷(xiāo)拿走,對(duì)現(xiàn)金流的壓力是非常大的。
此外,大芯片、小芯片的玩法有不同。大芯片無(wú)論是智艙、智駕會(huì)明顯有“馬太效應(yīng)”,市場(chǎng)第一名拿走80%份額;小芯片往往偏定制化,是節(jié)點(diǎn)性的東西,要求主機(jī)廠(chǎng)對(duì)于使用場(chǎng)景理解、對(duì)車(chē)規(guī)的理解比較高。
“汽車(chē)電子本來(lái)是舶來(lái)品,很多邏輯芯片、車(chē)規(guī)驗(yàn)證、know-how并不源于中國(guó),我們還是一個(gè)學(xué)習(xí)的狀態(tài)。這種狀態(tài)之下,主機(jī)廠(chǎng)造車(chē)規(guī)芯片往往遇到一個(gè)問(wèn)題,對(duì)車(chē)規(guī)的理解不是很深”。因此,貢璽認(rèn)為,主機(jī)廠(chǎng)更多需要的不是自研芯片能力,而是對(duì)于汽車(chē)芯片可靠性檢測(cè)評(píng)判能力。
盡管各家應(yīng)對(duì)方式不同,但相同的是,無(wú)論是車(chē)企,還是芯片廠(chǎng)都在積極尋求“芯片問(wèn)題”解決之道,以保證在我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)鏈的完整、完善、完美,更好、更多地?fù)屨嘉磥?lái)巨量芯片市場(chǎng)。