汽車芯片供應鏈鉅變前夜_風聞

來源：內容由半導體行業觀察（ID:icbank）原創，作者：杜芹，謝謝。

今年的汽車缺貨的“火勢”仍在蔓延，汽車芯片短缺仍然在困擾着汽車廠商。由於芯片短缺，歐洲最大的汽車製造商德國大眾汽車已經失去了在中國的市場份額。英國汽車產量在7月份也暴跌至自1956年以來的新低。諸如此類的消息不勝枚舉。經此痛苦一役，汽車芯片供應鏈正在發生一些前所未有的變化。

過去18個月證明了傳統汽車供應鏈存在漏洞，全球最大的Tier 1廠商博世認為，汽車行業的半導體供應鏈不再適用。半導體供應鏈問題過去一直由汽車業悄悄管理，但現在是改變的時候了。

整車廠的轉變

當前困擾汽車廠商的芯片短缺可以看做是一個典型的供應鏈牛鞭效應，牛鞭效應（也稱為 Forrester 效應）被定義為在供應鏈上游從零售商到批發商和製造商的需求扭曲。想象一個人手裏拿着一根長鞭子，如果他在鞭子的把手上輕輕一推，它會在最靠近把手的部分產生很小的運動，但更遠的部分會以越來越大的方式移動。

牛鞭效應示例圖

而汽車供應鏈就是如此，在疫情剛開始的時候，汽車OEM降低了他們的需求預測，於是1、2、3級汽車供應商開始減少代工廠的芯片訂單，而包括台積電在內的多家代工廠將產能、庫存重新分配給了利潤率更高、產量的客户。當疫情結束後，汽車需求反彈，然而芯片的供應卻無法及時跟上，因為半導體價值鏈的特點是端到端的交付週期為六個月或更長時間，短期調整產量的靈活性有限。最終導致了全球缺芯的局面的發生。

所以，現在汽車製造商開始轉而思考半導體供應的新思路，他們開始繞過Tier 1，直接去找芯片設計廠商。“以前芯片設計廠商的終端客户是以零部件廠商為主，但現在汽車製造商開始直接找上門”，有芯片設計廠商如是説。更深入的一點，汽車廠商開始參與到芯片設計的研發流程中，如北汽與imagination甚至成立了芯片公司；多家車企也與黑芝麻、地平線這樣的自動駕駛AI芯片廠商建立了合作關係。

而關於這方面也早有先例，早在2011年，寶馬就在半導體的短缺中吸取了教訓，較早的轉向與芯片供應商建立更直接管理的關係。日本的豐田也是，它通過建立傳統的 Keiretsu 企業聯盟，從強大的供應商關係中受益，這提供了更大的控制和透明度。

汽車製造商此舉無外乎想與芯片設計製造商建立更具協作性的關係，通過更好的需求預測和信息共享，以縮短生產提前期並滿足長期持續的供應需求。然而這種合作模式某種程度上自然就削弱了Tier 1的話語權。

關於整車廠，還有一個趨勢就是，他們自己已經打入半導體供應鏈。這其中代表的當屬特斯拉、比亞迪、中車時代。特斯拉主要是為自己的車子研發自動駕駛芯片，為了自主可控，特斯拉甚至有意要收購晶圓廠。比亞迪的車規級IGBT已大規模量產和整車應用，而且正在計劃自建車規級SiC產線。中車時代已經建立了中國首條8英寸車規級IGBT芯片生產線。東風汽車與中車共同成立的智新半導體在今年7月7日正式量產下線首款車規級IGBT模塊產品，未來將逐步供給東風汽車。

還有更多的車企在背後造芯，蔚來、小鵬等等基本你叫得上的名字都在造芯了。還有小米和蘋果等造車和造芯的新加入者。這些整車廠自研芯片的轉變，勢必也會影響到當前汽車供應鏈的業態。

對於這種發展態勢，我們採訪到了黑芝麻CMO楊宇欣，在他看來：“在當前的環境下，整車廠對芯片的重視程度顯而易見已經提高，這會強化市場對芯片的資本和技術支持。然而**我們認為整車廠自研芯片在商業模式上很難大規模推行，**這個跟芯片的商業邏輯是相關的。芯片技術門檻高，研發週期長，前期投入非常大，但商業邏輯很簡單，就是一定要通過大量的出貨去攤薄成本。我們相信企業鏈的合理分工會是主流方向。”

汽車市場需求的轉變

現在汽車正在朝着新能源電動汽車和自動駕駛這兩大方向發展。這兩大行業趨勢催生了對汽車半導體種類的多種需求，和對性能的高要求。在電動汽車的發展和自動駕駛輔助系統 (ADAS) 的引入的帶動下，汽車很可能成為未來十年增長最快的半導體細分市場。

就拿新能源汽車來説，在電動汽車的成本中有40%來自電池。電池的安全性、性能和壽命是一個電動汽車的核心。而電池自然少不了電池管理系統（BMS）的保護和監視，它能實時監控電動汽車中每個電池的性能。據悉，BMS成本約佔動力電池模塊成本的10%。汽車廠商如特斯拉和比亞迪等都在自己做電池管理系統（BMS），而且更多的整車廠都在慢慢加入這個行列。

與此同時，BMS方案中所用的芯片也成為半導體廠商的研究之重，例如MCU、ADC、AFE、數字隔離器等，不過這幾大芯片國內除了在MCU上取得了一定的成就之外（下文有談到），其他幾類國內仍待突破。整體來看，全球電源管理芯片市場主要被國際巨頭公司壟斷，如TI、高通、ADI、Maxim和英飛凌等佔據很大的市場份額。

電池之外，所有電機的“開關”也是很重要的一環，如IGBT、MOSFET和SiC等的功率半導體的用量大幅增加。IGBT 決定了車輛的扭矩和最大輸出功率等，是影響電動車性能的關鍵技術。MOSFET則主要應用於汽車的低壓用電器，如電動座椅調節、雨刷器等所用的直流電機、LED照明、電池電路保護等應用。第三代半導體SiC也開始逐漸滲透入新能源汽車，SiC製作成的功率器件優勢頗多，例如耐高温高壓高頻等，還能提升電能轉換效率，一些高端的電動車以及開始採用，如特斯拉。

再來看自動駕駛所帶來的的芯片需求，在這方面也是國外廠商領跑，在自動駕駛芯片領域，英偉達和Mobileye是這個領域的佼佼者，他們進入的較早，產品也領先其他企業幾個代際，拿下了不少整車廠，佔據了先機。對主機廠來説，一旦認準一家芯片平台，將很難更換或者説遷移的成本會非常高。除了開發難度較大的自動駕駛芯片，壁壘沒那麼高的智能座艙芯片也成為廠商發力的點，在這其中，高通是絕對的領導者，截至2020年底，25家頂級汽車製造商中已有20家選擇高通驍龍汽車數字座艙平台。

無論是自動駕駛芯片和智能座艙芯片等，軟件定義汽車、軟件定義芯片趨勢越來越明顯，這就需要汽車主機廠與芯片設計企業彼此走進，密切溝通需求，畢竟汽車芯片的難度遠超其他類芯片產品。當然為了更好的芯片自足和對性能的把控，車企自研，整車廠和與芯片廠綁定的多種模式也在孕育。

瑞銀分析師 Francois-Xavier Bouvignies此前曾表示，內燃機汽車通常在動力系統中使用價值約 80 美元的半導體，但電動汽車使用價值約 550 美元的半導體。據瞭解，福特福克斯的燃油車通常使用大約300個芯片，而福特的一款新電動汽車最多可以使用3,000個芯片。

所有這背後產生的芯片機會，勢必會突破之前固若金湯的汽車芯片供應商格局。

中國的轉變

“傳統汽車產業鏈重塑正在發生，一方面已有的車廠和供應商在不斷增加和優化自己在智能座艙及自動駕駛領域的佈局、功能及性能，另一方面更多的新勢力造車以及上游供應商企業正在加入汽車行業，並且帶來了一些更加激進的規劃，這給產業鏈帶來了更多的創新機會，這其中就包括汽車芯片的機會。”楊宇欣表示。我們認為，當下無論是汽車整車廠的轉變，還是汽車市場方向的轉變，中國在其中的重要性不可忽視，未來幾年，或者幾十年，中國或將成為影響汽車供應鏈的關鍵。

過去十多年來，中國汽車半導體產業從無到有，行業產值不斷提升。更重要的是，中國是最大的汽車消費市場，國外芯片企業難免有水土不服的現象發生，也很難兼顧各家的不同需求。而國內的汽車芯片企業具有天然的渠道優勢和較高的性價比，更能契合本土車廠的需求。

再加上這幾年國內的汽車半導體廠商進步頗快，譬如智能汽車AI芯片、功率器件、車規MCU、激光雷達等等，部分領域和產品指標與國際廠商的水平相比並不落下風，甚至還能有些許領先。這些也給了車廠信心，車廠開始對國產芯片增加試錯機會。

在智能汽車AI芯片領域，誕生了一批行業的秀兒，譬如黑芝麻、芯馳科技、地平線、芯擎科技等等。而且他們都已與多家汽車整車廠展開了商業合作。各家都有自己的優勢，並且不斷修煉內功，以圖在這個汽車變革大潮流中引領智能汽車的自主創新進程。

在楊宇欣看來，自動駕駛芯片作為一個全新的賽道，從全球範圍來看，有能力進入這個領域的公司寥寥無幾，目前這一賽道是全球共同競爭的態勢。雖然，我們目前面臨着複雜的國際環境與自主創新挑戰；但與此同時，中國芯片企業在與全球巨頭競爭，技術層面在趕超甚至具有領先優勢，在供應能力和實時響應方面也更高效靈活。

我們還看到，中國的企業正在不斷加碼車規級功率半導體。包括聞泰的12英寸12英寸車規級半導體晶圓製造項目；捷捷微電募資構建用於功率半導體車規級封測產業化項目；斯達半導也在建設車規級全碳化硅功率模組生產線和研發測試中心。而且我國已形成較為完整的功率半導體產業鏈，設計廠商有新潔能、華潤微、揚傑科技等；封測領域有長電科技、華天科技、通富微電、晶方科技等；半導體設備廠商北方華創、中微公司、華峯測控等。

國內車規級MCU廠商主要有比亞迪、傑發科技、芯旺微、賽騰微等。比亞迪除了自用之外，車規MCU已可以大批量對外供應；傑發科技總經理萬鐵軍此前曾在受訪中表示，傑發科技車規級MCU和胎壓監測芯片均實現百萬級出貨，目前全球已有500多款車型選用傑發科技汽車應用處理器，有140款在中國出售。芯旺微的MCU已累計出貨超7億顆，產品覆蓋到車身控制、汽車照明、智能座艙以及汽車電源與電機等應用。

激光雷達是智能汽車的“眼睛”，隨着全球車企自動駕駛L3、L4、L5量產時間表逐漸明晰，車規級激光雷達或將迎來前所未有的發展機遇。而放眼當前車規級激光雷達的全球格局，國外的先發優勢還不顯著，國內在這方面也並沒有落後幾代，市場呈現百家爭鳴的局面，各種激光雷達技術百花齊放。國內華為和大疆已入局，而且技術上各有千秋，大疆內部孵化的覽沃科技車載激光雷達量產能力可達10萬個。還有以禾賽科技、鐳神智能、北醒光子等為代表的初創企業在努力練肌肉，他們有的已經進入裝車。

寫在最後：新興的X因素

值得一提的是華為和大疆，華為憑藉其在ICT的積累，大疆憑藉在激光雷達的技術儲備，兩家正意圖躋身為新的汽車Tier 1行列。在整個汽車產業供應鏈中，Tier 1長期處於寡頭壟斷的局面，博世、大陸、電裝等國際Tier 1巨頭佔有國內外一半以上的市佔。華為和大疆的加入，或許將成為汽車供應鏈洗牌的重要推動者。

”華為和大疆都是十分優秀的技術創新企業，他們的加入無疑也將為汽車行業帶來更多的創新活力。對當前汽車零部件供應鏈來説，華為和大疆的加入將增強汽車零部件供應鏈的良性競爭，加速中國汽車行業智能化轉型的步伐。”楊宇欣是補充道，“黑芝麻智能作為自動駕駛計算芯片企業，十分願意與這樣出色的行業夥伴開展合作，實現生態和價值共創。”

目前國內尚無一家Tier 1的廠商打出名號，在手機領域攀上高峯的華為，正打算帶領國內整個汽車生態大步向前。“華為目前不造整車，而是聚焦ICT。幫助汽車企業“造好”車、造“好車”，這是華為一再強調的企業戰略。

與華為類似，大疆的定位也是汽車行業的一級供應商（以下簡稱Tier1)，輔助車企快速造出好用和用户買得起的自動駕駛汽車。從無人機到無人駕駛，大疆這條路似乎走的合乎情理。今年車展，大疆推出了自研的相機、智能駕駛域控制器等多個汽車核心零部件，其在無人機上掌握的技術優勢可能會在無人駕駛領域延續。

不過我們也應該清楚，汽車行業供應鏈的傳統根深蒂固，要更換供應鏈廠商的花費很大，而且時間週期比傳統的消費電子等領域更長，華為與ARCFOX極狐的合作最早可以追溯到 2017 年9月，2020年9月，ARCFOX極狐首款量產車阿爾法T上市。整車廠願意不願意拿出三五年甚至更長的時間來試錯也是個問題。

不過，可以確定的是，汽車供應鏈，是時候轉變了。具體怎麼變，如何變，還得交由市場來考證。