汽车缺“芯”之困当何解

庞昀畋

汽车芯片对汽车产业的重要性已经从市场的一片哀声中得到验证，但其之于芯片产业而言只是产能的10%——这样的情形短时间内难以改变。“汽车芯片荒”的背后，既反映出全球范围内的芯片短缺正在对供应链造成冲击，也意味着智能网联汽车的发展可能超出人们的预期。

“芯”荒，以致心慌？

经过多年的发展和技术演进，汽车从只用数颗可有可无的芯片到必须使用数百颗不同类别的芯片，其功用涉及动力系统控制器、汽车操纵系统等核心零部件，乃至雨刷和收音机等小部件，可谓一旦缺“芯”寸步难行。而从去年年末爆发的芯片短缺问题已经影响到了众多车企的生产计划，大众、福特、通用、奔驰、日产、本田……目前宣布暂时停产、生产节奏被打乱的车企名单越来越长。据中国汽车工业协会的预测，芯片短缺对车企的影响可能蔓延至第二季度甚至更长时段。有机构略带悲观地预计，2021年全球范围内的汽车芯片短缺将造成200万至450万辆汽车产量的损失，相当于近十年以来全球汽车年产量的近5%。按照彭博财经的预测，芯片供需失衡给汽车产业带来的年度损失将高达四千亿元。全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树表示，“汽车产业芯片短缺不是孤立事件，其核心是疫情对全球分布式供应链的冲击，导致供给不足和需求大增。”

2019年，全球汽车芯片的市场规模是465亿美元，受疫情影响2020年略有下滑，据毕马威的数据显示，2040年有望达到2000亿美元，年均复合增长率为7.7%。严格说来，现代汽车的车机系统、自动驾驶系统、发动机控制系统、车身控制系统等都会用到各种各样的芯片，目前出现短缺的芯片主要应用在车辆的ESP（车身电子稳定系统）和ECU（电子控制模块），其产品单价并不算高，但占比不小且影响极大，特别是对中高端燃油车。意即虽然本次汽车芯片危机未波及所有车型（比如新能源汽车就受影响较小），但引发的汽车市场动荡已经让全球业界深感痛切。不止一家车企表示，将与芯片供应商协商，根据市场需求优化半导体零部件的分配方案，优先保障重点品牌和畅销车型的产能。而全球汽车芯片30%的市场都在中国，近期工信部已建议汽车芯片供应企业高度重视中国市场，加大产能调配力度，提升流通环节效率，与上下游企业加强协同，努力缓解汽车芯片供应紧张问题。

用“芯”领教行业之变

按照荷兰设备制造商ASML的看法，由于芯片的短缺导致汽车生产缓慢是半导体行业供应商压力增加的前兆。这样的表态引发了各界对半导体行业下一步动向的种种猜测。车载半导体市场长期由恩智浦、瑞萨电子、英飞凌、意法半导体、博世、德州仪器等十家企业掌控，占据了80%以上的市场份额，当它们纷纷宣布因面临产品严重紧缺和原料成本增加的双重影响，从而全线调涨产品价格，汽车市场就被深度搅动。有这些巨头级企业在前，后来者想要破局求变就得付出更多的努力。

很多人认为车规级半导体不如消费电子半导体技术先进，这其实是一个误区，车规级半导体的技术含量、要求规格并不低于消费电子半导体。与其他消费类电子产品不同，汽车电子中的元器件需要在严苛的环境中进行工作，必须满足更高可靠性的要求。准确的说，虽然车规级半导体从晶圆、芯片制程到工艺、利润率都落后于消费电子半导体，但其更讲求工况稳定性与生产良品率。车规级半导体需要在温度为-40-175（200）度、湿度为95%、50G的激烈震动、15-25Kv的静电等工况环境中保证20年的质量，不良率为1ppm（百万分之一）；而消费电子半导体的抗震动标准要求只有5G，不良率可放宽到200ppm。两者的不同路径和要求导致了对半导体供应商原材料产能的争夺暂时无解，加之制程工艺方面的差异，矛盾难以调和。

半导体作为汽车核心零部件的重要性正在提高，汽车越智能，需要搭载的半导体芯片越多。随着汽车行业智能化的推进，车载芯片需求有了爆发式的增长，而当前供应链的规划显然出现了误判，没有跟上需求变化，导致供不应求。中科院微电子所新能源汽车电子研发中心主任王云指出，“一般来说，芯片需要在试错过程中不断迭代。但是汽车芯片企业没有多少试错空间，一旦出现问题，就可能对整车性能或者安全性造成损失，需要整车召回。这必然导致主机厂倾向于选择成熟供应商和成熟产品，后来者被挡在门外。”

国汽智控CEO尚进将智能网联汽车在芯片的需求分为三类，“其一是围绕AI的GPU、NPU芯片，这类芯片本身并不复杂，但对计算性能的要求很高；其二是通用处理器，类似于PC用的CPU，但X86比较少，大都是ARM架构，这部分芯片的数量正在从七八十个集成为3-5个；其三是车辆专属芯片，比如车辆控制的MCU，以及车载摄像头，这部分芯片体量不小，比如智能网联汽车的外接传感器基本上有12个摄像头。”正如地平线公司首席战略官郑治泰所指出的，“汽车电子在整车价值中的占比越来越高。一个值得注意的趋势是，传统主机厂与有软件能力的芯片公司进行整体战略合作是必由之路。车载AI芯片开发周期长、难度大，处于AI、智能汽车与集成电路三大战略性产业的交汇点，是当代硬科技的珠穆朗玛。车载芯片将超越手机芯片，成半导体技术引领者。”

拥挤赛道的“芯”玩家

汽车芯片已经成为兵家必争之地，本就拥挤的赛道上涌来了更多玩家，跨界与否已不重要，资本和技术的联手就有望获得应有的市场地位。

因为车型和技术路线的缘故，缺“芯”对中国车企实则影响不一。新能源汽车品牌普遍表示受影响并不大。早在2003年就开始布局的比亚迪在芯片方面拥有涵盖IC设计、功率芯片设计、晶圆制造、IC封装测试、模组封装测试的一整套产业链，可以自给自足，因此现阶段受缺货大环境影响较小。比亚迪已经官宣其半導体业务将筹划分拆上市，并有传其将和华为合作生产面向车机的麒麟芯片。上汽通用五菱等国内车企表示将全面推进整车芯片国产化，长城汽车战略投资创业公司地平线，双方将在高级辅助驾驶（ADAS）、高级别自动驾驶、智能座舱等方面展开合作。

受益于中国市场和中国工厂的特斯拉依然在汽车市场上搅风搅雨，甚至略傲娇的表示，“尚不清楚微芯片供应短缺会给我们带来什么样的影响”，其底气在于对芯片技术的绝对持有。有业界人士将特斯拉惊人的造车速度归结于芯片技术的强大，此前Mobileye、英伟达都是特斯拉的芯片供应商，然而不满足的马斯克决定自研芯片，其全自驾芯片于2019年设计落地并量产，特斯拉实现在汽车芯片产业快人一步，这个只用一年时间创造的奇迹很大程度上借势身处产业变革头部所产生的马太效应，未来难以复制。

此前国内汽车芯片进口率高达90%，此次面临困局业内人士普遍认为，“汽车芯片供需失衡将倒逼我国汽车供应链的自主可控。尤其是各个整车企业的参与，将有利于与国产芯片企业形成有效互动，激发国产芯片企业的潜力，以实现技术上的进一步突破。”但如果细分，主控芯片方面有英伟达、英特尔、高通、特斯拉等巨头；IGBT芯片随着电动车的普及成为市场重点；曾在汽车芯片中占据绝对份额的 MCU芯片重要性有所下滑，但份额依然可观。目前国内只有比亚迪成长为IGBT芯片方面的重要力量，其他方面的入局者力量和成效还需要时间来充分展现。在2021年第七届中国电动汽车百人会论坛期间，全国政协经济委员会副主任、工业和信息化部原部长苗圩呼吁，“大家关注着信息通信设备和手机芯片的同时，也应该关注车用的芯片，包括通用的芯片和车规级的专用芯片，在部署的时候必须要统筹兼顾。”而在去年9月，由科技部、工信部共同支持，国家新能源汽车技术创新中心作为国家共性技术创新平台牵头发起的“中国汽车芯片产业创新战略联盟”正式成立，旨在加速推动我国成为全球汽车芯片创新高地和产业高地。

但芯片毕竟是高门槛行业，布局之后要想有满意收获，需要时间的积累和资金的不断投入，由汽车赛道燃起烽火的芯片战争将蔓延至众多领域，并在相当长时间里都会是各方势力交错的状态，甚至出现赢家轮流坐的情形。