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汽车缺芯,症结在哪儿?

2021-04-07  来源: 腾讯网   浏览量:
近期由于汽车芯片短缺导致蔚来汽车临时停产,汽车芯片“卡脖子”再次甚嚣尘上。其实不止国内汽车缺芯,此前本田、通用、沃尔沃等主机厂都因芯片短缺面临停产的问题。

  本网讯:近期由于汽车芯片短缺导致蔚来汽车临时停产,汽车芯片“卡脖子”再次甚嚣尘上。其实不止国内汽车缺芯,此前本田、通用、沃尔沃等主机厂都因芯片短缺面临停产的问题。

  工信部副部长辛国斌指出,汽车芯片供应短缺既是全球共性问题,要着眼当前供应问题,加强各方协同联动,实现信息互通共享,充分挖掘存量芯片和现有产能资源潜力,优化车型排产计划,努力保障产业平稳健康运行。同时要加紧长远战略布局,统筹传统车用芯片以及电动化、网联化、智能化发展需求,推动产业链供应链安全稳定发展。

  多家机构研判,缺芯状况或还将持续一年以上,国内半导体行业格局或将迎来重构。在这场“芯片荒”引发的国产半导体行业变革之下,可以预见处于各供应链端的企业都将迎来景气度与盈利的“双升”。

  4月2日,浦东企业中芯国际成为科创板首家摘U企业。另外,针对行业内普遍面临的中美贸易因素风险,Arm市场营销副总裁伊恩·斯迈斯(Ian Smythe)表示,经过全面审查,Arm确定其v9架构不受美国出口管理条例(EAR)的约束,即来自美国的技术占比低于25%。

汽车缺芯由来已久,实现国产化替代,不再受制于人,才是长远之计。


  汽车芯片:未来汽车制造产业的“生死门”


  汽车芯片的特殊性在于企业一旦选择涉足车规级芯片,就要历经流片、认证、测试、量产至少6年周期的长跑道;

具体而言,汽车芯片的工作环境更为恶劣:温度范围可宽至-40~155℃、高振动、多粉尘、电磁干扰等。

  由于涉及人身安全问题,汽车芯片对于可靠性及安全性的要求也更高,一般设计寿命为15年或20万公里。


  “车规级”芯片需要经过严苛的认证流程,包括可靠性标准 AEC-Q100、质量管理标准ISO/TS 16949、功能安全标准ISO26262等。

除了可靠性外,国内芯片厂商最欠缺的还有整个系统交付能力。相比消费类芯片,汽车级芯片在设计生产出来以后,交付给客户的环节还会面临更多考验。

其次是巨人在前,大部分市场份额早已被国际巨头牢牢抓在手上,留给后发者的生存空间十分有限。

  在传统汽车电子芯片市场上,制造汽车电子芯片的公司只有几家,如恩智浦、英飞凌、德州仪器、意法半导体等。但是,伴随着智能汽车的崛起,英特尔、英伟达、高通等芯片巨头则纷纷挤进了这个战场。

  汽车芯片总体可分为MCU、功率半导体、传感器以及其他芯片。在传统燃油汽车中,MCU占比最高,达到23%。但是在新能源汽车中,功率半导体是最大的一部分占比达到55%。这也是未来几年汽车电子的绝对火爆市场。功率半导体又包括IGBT、 MOSFET、电源管理芯片以及BJT、晶闸管等。

目前除了 PCB 铜材涨价,汽车芯片短缺主要体现在电阻电容、MOSFET、模拟数字芯片细分领域。功率器件MOSFET:国内做的比较少,MOSFET 交付周期从 8、9 周变到了 20 周左右;transceiver:国外主要是恩智浦在做,目前非常紧缺;另外受需求影响,模拟数字芯片也大量缺货。

  随着新能源汽车的普及,作为可提升汽车电气化性能的功率器件、汽车微控制器(MCU)和传感器等芯片能力已成为车企核心竞争力的重要构成之一,对芯片的采购将是燃油车的近一倍,其中仅功率器件数量增长就超过100%。

未来智能汽车所需智能化、网联化的需求,AI芯片、图像处理芯片、通信芯片、安全芯片等在汽车制造产业供应链中占比将越来越高,汽车电子芯片在未来汽车制造产业中将成为“生死命门”,决定产业发展的速度和高度。


  芯片突围依赖车芯联动


  对新能源车来说,电机驱动部分最核心的元件就是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管芯片),这个器件约占电机驱动系统成本的一半,同时也决定了整车的能源效率。无论汽车主控部件,动力部件,国内汽车行业一直都被国外半导体厂商“卡脖子”是不争的事实。

  IGBT芯片与动力电池电芯并称为电动车的“双芯”,是影响电动车性能的关键技术。对于电动车而言,IGBT直接控制驱动系统直、交流电的转换,决定了车辆的扭矩和最大输出功率等。


  根据 IC Insights 的预测,未来半导体功率器件中,MOSFET 与 IGBT 器件将是最强劲的增长点。IGBT 是能源变换与传输的核心器件,俗称电力电子装置的“CPU”,作为国家战略性新兴产业,IGBT 模块在汽车电子、新能源汽车、航空航天等广泛应用,但目前国内90%依赖进口,有资料显示,到2024年国内IGBT 产量7800万只,而需求却在1.96亿只,国产替代迫在眉睫。


  在新能源汽车领域,比亚迪微电子、斯达股份、上汽英飞凌等厂商的 IGBT 模块产品已经出货,中车时代半导体的汽车用 IGBT 产品也已送样测试。其中,比亚迪早在 2005 年前后就进军半导体领域,业务覆盖非常广,涉及功率半导体、智能控制 IC、智能传感器及光电半导体的研发、生产及销售。但大多数芯片研发水平一般,被谈论最多的是 IGBT芯片,被业内称为「电动汽车核心技术的珠穆朗玛峰」。

  尽管汽车芯片国产化道阻且长,国内还是不乏直面高山的勇者。他们共同面临着一个优势——最近几年兴起的智能化、电动化趋势,国内并没有落后多少。现在奋起直追也许还有换道超车的机会。


  传统汽车芯片与智能汽车芯片有着较大的差别。随着汽车从机械结构向电子辅助驾驶,再向自动驾驶技术的嬗变,车载芯片也从过去的以MCU(微控制器)为核心的分布式ECU(汽车电脑)构架,向现在DCU(域控制器)和MDC(多域控制器)等具有更强大算力和集成度的中心化构架演进。


  业内专家认为


  国产汽车智能芯片和操作系统只有未来三年左右的时间窗口,到2023年,如果任何一个行业赛道的“玩家”在智能汽车领域的市场占有率做不到前三,那就基本失去了参加决赛的入场券。


  上海科技创业投资(集团)有限公司党委书记、执行董事、总经理沈伟国认为,汽车电子芯片的发展必须依赖上下游的联动。汽车电子芯片产品的定义依赖于客户的需求,其验证也需要客户的全面配合。因此,前期开发需要供应端和应用端紧密结合,共同进行大量投入。国外企业通过上下游联动已取得先发优势。国内芯片企业还处于起步阶段,更需要得到客户端如车企、模组企业大力支持,否则较难赶上国际水平。

(责任编辑:张旻)

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