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總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？[] 來源: | 發布時間:1632115048 | 瀏覽次數： 從2020年開始，缺芯的話題就沒有停歇，甚至愈演愈烈。芯片之于汽車產業究竟是一種什么樣的存在？它的缺失，究竟會導致車輛上的哪些系統無法制造、哪些功能不能實現？（微信公號：CNWAUTO） 　　 　　在劉慈欣的科幻小說《球狀閃電》中，地球上的芯片被一種神秘力量摧毀，引發大面積災難，三分之一國土的人們處于電力出現前的農業社會里。有讀者不禁發出疑問，如果地球受到類似攻擊導致所有硅基芯片被毀，當代社會會受到什么樣的沖擊？恐怕，網絡癱瘓、通信全斷等書中猜想，或許都將一一實現。 　　 　　確實，當下芯片已經被看作科技產品迭代的風向標，也是開啟未來的關鍵“鑰匙”。一旦芯片缺失，那么帶來的影響是相當嚴重的。 　　 　　現在，這種危機正在肆虐汽車行業。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　據AutoForecastSolutions統計，截至今年8月9日，全球范圍內因芯片短缺導致的汽車減產已達585萬輛。其中中國市場減產112.2萬輛。預計2021年全球汽車減產或將超過700萬輛。而這種影響將持續到明年春天。 　　 　　汽車芯片從未變得如此重要。 　　 　　為什么會造成這種情況？芯片之于汽車產業究竟是一種什么樣的存在？它的缺失，究竟會導致車輛上的哪些系統無法制造、哪些功能不能實現？ 　　 　　汽車上到底需要多少芯片？ 　　 　　按照功能劃分，汽車芯片大致可以分為三類：第一類負責算力和處理，比如用于自動駕駛感知和融合的AI芯片，用于發動機/底盤/車身控制的傳統MCU（電子控制單元）；第二類負責功率轉換，如IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）等功率器件；第三類是傳感類芯片，用于自動駕駛各種雷達，以及氣囊、胎壓檢測等等。 　　 　　而更細化的分類可以分為八個類別：高性能計算芯片（AI芯片/GPU）、微控制器（MCU）、存儲芯片（DRAM/Flash）、CMOS圖像傳感芯片、顯示驅動芯片、模擬芯片（包括無線通訊的功率放大器、音頻放大器、傳感器等）、功率元器件、傳感芯片（壓力、流量、慣性、濕度、紅外等）。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　據測算，平均每輛車搭載半導體約為1600個，這些半導體器件分布于汽車的各個設備與系統，主導它們協同工作的正是汽車芯片，如邏輯計算芯片、存儲芯片、微控制器MCU等。 　　 　　從應用的角度，汽車上小到胎壓監測系統TMPS、攝像頭，大到整車控制器、自動駕駛域控制器，都離不開各式各樣的芯片。可以說汽車的智能化就是芯片的智能化。 　　 　　傳統汽車的芯片數量大約在500~600個左右，隨著自動駕駛、新能源等功能的增加，現在的芯片數量大約在1000~1200個左右了。而一些以智能為主打的車型，則需要的芯片數量更多。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　小鵬汽車創始人何小鵬此前曾表示，小鵬汽車跟中國、海外都在合作，一輛車現在有差不多1700顆芯片。 　　 　　據StrategyAnalytics統計，各級別汽車功能芯片搭載數量都在逐年遞增，目前汽車平均約采用25個功能芯片，一些高端車型已突破100個。而根據博世方面在2019年的預測，如今汽車自動化程度越高，車輛上需要的傳感器就越多，預計在未來五年左右的時間里，每輛汽車平均使用的傳感器數量或將達到40-60個。 　　 　　缺芯潮缺的到底是什么？ 　　 　　從2020年開始，缺芯情況就開始出現，甚至愈演愈烈。到底缺的是什么？ 　　 　　資深電動汽車三電系統和汽車電子工程師朱玉龍告訴記者，事實上，缺芯潮可以分為三個階段。 　　 　　第一階段發生在2020年12月，彼時大眾集團、馬牌輪胎和博世開始從供應鏈短缺的角度首次發布汽車行業缺芯的情況。當時的主要說法是，由于受疫情影響，帶來供需錯配導致的不平衡，汽車生產所需的汽車芯片，尤其是核心部件發動機ECU（電子控制單元）和ESP（車身電子穩定系統）供應短缺，導致全球汽車和零部件生產直接受牽連。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　第二階段則是MCU（微控制單元）芯片的緊缺，這個反映在2月份各個公司的調研報告里面。 　　 　　在汽車電子的各個方面，使用了大量的MCU單片機。由于IC（微型電子器件）小型化和高頻的需求，MCU需要40nm以下的制程，大部分IDM（數據復用設備）都把芯片生產外包給臺積電（TSMC）等代工廠，TMSC生產出貨量約占所有汽車MCU70%的市場份額。由于汽車MCU芯片的市場也是高度集中的，排名前7位的MCU供應商約占需求的98%。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　當時的瓶頸是臺積電，由于汽車業務僅僅占它3%的總收入，這個瓶頸一時半會沒有解決。隨著各國政府還有車企的斡旋，臺積電這塊的瓶頸逐步突破。 　　 　　在這個階段，車企甚至開始了跨MCU平臺的準備和切換，這不僅是從一個供應商轉移到另一個供應商的商務流程，還需要同時調整軟件和硬件等技術部分，難度很高，即使這樣車企也克服困難做完了。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　目前經歷的則是第三階段，由于東南亞疫情的加劇，以馬來西亞為中心的某汽車芯片供應商的工廠，繼關廠停產數周后，再次被當地政府要求關閉部分生產線至8月21日。這直接導致了芯片供應的惡化，并且從原先MCU擴展到核心芯片也出現缺失。 　　 　　芯片制造商停產導致了博世的ESP（車身電子穩定系統）/IPB（駐車制動器）、VCU（整車控制單元）、TCU（變速箱控制單元）等產品的供貨困難，而博世作為全球最大的汽車零部件供應商，其底盤和安全部件的供應缺口，對于全球所有的整車企業來說，都產生了重大的打擊。 　　 　　8月17日，博世中國副總裁徐大全發布了一條朋友圈，表示因為“缺芯”他們壓力也非常大，甚至調侃想帶著領導跳樓。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　馬來西亞疫情影響到底有多大？ 　　 　　博世的停產，主要是由于上游半導體供應商的停擺。那么芯片的生產流程究竟是什么呢？ 　　 　　芯片的生產流程可以分為設計、制造和封測三大環節，很多企業其實只參與其中的某一個環節。比如像華為、高通、聯發科等企業只參與設計環節，臺積電、中芯國際等企業只參與制造環節，日月光、長電科技等企業只參與封測環節。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　所謂封測包括封裝和測試，封裝是指將生產出來的合格晶圓進行切割、焊線、塑封，再為通過加裝“外殼”為芯片提供物理保護并讓芯片電路與外部器件實現電氣連接。而測試顧名思義就是對封裝完畢的芯片成品進行功能和性能測試了。 　　 　　此前芯片短缺的問題，主要集中在前端產能，所以造成的影響有限。但封測產能限制將影響所有汽車芯片，包括傳感器、電源和分立器件。 　　 　　封測的基地主要集中在中國、韓國、日本、新加坡、菲律賓、印度尼西亞、泰國、越南和馬來西亞。在這其中，馬來西亞是全球的封測重地。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　數據顯示，東南亞地區占全球27%的半導體封測產業份額，而馬來西亞全球占比高達13%。2019年，馬來西亞出口了5695億元人民幣的電子產品及相關零部件，占據了該國當年的外貿出口近40%的份額。 　　 　　馬來西亞，也是全球芯片的制造重要基地，全球知名的芯片公司如英特爾、英飛凌、意法半導體、恩智浦、德州儀器、安森美等超過50家半導體均在馬來西亞設置了半導體制造基地。 　　 　　封測產能的降低，將導致汽車芯片公司一再拉長本來已經降低了芯片交期。 　　 　　芯片不能替換嗎？ 　　 　　芯片產能不斷降低，價格卻在不斷提高。此前，特斯拉CEO馬斯克在網絡社交媒體中吐槽：“搶芯片就像搶廁紙。” 　　 　　為什么不能借機替換國產芯片呢？有專家表示，這個短期內恐怕無法實現。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　因為相比于消費芯片及一般工業芯片，汽車芯片的工作環境更為惡劣：溫度范圍可寬至-40℃~155℃、高振動、多粉塵、電磁干擾等。由于涉及人身安全問題，汽車芯片對于可靠性及安全性的要求也更高，一般設計壽命為15年或20萬公里。“車規級”芯片需要經過嚴苛的認證流程，包括可靠性標準AEC-Q100、質量管理標準ISO/TS16949、功能安全標準ISO26262等。 　　 　　而從產能角度來看，建廠導入設備往往需要2年時間。還需要2~3年時間完成車規認證并進入整車廠供應鏈。從實際效果來看，對眼下的芯片短缺危機緩不濟急。所以車規芯片較難通過新建產能迅速提升供給量，主要還是通過現有產能的供需調配。 　　 　　不過面對未來，我國正在努力建立起一個完善的汽車芯片產業創新生態，解決我國汽車行業接下來發展中的短板。國內車企中的比亞迪、上汽以及不少半導體企業已先后入局車規級芯片領域。 　　 　　總說缺芯，到底汽車芯片有什么用？ 　　 　　曾經有英國媒體表示，一旦中國克服了芯片難題，芯片將變得一文不值。

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