中国的汽车芯片到底有什么不同?

09-03 14:32

如今,随着汽车向智能化方向发展,芯片价值越来越明显。据麦肯锡数据显示,2030年国内高级自动驾驶汽车只有L3及以上的半导体规模可达130亿美元。


但是,根据中国汽车技术研究中心的数据,我们国家的自主汽车芯片规模仅占世界的4.5%,汽车芯片对外依赖度高达90%


从整车的角度来看,汽车芯片大致可以分为控制芯片、计算芯片、传感芯片、存储芯片、通信芯片、安全芯片、功率芯片、驱动芯片、电源芯片和模拟芯片十大类。


我们整理汽车芯片。如果不是二极管和三极管,纯电动汽车的平均芯片是437个,混合动力汽车是511个。。八月底,中国汽车芯片产业创新战略联盟副秘书长邹广才在第二十届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛上表示,我国有最好的电源模拟芯片基础。这些芯片在汽车上应用广泛,但价值比例不是很高,因为它们非常便宜,有些甚至低到几毛钱。


邹广才是中国汽车芯片产业创新战略联盟副秘书长


从全球来看,汽车芯片的市场份额主要由几家顶级制造商占据,前十大制造商占全球的70%以上,主要是发达国家的公司。除了占比高,每个企业都会涉足多种类型的汽车芯片产品研发。


这给了我们一个启发。汽车芯片领导应该出现在我国。仅仅专注于某一类芯片是很难在世界上生存的。相应的类别必须扩展。”。


我国芯片面临着“卡脖子”,安全芯片占比最高。


在此之前,邹广刚刚对我国的芯片状况进行了一轮调查。


在市场份额方面,控制芯片高安全性能的MCU产业化比例相对较小,但MCU在其它领域已经被国内取代,整体上车比例达到10%


在计算芯片方面,我国有一些中低算率商品上车,但是高算力商品仍然比较空白,应用比例一般在20%以上。


随着英伟达智驾芯片计算率的不断提高


由于之前基础不错,存储芯片领域总体比例达到25%。


通讯芯片包括4G和5G通讯,导航芯片,CAN /LIN/TSN等,比例在5%-10%之间;


国内功率设备布局较早,总量产比例为15%。他指出,我们国家的IGBT产品比较完善,建议大家下一步多关注碳化硅。


电源芯片有许多产品供应,占10%。;驱动芯片比电源芯片差一点,因为驱动芯片目前能取代进口产品的相对较少。


传感器芯片占比较大,从15%到20%。;而信息安全芯片的数量最大,可达50%


“我国有一个特点。头部车企普遍布局汽车芯片行业,方式多种多样。有的是自主研发,有的是投资,有的是合资”。邹广说,总的来说,大家特别关注控制、计算、功率三个跑道。


对于广泛关注的跑道,邹广才进一步分析。


信息来源:IDC


在MCU方面,他指出,目前仍处于国际巨头垄断状态,特别是英飞凌。国内中低档芯片已经在车身和驾驶舱领域大量上车。然而,在动力底盘和智能驾驶领域,汽车公司在国内量产过程中犹豫不决。虽然进行了大量的测试和验证,但与海外仍有差距。


SOC分为两类,一类是智能驾驶,特斯拉和英伟达领先,后者被广泛使用;另一种是智能舱,高通领先。虽然中国有很多中低算率的商品,但是缺乏高算能力的商品,这是下一个发展方向。


在通讯芯片方面,TSN(时间敏感网络)芯片已逐步上车使用,我国许多汽车公司投资TSN芯片公司;SerDes的进步比TSN快,国内SerDes公司的技术指标已与国外直接对比。"这两种商品在国内发展非常迅速,大家可以关注"。


碳化硅也是一个引人注目的领域。“人们总是说碳化硅的成本太高,良率无法提高”。邹广才说,中国已经进入碳化硅成本下降周期,但与摩尔定律相比,这个周期有点慢。主要问题集中在延伸电影上。延伸电影决定了大部分成本,同时也影响了其良率。


对邹广才来说,IDM公司,既能自行设计,又能自行制造,在行业内肯定有很大的优势。


总的来说,在国内汽车芯片方面,大多数通用IC和元器件供应商普遍存在,资源相对充足,易于替代,周期短,成本相对较低;然而,MCU、国外高端芯片厂商,如智能功率器件、电源管理芯片等,仍然具有“卡脖子”的风险。


探索新技术,芯片行业也想“换道超车”


面临着汽车芯片整体比例不佳的现状,我国也在探索如何追求。


“汽车芯片无法摆脱集成电路产业基础的影响。我国集成电路产业的前提是先进工艺芯片流片薄弱。”因此,邹广才指出,每个人都在讨论如何使用Chiplet(芯片)来满足未来智驾高算力芯片的要求。


Chiplet,俗称芯片,又称小芯片,是一种通过die(裸片)来满足特定功能的die(裸片)。-to-die内部互联技术将多个模块芯片与底层基础芯片封装在一起,形成一个系统芯片,实现IP复用的新形式。可理解为每一个小芯片都用“胶水”粘在一起,形成一个性能更强的大芯片。


D2D分层架构


Chiplet的特点是可以将一些功能独立包装成独立模块,减少单个SOC面积,然后选择相对成熟的工艺进行组合包装。这种方法可以替代产品创新和性能提升,同时可以在一定程度上控制周期和成本。然而,邹广才也指出,Chiplet是一个方向,但是它有自己的问题,即接口协议和可靠性,目前还没有得到汽车规则的验证。


开源结构芯片,也是结合我国产业特点推广的技术方向和领域。


CPU是汽车工业发展的核心技术之一,其结构是芯片产业链与芯片生态的结合,长期以来,只有X86和ARM两种结构,CPU占据了世界芯片的主要市场份额。


开源结构被称为指令集,有望打破“双寡头垄断格局”。它具有开放的特点,非常适合物联网的应用。我国将其与智能联网汽车的发展相结合


中国工程院教授倪光南去年在泰达论坛上表示,新的开源精简指令架构“RISC-V“架构,为我国掌握芯片产业发展的主导地位提供了机遇。


RISC-V,第五代中文名称是精简指令集(Reduced Instruction Set Computing),它是一种基于简化指令集原则的开源指令集结构。



我们所说的指令,顾名思义,就是给芯片下任务。。处理器是一个芯片,但是芯片不会自己工作,所以人们需要告诉它应该做什么。比如“告诉芯片下一个操作做乘法”,也就是一个指令,一个芯片指令的收集叫做指令集。


这是一个更新的指令集,RISC-V型结构具有一定的优势。举例来说,它具有更先进的结构,更广泛的应用,更经济的成本,更高的生命力。


在倪光南看来,RISC-V在我国的发展有三个独特的优势。


第一,符合我国科技自立自强发展战略,促进全球科技创新。 在CPU市场上,X86和ARM一直是垄断CPU市场的红利,整个芯片行业一直处于高垄断趋势,开源RISC-V的出现打破了垄断,为世界芯片产业的发展提供了强大的推动力,相关生态环境也在快速发展和完善。


其次,中国的超大规模市场是培养未来新一代信息技术的沃土。此外,中国是世界上最大的工程师培训摇篮,人才优势为技术发展和创新提供了必要条件。


但是邹广才也说,“RSIC-V在开发过程中具有碎片化的特点。最近,RSIC-V汽车芯片产品已经出来,但需要一个上车验证的过程。”。


芯片公司要做好长期战斗的准备。


尽管面临许多不确定性,邹广才认为,我国汽车芯片产业长期向好,但就像新能源产业的发展一样,中间难免会出现限制性的短板和情况的起伏。


举例来说,在产品研发方面,IP/EDA、车辆规定流片工艺(良率) 先进的工艺),以及高安全场景的应用还存在不足。与此同时,中国有很多汽车芯片公司,市场需求很难保证这些公司能够健康发展。未来三年,会有一个适者生存的过程。坚持10年以上应该是每个企业做汽车芯片必须有的决心。


2023年EDA领域各企业市场份额情况


与此同时,邹广才指出,汽车和芯片结合的趋势越来越明显,尤其是在打破传统分工的过程中。汽车行业的传统分工是全车车辆管理、Tier1控制器和芯片管理自己。但是现在大部分汽车厂商都是自己开发芯片,或者指定Tier1选择一些芯片,会打破分工,最直接的影响就是压缩了Tier1的生存空间,主要是开发权,尤其是成本控制。未来如何理清新机制,需要行业上下游合作回答。


邹广才强调,我国汽车芯片产业链的基础阶段仍然相对薄弱,这与集成电路产业的基础密切相关。可以理解为,中国目前正在快速发展产品设计、开发和集成,包括检测。但是IP/EDA、在这些方面,汽车规级工艺与国外仍有较大差距。


“最近国内很多流片厂都上线了,很多流片厂在其规划中都有汽车芯片的行业规划,但大部分都是在第二、第三阶段进行建设。因为很多企业先考虑运营,先用消费电子盘活运营,再考虑汽车芯片的问题”。在邹广才看来,估计从建设到真正能拿出商品和服务行业需要四五年的时间。“所以我们可能要熬一段时间。但我相信,四五年后,我们的汽车芯片流片产能将会上升。”。


对于上述情况,他对行业提出了一些建议。


第一,要明确我国汽车芯片产业未来的发展愿景。我们认为,未来五到十五年,我们国内的芯片产品一定会系列化,中高端的应用和布局也会有所不同。。高档产品的水平必须达到世界先进水平,中低档融入国际大循环,争取良好的发展生态。


在邹广才看来,我们的汽车芯片行业不可能完全封闭。我们必须与国际产业链融合合作,形成一些汽车芯片产品的成本和产业链优势,并获得国际认可和应用。这意味着有很多工作要做,包括产业链、产业格局、生态系统和协同发展。


第二,回归产业发展本身以产品为核心。在使用芯片时,汽车制造商首先考虑“价格、性能和可靠性”,这是芯片企业的核心竞争力,而不是最先进的技术,同时注重质量稳定和供应稳定。


他希望芯片公司尽可能避免同质化竞争。虽然这很难,但我希望每个人都能找到自己的路。芯片公司联合汽车公司进行产品定义研究,多关注高端、特色、创新产品的开发,建立长期竞争力。


最后,他建议建立一个完整的生态,这是处理良好可持续发展的基础。“国产芯片上车绝对不是一个简单的技术问题,而是一个行业问题,尤其是对生态的考验。从设计、制造、封装测试、标准、测试认证、电子控制器开发、全车认证等方面,我们需要上下游共同努力,共担风险,共享利润。”。


本文来自微信微信官方账号“赛博汽车”(ID:Cyber-car),作者:章波澜,编辑:邱邈俊,36氪经授权发布。


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