“中國整車商明明已經預料到了一場危機，卻只是發(fā)了一封郵件。”
2021年，對愈演愈烈的芯片短缺危機，有主機廠抱怨：明明已在大半年前郵件告知博世和大陸要備貨，但是他們沒聽，于是危機爆發(fā)了。但面對主機廠的無理控訴與甩鍋，某一級供應商高層做出了開頭的回應。
還有一組令人汗顏的對話：焦慮于芯片供應，汽車主機廠詰問芯片廠為什么不上夜班來增加產量。而實際上，晶圓廠一天24小時根本不會停，夜班一直在上。
兩個細節(jié)，反映出車企對芯片領域的陌生，以及此前的不重視。
不過，作為OEM對處于tier2的芯片不夠了解倒還有情可原。最為關鍵的是，整個中國汽車芯片受制于人的窘境，在這輪芯片荒中被暴露得淋漓盡致。
比如第一波缺芯缺的最嚴重的車規(guī)級MCU，中國企業(yè)幾乎是集體缺席。
根據(jù)StrategyAnalysis數(shù)據(jù)，2020年，瑞薩電子、恩智浦、英飛凌、賽普拉斯、德州儀器、微芯科技、意法半導體等海外廠商的車規(guī)級MCU市占率達到98%。
也就是說，我國車規(guī)級MCU國產化率只有2%左右。
但原中國汽車工業(yè)協(xié)會副會長董揚曾說過，缺芯局面的形成有其客觀原因：
“全世界的芯片都是集中在少數(shù)國家設計、生產，供應全世界，供應各行業(yè)應用。中國目前芯片主要依賴進口，并不是汽車行業(yè)或芯片行業(yè)做錯了什么。這種情況是歷史形成的，是世界經濟發(fā)展狀況所決定的。”
而且，對整個中國芯片產業(yè)來說積極的一面是，受美國限令以及缺芯危機影響，中國車企為了應對不確定的未來，采購國內芯片的意愿進一步加強，本土芯片公司也有了施展拳腳的機會。
“汽車行業(yè)很保守，不愿意用新的供應商的產品，更別說你是創(chuàng)業(yè)公司了。不過我覺得這一波給本土汽車芯片企業(yè)的機會是很明顯的。以前連機會都沒有。”黑芝麻智能首席市場營銷官楊宇欣這樣描述現(xiàn)在的形勢。
近幾年，無數(shù)芯片創(chuàng)業(yè)者瞅準機會火速入場。壁仞、摩爾線程等主攻云端芯片的創(chuàng)業(yè)公司都在2019年下半年即芯片禁令發(fā)布后開始籌備。
而一些在過去幾年經歷了無數(shù)個艱難時刻的車規(guī)芯片先行者，也突然之間見到了春暖花開，如比亞迪、中車時代。
本篇文章將梳理幾個問題：
1、車規(guī)級IGBT如何成為第一個“跑”出來的芯片大類？
2、為什么我國車規(guī)級MCU國產化率那么低？
3、地平線、黑芝麻等國產SoC芯片廠商在超車路上，最大的風險是什么？
NO.1
[IGBT：三巨頭突圍]
車規(guī)級芯片當中，IGBT算是本土企業(yè)最早取得突破的一個大類。
汽車芯片的大致分類：
MCU負責車輛控制，IGBT等功率半導體負責功率轉換的功率半導體。這兩類芯片是燃油車以及電動車上數(shù)量最多的芯片。
SoC：大算力系統(tǒng)級芯片，一般負責汽車智能相關的功能。如今車企軍備競賽比拼的自動駕駛芯片、智能座艙芯片以及云端芯片，都是此類。
此外，還有傳感器、模擬芯片、存儲芯片等等。
突破的開端始于兩場收購。
2008年，王傳福宣布比亞迪以1.7億元收購寧波中緯半導體公司；
同樣是在2008年，“國資派”中車時代利用金融危機，以大約一億元收購了股價重挫的丹尼克斯——一家掌握IGBT關鍵技術的英國大功率半導體企業(yè)。
其實20世紀末期，全球IGBT芯片產業(yè)角逐激烈，IGBT角斗場上最為重磅的兩位玩家是德國和日本。中國玩家完全是被國際競爭者隔絕在外的。
1999年，西門子將半導體部門拋售，后改名為英飛凌。用時四年，英飛凌的第六代IGBT承受工作電壓水平從之前的4500V提高到6500V，全球市占率超過一半，占據(jù)絕對領先地位。
英飛凌的產品可以覆蓋到整個工業(yè)領域，另外兩個頭部競爭者三菱和富士則更多在傳統(tǒng)的工業(yè)應用上出現(xiàn)，在日系主機廠里也有較高的占比。
在德日玩家的穩(wěn)定供應下，中國主機廠沒有耐心和動力去驗證國產IGBT。因為在車規(guī)級領域，IGBT最難的坎是車規(guī)級驗證，而車規(guī)級驗證周期又很長。
不過盡管如此，在市場沒有強需求、驗證周期又相當冗長的情況下，依然有本土企業(yè)提早做了布局，其中就包括比亞迪、中車時代以及斯達半導。
但由于對相關技術“兩眼一抹黑”，比亞迪與中車時代只能選擇收購。
比亞迪收購寧波中緯后，市場一片嘩然，因為寧波中緯半導體是寧波市政府白白投了30億的失敗項目。當時文章對于比亞迪的報道，無一不是質疑與不解。
直到2009年，比亞迪IGBT1.0橫空出世，讓中國在IGBT技術上實現(xiàn)了從零到一的突破，人們才明白王傳福收購寧波中緯半導體不是心血來潮。
緊接著，比亞迪推出了IGBT2.0和IGBT2.5，雖然在當時都未激起太大的漣漪，但這只是比亞迪實現(xiàn)自產IGBT芯片的初步嘗試，往后更新的芯片搭配比亞迪自產的新能源車，讓比亞迪迎來了屬于它的春天。
由于在新能源車中對于電力控制需求的大幅增加，功率半導體特別是IGBT作為調節(jié)電路中電流電壓的元器件，變得越來越常見。
在燃油車中，功率半導體的價值含量排名在MCU之后，為21%。但在純電動車身上，功率半導體價值占比升至最高，為55%。
在純電動車中，功率半導體的價值占比最高
跟比亞迪不同，中車時代布局IGBT的初衷并不為造車，而是為了造高鐵。
當時，一個指甲蓋大小的IGBT，中國每年都要用掉將近10萬只，進口IGBT芯片的金額更是高達12億元之多。
更關鍵的是，一個芯片模組就高達1萬元，并且產品交貨周期很長，根本無法滿足中國高速發(fā)展的高鐵建設規(guī)模。
為了更好地實現(xiàn)中國高鐵自主建造，時任中車株洲研究所董事長的丁榮軍力排眾議，提出基于丹尼克斯的技術充分吸收IGBT的創(chuàng)新發(fā)展成果，果斷拍板建設8英寸IGBT生產線。
2014年5月，世界第二條8英寸IGBT芯片生產線在丁榮軍的帶領下成功建成投產投產。
此外，國內IGBT三巨頭中的另一個——斯達半導崛起也跟一個靈魂人物有關。
沈華，麻省理工學院電子材料博士，一畢業(yè)就加入了西門子微電子部門，后因業(yè)務分拆跟隨部門來到英飛凌。
因關注到了中國半導體行業(yè)的空白現(xiàn)狀，2005年，沈華決定組建屬于自己的公司，即斯達半導。
一年后，國家科技部宣布將IGBT的研制列為七大課題之一，投入巨資集中研發(fā)。站在風口的斯達半導，2008年獲得了國家發(fā)改委800萬元和工信部100萬元的項目資金資助。
斯達半導一開始選擇了從組裝IGBT模塊入手，沈華擁有良好的渠道關系，加上斯達的高管們對國外同行的狀況了如指掌，又與國內客戶近距離溝通的機會，使得斯達在國內客戶需求和供貨速度上都展現(xiàn)了較大的優(yōu)勢。
IGBT生產線建立后，這三家都順利拿下了主機廠的單子。
比亞迪從2015年開始自供，同時給外部商用車供貨；中車時代于2017年切入車規(guī)級IGBT，拿下了東風、一汽、長安等幾個同屬國資派的客戶；斯達半導的主機廠客戶分布最廣，包括奇瑞、江淮、長安、上汽、廣汽本田、江淮大眾等國內整車廠，也包括雷諾、通用等海外客戶。
就在中國IGBT廠商努力前進追趕國外IGBT技術的時候，針對電動車的補貼政策的發(fā)布像是一劑催化劑，打開了中國新能源車的發(fā)展歷程，也進一步加速了中國的IGBT事業(yè)。
在新能源車需求不斷上漲的助推下，2019年，汽車產業(yè)里國產IGBT的市場份額已經超過30%。
今年一季度，汽車產業(yè)里國產IGBT的市場份額占據(jù)了40%。
裝機量最大的IGBT模塊仍來自英飛凌，出貨量達到25.3萬套，第2名和第3名則是本土的斯達半導和比亞迪半導體，分別是18.2萬套和16.1萬套，從中車時代拆分出來的時代電氣其出貨量也達到了10萬套。
這三家之外，如今華潤微、揚杰科技、芯派科技、西安中車永電、威海新佳、芯聚能半導體等企業(yè)也在積極籌備其車規(guī)IGBT產品線中。
NO.2
[車規(guī)級MCU：艱難的開始]
首先碰車規(guī)級MCU這個燙手香芋的，不是MCU廠商，又是對半導體懷有遠大夢想的比亞迪。
王傳福曾說過，如果他沒有造車，就會去造半導體。事實上比亞迪在2003年就組建了汽車半導體事業(yè)部開始攻克MCU。跟王傳福宣布造車的時間是同一年。
用時十幾年，2018年，比亞迪終于推出了第一代8位車規(guī)級MCU芯片。隨后在2019年，比亞迪的第一代32位車規(guī)級MCU芯片成功搭載在了旗下的全系車型上。
2019年可以說是國產車規(guī)級MCU槍聲打響的年份。
成立于2012年的名叫芯旺微的上海公司雖很早就瞄準汽車電子方向，也是到2019年才將車規(guī)級MCU推向汽車市場。同年實現(xiàn)了汽車前裝產品的量產，并發(fā)布32位汽車級MCU。
車用MCU主要有8位、16位和32位等各類型產品，位數(shù)越多越復雜，處理能力越強；8位MCU主要用在汽車風扇、雨刷、天窗、車窗、座椅等低端階功能控制，32位MCU主要用于整車控制、智能儀表、多媒體信息系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、輔助駕駛等高端功能控制。
跟在比亞迪和芯旺微之后的，是本土的地圖廠商四維圖新。
2016年，四維圖新瞅準了汽車智能化的機會，擬38.75億收購聯(lián)發(fā)科旗下汽車電子部門杰發(fā)科技。
但很快，跨界入局的四維圖新便體會到了做MCU的艱辛。
2018年，杰發(fā)科技的利潤僅達到承諾的65%，隨后兩年收入從5億降至3億，財報在分析了一番外部因素后，表示“芯片研發(fā)投入比預期要高，研發(fā)周期較預期略長。”
今年8月，杰發(fā)科技在武漢一論壇上展示了其車規(guī)級MCU產品——AC7840x系列，宣告產品成功量產。
實際上除了少數(shù)幾個積極分子，對于車規(guī)級產品，大部分MCU廠商都更愿意按兵不動。
MCU之于汽車的重要性宛如人體的神經細胞——一輛車需要用到數(shù)十到上百枚MCU，用于車身、底盤、動力系統(tǒng)、智能系統(tǒng)以及娛樂系統(tǒng)的控制，一旦缺了其中關鍵的一枚，汽車就不完整。
都知道MCU的重要，但由于車規(guī)級MCU相較通用MCU芯片有更高的設計門檻，且驗證時間長、風險高、回報低，所以，盡管國內做MCU的公司有上百家，但大多對車規(guī)級MCU敬而遠之。
比如，活躍在工業(yè)和消費電子領域的兆易創(chuàng)新，作為國內MCU的龍頭，2020年兆易創(chuàng)新的MCU出貨量有2億顆左右。然而，它直到今年9月，才成功量產車規(guī)級MCU產品。
芯片廠商的謹慎，除了考慮到車規(guī)級MCU產品是門高風險生意之外，芯片廠商融資來之不易也是一個重要原因。
2015年前后，國內市場上基本所有的熱錢都集中在互聯(lián)網(wǎng)領域，芯片半導體是投資圈的“冷門項目”，而MCU更是冷門中的冷門。
總之，在2021年之前，MCU市場是一個總量不大、毛利較低、需求增長平緩、格局相對穩(wěn)固的細分市場。普遍不被資本看好。
2020年，MCU的價格已連年下降，最低時平均價格逼近0.6美元一顆，當年汽車MCU市場規(guī)模為65億美元，僅占全球半導體市場規(guī)模的1.5%?？偭枯^小的同時，MCU的毛利率也不算高，即使是行業(yè)龍頭瑞薩，毛利率也才47%。
相比之下，以移動處理器為主業(yè)的高通，手機SoC銷售均價高達20-30美元，2020年毛利率則超過66%，一個季度的營業(yè)額就力壓汽車MCU行業(yè)一整年業(yè)績。
這很大程度解釋了，我國的車規(guī)級MCU為什么直到2021年也仍是傍人籬落的狀態(tài)。
像文章開頭說的，2020年，國產車規(guī)級MCU的市占率僅有2%。中信證券一份研報顯示，動力系統(tǒng)、底盤控制和ADAS等功能芯片的主要供給商仍是國外企業(yè)。
顯然相比IGBT，國產車規(guī)級MCU要取得份額突破明顯還有很長一段路要走。
NO.3
[SoC的反擊，升級要先打怪]
2015年，科學家余凱在百度IDL（深度學習研究院）調整前選擇出走。跟大多數(shù)離開百度轉投“L4級無人車商業(yè)化”的技術大牛不一樣，余凱一直覬覦著“以色列巨頭Mobileye占領的自動駕駛芯片市場”。
同年，他創(chuàng)立了邊緣人工智能芯片及解決方案公司——地平線。
在經歷了6年的沉淀，地平線在2021年這個國際環(huán)境發(fā)生重大變化的時間節(jié)點，等來了自己成立以來的高光時刻：把十幾萬塊小芯片塞進長安、上汽、長城及奇瑞的車座。
除了地平線，以黑芝麻、華為、芯馳科技為代表的新興芯片科技公司也正憑借AI算法優(yōu)勢，積極切入這一汽車SoC芯片藍海市場。
智能座艙和自動駕駛對汽車的智能架構和算法算力，帶來了數(shù)量級的提升需要，以MCU為主的汽車芯片無法滿足這些需求，算力更強的SoC芯片由此出現(xiàn)。
目前智能汽車“軍備競賽”中比拼的自動駕駛AI芯片、座艙芯片，以及前段時間因美國限令備受關注的云端訓練芯片，都屬于SoC芯片。
如果說MCU和IGBT的設計制造產業(yè)鏈已經非常成熟，后來者想要超車很困難，那么當汽車趨于智能化，SoC芯片（系統(tǒng)級芯片）領域提供了更多新的機會。
這就類似新能源車時代，中國車企超車的機會要大于燃油車時代。地平線、黑芝麻等，相當于是汽車芯片領域的“新勢力”。
其實目前的Soc市場，Mobileye、英偉達、特斯拉、高通這些海外廠商依然是主力。相關產品已在中高端和新勢力車型中廣泛應用。
但在國內智能駕駛技術發(fā)展的大勢下，加之美國限令的壓力，國內的AI芯片公司得到了越來越多的機會。
楊欣宇甚至認為，“中美兩國未來會成為主要的大算力芯片博弈方。”
不過，就目前來看，即使未來能夠和美方的企業(yè)正面博弈，現(xiàn)在也還有重重關隘等待被突破。
有券商認為，在芯片性能方面如地平線、黑芝麻擁有快速追趕算力的能力，但產能無法保證，這是阻擋自動駕駛芯片公司發(fā)展的巨大瓶頸。
其實，不管是國產汽車MCU，還是國產SoC芯片，它們面臨的，是和國內消費電子高端芯片相似的窘境——掌握制造技術的關鍵企業(yè)都不在大陸，而同時掌握了眾多核心技術的美國又頻頻施壓。
今年8月，英偉達稱被美國政府要求限制向中國出口兩款云端AI芯片A100和H100。
這一禁令出臺后，本土人工智能芯片初創(chuàng)公司壁仞科技隨后發(fā)布首款通用GPU芯片BR100，創(chuàng)下全球算力紀錄，在性能方面是英偉達A100芯片的3倍，達到了每秒1萬億次計算。
當時，不少人認為這款產品有望平替英偉達A100。
但反轉的是，考慮到美國“芯片法案”的要求，臺積電決定暫停為中國新創(chuàng)公司壁仞科技生產先進芯片，以確保符合美國新法規(guī)。
壁仞科技這款產品最終被叫停了。據(jù)臺灣自由財經媒體報道，遭到臺積電暫停供貨的上海壁仞智能科技受到重創(chuàng)，傳出將裁員三分之一。
為了打破汽車產業(yè)的困局，中國芯片制造商也在做出行動：
2021年芯片短缺后，中芯國際投資45億美元擴產，其中大多數(shù)都投向了成熟制程，華虹亦開啟擴產進程。
有券商因此判斷，國內車規(guī)級芯片產線有望得以擴張。
不過今年5月中旬，外媒報道美國有意進一步擴大半導體設備禁令，中芯國際與華虹赫然在列，也讓這場芯片“國產替代”運動顯得更有難度。
NO.4
[最后說說：車企躬身入局]
大概是因為在這輪“芯荒”中吃盡了苦頭，國內也車企開始大規(guī)模向芯片行業(yè)縱向投資。
2021年開始，北汽、上汽、東風、吉利、長城等傳統(tǒng)車企相繼布局芯片，或是投資芯企，或與芯企成立合資公司，作覆蓋IGBT功率器件、SoC芯片等多個領域。
“蔚小理”則致敬特斯拉，直接自研AI芯片。
據(jù)透露，目前蔚來已組建近300人的芯片團隊，同時研發(fā)自動駕駛芯片和激光雷達芯片；小鵬的芯片團隊也已接近200人，目前正在開發(fā)對標特斯拉FSD的大算力自動駕駛芯片。今年初，理想汽車擴招了芯片團隊，現(xiàn)已有數(shù)十人，尚處于早期調研階段。
有業(yè)內人士指出，如果要建立起一個新的國產汽車芯片供應鏈，車企的供應鏈管理僅僅穿透至芯片企業(yè)可能并不夠，還要進一步往芯片IP與芯片制造延伸。
華為在2018年之后的舉動，已經留下了可以參照的先例：在下游，華為選擇加碼先進封裝，繞開先進制程來解決芯片制造問題。
當然，解決芯片制造的問題，靠車企獨木難支。國內汽車芯片需要多個強有力的角色，才能將本土供應鏈串聯(lián)起來。
