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電動(dòng)車爆發(fā),半導(dǎo)體準(zhǔn)備好了嗎? 2021-11-03 12:23:50  來(lái)源:36氪

近日,特斯拉實(shí)現(xiàn)三大突破:訂單業(yè)內(nèi)稱雄,市值問(wèn)鼎萬(wàn)億,股價(jià)突破千元。

據(jù)報(bào)道,全球最大的汽車租賃公司之一Hertz Global日前向特斯拉訂購(gòu)10萬(wàn)輛電動(dòng)汽車,訂單金額高達(dá)42億美元,一舉成為電動(dòng)汽車有史以來(lái)最大一筆交易,并鎖定了特斯拉約10%的年產(chǎn)能。此外,特斯拉三季度在華收入31.13億美元,同比大增78.5%。特斯拉Model 3成為9月份歐洲新車銷量第一的全電動(dòng)汽車。

回看國(guó)內(nèi)市場(chǎng),中國(guó)電子商會(huì)智能電動(dòng)汽車專委會(huì)發(fā)布的“2021年三季度新能源乘用車終端銷售銷量數(shù)據(jù)”報(bào)告顯示,當(dāng)季乘用車終端汽車市場(chǎng)出現(xiàn)兩極分化走勢(shì),新能源乘用車增量明顯,今年前三季度,我國(guó)新能源汽車前三季度產(chǎn)銷分別完成216.6萬(wàn)輛和215.7萬(wàn)輛,同比分別增長(zhǎng)了1.8和1.9倍。預(yù)計(jì)2021年純電動(dòng)乘用車終端銷量將超過(guò)200萬(wàn)輛,占比將超過(guò)10%。

同時(shí),結(jié)合世界各國(guó)給出的禁售燃油車時(shí)間表:

來(lái)源:ST公開(kāi)信息整理

這些數(shù)據(jù)無(wú)一例外都表明了電動(dòng)汽車市場(chǎng)正在呈現(xiàn)出“爆發(fā)式增長(zhǎng)”的態(tài)勢(shì)。同時(shí),電動(dòng)汽車火爆的背后,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈無(wú)疑也將獲得更多的機(jī)會(huì)和更廣闊的市場(chǎng)空間。

據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示,,每輛傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車需要500-600顆芯片,而到了新能源汽車時(shí)代,單車芯片用量升至1000-2000顆。同時(shí)隨著新能源汽車的起量,對(duì)于半導(dǎo)體芯片的需求與日俱增,2020年,車用芯片市場(chǎng)達(dá)到439億顆的市場(chǎng)規(guī)模(市場(chǎng)價(jià)值約339億美元),預(yù)計(jì)到2026年將達(dá)到903億顆(市場(chǎng)規(guī)模約655億美元)。

數(shù)據(jù)來(lái)源:中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì);圖源:ST

在巨大的市場(chǎng)前景和增長(zhǎng)趨勢(shì)下,追溯產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,智能電動(dòng)汽車硬件的三個(gè)基本要素為電芯、功率芯片和高算力芯片,這是三根最基本的柱子。

順著這個(gè)思路,本文圍繞當(dāng)下比較火熱的SiC功率器件以及車載高算力AI芯片做一些探討,在電動(dòng)汽車爆發(fā)的趨勢(shì)下,半導(dǎo)體芯片行業(yè)是否做好了準(zhǔn)備。

碳化硅需求爆發(fā)

眾所周知,電動(dòng)汽車的電驅(qū)動(dòng)主要由電機(jī)、減速器和控制器三部分組成,電機(jī)中最關(guān)鍵的是電機(jī)控制器,而電機(jī)控制器中最核心的是IGBT功率控制模塊,IGBT可以理解為一個(gè)用來(lái)掌控電能的開(kāi)關(guān),電能的轉(zhuǎn)化輸出等控制都通過(guò)它,其成本約占據(jù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一半,屬于第二代功率半導(dǎo)體器件。

而比IGBT性能更領(lǐng)先的第三代技術(shù)便是碳化硅(SiC),SiC是一個(gè)比IGBT更先進(jìn)的控制器芯片,能夠承受更大范圍的電壓、更大的電流,且體積更小、開(kāi)關(guān)損耗更低,省電的同時(shí)工作頻率也更高,能夠滿足高性能等全方面的需求。

《Silicon Carbide in the UK Electric Vehicles andBeyond》:SiC與電池和電機(jī)功率的關(guān)系

在SiC車用市場(chǎng),特斯拉是無(wú)人不知,無(wú)人不曉,有說(shuō)法稱SiC是特斯拉成名的關(guān)鍵。2018年,特斯拉在Model 3的前后電機(jī)控制器都使用了SiC模塊,成為了第一個(gè)吃螃蟹的人,一舉點(diǎn)醒了芯片市場(chǎng),促使芯片產(chǎn)業(yè)將芯片材料由硅轉(zhuǎn)向SiC。

此外,特斯拉發(fā)布的Model S Plaid也采用了SiC MOSFET。據(jù)業(yè)內(nèi)人士表示,SiC將逆變器減重57%,將電池續(xù)航提升了6%以上,助力ModelS Plaid速度超越了布加迪。成本方面,有業(yè)內(nèi)人士表示,特斯拉的SiC模塊成本已與硅基IGBT相差無(wú)幾,采用SiC的整車成本可以從電池、汽車空間以及散熱系統(tǒng)等方面降低2000美元。

有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),預(yù)計(jì)今年將有100萬(wàn)輛以上的電動(dòng)汽車采用SiC的主逆變器。而特斯拉未來(lái)兩年的需求就將吃掉現(xiàn)有全球產(chǎn)能,業(yè)內(nèi)從今年早些時(shí)候開(kāi)始,就已經(jīng)掀起了一波洶涌的投資浪潮。

按照估算,今年預(yù)計(jì)有101.1萬(wàn)臺(tái)純電動(dòng)汽車采用了SiC的主逆變器,整體的規(guī)模主要是跟著特斯拉的需求在擴(kuò)大規(guī)模。同時(shí),以特斯拉Model3、比亞迪漢為代表的車型在逆變器中采用SiC功率模塊只是車用SiC器件的起步,未來(lái)隨著SiC在車載充電器、DC/DC轉(zhuǎn)換以及充電樁中滲透率提升,市場(chǎng)空間有望快速擴(kuò)大。

Wolfspeed表示,預(yù)計(jì)到2022年,SiC在電動(dòng)車用市場(chǎng)空間將快速增長(zhǎng)到24億美元,是2017年車用SiC整體收入(700萬(wàn)美元)的300多倍;羅姆測(cè)算,到2026年幾乎所有搭載800V動(dòng)力電池的車型采用SiC方案都將更具成本優(yōu)勢(shì)。

在SiC領(lǐng)域,Wolfspeed是行業(yè)引領(lǐng)者。據(jù)日本東京研究公司Patent Result專利統(tǒng)計(jì)顯示,涉足SiC半導(dǎo)體基板的美國(guó)科銳(Cree,即現(xiàn)在的Wolfspeed)排在首位,第2~5位則都是日本企業(yè):羅姆、住友電工、三菱電機(jī)、電裝。

圖源:日經(jīng)中文網(wǎng)

縱觀全球SiC產(chǎn)業(yè)格局,當(dāng)下SiC市場(chǎng)主要由歐美日把持。具備成熟SiC底材生成能力的供應(yīng)商都被國(guó)際半導(dǎo)體生產(chǎn)商所掌控,包括Wolfspeed、SiCrystal、NORSTEL等,國(guó)外半導(dǎo)體廠商掌握著SiC底材的定價(jià)權(quán);歐洲以晶片、SiC器件和制造為主,代表公司有英飛凌、意法半導(dǎo)體等;日本在設(shè)備和模塊方面較具優(yōu)勢(shì),典型企業(yè)有羅姆、三菱電機(jī)、富士電機(jī)等。這些實(shí)力較為雄厚的SiC大廠成為車廠所依賴的對(duì)象。

從全球幾大SiC大廠的發(fā)展戰(zhàn)略來(lái)看,ST最早量產(chǎn)并大量應(yīng)用于特斯拉,并用較低的價(jià)格搶占市場(chǎng)份額,以達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì),其2019年收購(gòu)Norstel,向上垂直整合發(fā)展,且在向8英寸過(guò)度。與此同時(shí),Wolfspeed和羅姆也通過(guò)向下垂直整合的方式推動(dòng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā),并向8英寸過(guò)渡以達(dá)到器件級(jí)別的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力;而英飛凌則是遵循12英寸硅基IGBT和SiC雙輪發(fā)展,在封裝上有規(guī)模價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

此外,還包括一些Tier1廠商和主機(jī)廠也在布局參與第一梯隊(duì)的競(jìng)爭(zhēng)。博世、大陸等Tier 1廠商都紛紛推出了電驅(qū)動(dòng)模塊,且部分已經(jīng)量產(chǎn)落地,憑借自身在機(jī)械制造領(lǐng)域的深厚經(jīng)驗(yàn),在電機(jī)、減速器領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)較為明顯。同時(shí),在主機(jī)廠布局方面,芯聚能半導(dǎo)體總裁周曉陽(yáng)表示,吉利汽車、大眾及比亞迪等企業(yè)布局OBC領(lǐng)域,特斯拉、豐田、本田、比亞迪,吉利及蔚來(lái)等企業(yè)積極布局主驅(qū),而DC-DC領(lǐng)域主要有特斯拉、吉利汽車、比亞迪等公司。由于行業(yè)發(fā)展很快,目前這個(gè)領(lǐng)域會(huì)有越來(lái)越多的玩家進(jìn)入。

而國(guó)內(nèi)的一些SiC企業(yè)也開(kāi)始加入這個(gè)行列,漸漸分得一杯羹。襯底領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)較為領(lǐng)先的企業(yè)有天科合達(dá)、山東天岳等,根據(jù)CASA統(tǒng)計(jì),2020年上半年兩家SiC襯底合計(jì)市占率市占率達(dá)到7.9%;外延領(lǐng)域國(guó)內(nèi)較領(lǐng)先的企業(yè)有瀚天天成、東莞天域等;器件設(shè)計(jì)方面,國(guó)內(nèi)泰科天潤(rùn)、斯達(dá)半導(dǎo)、中車時(shí)代、基本半導(dǎo)體等也在加快SiC器件研發(fā)及擴(kuò)產(chǎn)。

此外,三安光電在底材生成、模塊設(shè)計(jì)和封裝環(huán)節(jié)具備了一定的能力,是國(guó)內(nèi)少有的形成SiC垂直產(chǎn)業(yè)鏈布局的廠商,目前已完成650V和1200V SiC器件的布局。三安光電在長(zhǎng)沙投資160億于SiC等化合物三代半垂直產(chǎn)業(yè)鏈,資本開(kāi)支力度遠(yuǎn)超國(guó)外廠商,并且還通過(guò)收并購(gòu)等操作向襯底等上游延伸。目前,公司完成SiC器件產(chǎn)品線的覆蓋,但距離世界一流水平還有一定差距。

整體來(lái)看,目前國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)鏈在各環(huán)節(jié)仍有一定差距。國(guó)外襯底正從6英寸向8英寸轉(zhuǎn)移,國(guó)內(nèi)仍處于4英寸至6英寸過(guò)渡階段;國(guó)內(nèi)外延質(zhì)量較國(guó)外仍有提升空間;SiC二極管國(guó)內(nèi)外發(fā)展均較成熟,但國(guó)內(nèi)MOSFET進(jìn)度較緩;封裝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率低;國(guó)內(nèi) SiC車規(guī)級(jí)產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)欠缺;僅少數(shù)領(lǐng)域應(yīng)用開(kāi)始滲透,未來(lái)批量應(yīng)用空間更大。

技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的升級(jí)機(jī)遇期往往千載難逢,國(guó)產(chǎn)企業(yè)肯定不會(huì)放過(guò)這個(gè)機(jī)會(huì)。對(duì)電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)講,特斯拉用SiC在前,400V電池系統(tǒng)的技術(shù)和市場(chǎng)紅利被特斯拉贏者通吃。如果國(guó)產(chǎn)電動(dòng)車品牌再去深度耕耘400V平臺(tái),將會(huì)長(zhǎng)期在品牌定位、快充和整車技術(shù)上被特斯拉壓制。

國(guó)產(chǎn)電動(dòng)車品牌要做出絕對(duì)優(yōu)勢(shì),只能主動(dòng)尋求差異化,另辟蹊徑,大刀闊斧的快速占領(lǐng)800V電池系統(tǒng)的品牌記憶、超級(jí)快充、整車技術(shù)和市場(chǎng)定位高地,才能在超級(jí)快充和整車效率上超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。電池走800V系統(tǒng),主驅(qū)走SiC路線,能把國(guó)產(chǎn)電池電機(jī)和國(guó)產(chǎn)SiC功率芯片串起來(lái),同時(shí)快速拉通國(guó)內(nèi)SiC技術(shù)和供應(yīng)資源,能走出具有優(yōu)勢(shì)的中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)之路。

盡管目前800V對(duì)于整體的絕緣提出了挑戰(zhàn),但其已經(jīng)成為了一個(gè)高端車挑戰(zhàn)的平臺(tái),相比400V的主要優(yōu)勢(shì)來(lái)自于高功率下的效率差異和快充差異。據(jù)了解,目前開(kāi)發(fā)大功率快充在新造車?yán)顺崩锾幵谝粋€(gè)加速狀態(tài),在800V和未來(lái)1200V版本的高壓電芯當(dāng)中,SiC將大顯身手,2023年基本是市場(chǎng)大爆發(fā)的狀態(tài)。

另外,單晶尺寸的增加往往會(huì)伴隨結(jié)晶質(zhì)量的下降,SiC襯底從1-8英寸不等,主流尺寸為4~6英寸。尺寸越大,生產(chǎn)效率越高,但生產(chǎn)品質(zhì)越難控制,因此目前6英寸主要用于二極管,4英寸主要用于MOSFET。由于6英寸的硅晶圓產(chǎn)線可以升級(jí)改造成用于生產(chǎn)SiC器件,所以預(yù)計(jì)6英寸SiC襯底的高市占率會(huì)維持較長(zhǎng)時(shí)間。據(jù)Wolfspeed官方介紹,世界領(lǐng)先的SiC芯片制造商從6英寸晶圓量產(chǎn)轉(zhuǎn)向8英寸量產(chǎn),使每個(gè)晶圓的芯片數(shù)產(chǎn)出近乎翻倍,可滿足全球?qū)τ谧吭降碾妱?dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的需求。

市場(chǎng)和技術(shù)趨勢(shì)的不斷演進(jìn),給整車帶來(lái)機(jī)遇,也是功率芯片和行業(yè)廠商的機(jī)遇。

SiC業(yè)務(wù)產(chǎn)業(yè)化時(shí)間已超10年,直到近年來(lái)才一躍成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“希望之星”。全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)的迅速崛起,助推了SiC市場(chǎng)的“主流化”。未來(lái)5年將很可能成為嶄新的賽道。

羅姆首席戰(zhàn)略官Kazuhide Ino曾表示,“芯片廠商已經(jīng)共同打造了SiC市場(chǎng),現(xiàn)在到了彼此競(jìng)爭(zhēng)的階段?!蹦壳暗腟iC產(chǎn)業(yè),技術(shù)和市場(chǎng)遠(yuǎn)未定型,鹿死誰(shuí)手也沒(méi)有定論。任何參與者都有機(jī)會(huì)成為大玩家,或者破產(chǎn)出局。

令人欣喜的是,本土企業(yè)積極發(fā)力,擠壓塑造整個(gè)鏈條,在每一個(gè)環(huán)節(jié)都試圖滲透介入,儼然已成為SiC功率芯片市場(chǎng)上正在迅速崛起的新勢(shì)力。

車載高算力AI芯片漸成主流

在早期,汽車電子是以分布式 ECU 架構(gòu)為主流,每個(gè)單獨(dú)的模塊都擁有自己的ECU,此時(shí)芯片的計(jì)算能力相對(duì)較弱。隨著汽車電子化程度的提高,復(fù)雜的功能推動(dòng)傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)向中心化架構(gòu)發(fā)展,汽車架構(gòu)從分布到集中,汽車芯片從 MCU 到 AI 芯片汽車電子電氣架構(gòu)正從分布式走向集中式,產(chǎn)生算力更高的域控制器芯片需求。

車規(guī)級(jí)AI芯片是未來(lái)智能化汽車的“大腦”。不同于以CPU運(yùn)算為主的MCU,在此升級(jí)過(guò)程中,僅依靠CPU的算力與功能早已無(wú)法滿足汽車智能化所需,將CPU、GPU、DSP以及FPGA、ASIC等通用/專用芯片異構(gòu)融合的SoC方案被推至臺(tái)前,成為各大AI芯片廠商算力軍備競(jìng)賽的主賽道。自動(dòng)駕駛對(duì)于芯片算力的要求有著質(zhì)的飛躍,現(xiàn)階段 L2 級(jí)別自動(dòng)駕駛計(jì)算量已達(dá)10TOPS、L3級(jí)別需要60TOPS、L4級(jí)別算力將超過(guò)100TOPS。

博世經(jīng)典的電子電氣架構(gòu)演進(jìn)圖,詮釋了汽車電子電氣架構(gòu)將經(jīng)歷的三大階段、六小階段的發(fā)展歷程。

電動(dòng)汽車電子電氣架構(gòu)演進(jìn)圖(來(lái)源:博世)

整車電子電氣從分布式走向中心化成為一種趨勢(shì),當(dāng)汽車電子電氣架構(gòu)形成域的概念后,將產(chǎn)生算力更高的域控制器芯片的需求。

以當(dāng)前各等級(jí)自動(dòng)駕駛汽車的單車價(jià)值量的測(cè)算值為基準(zhǔn),未來(lái)五年隨著汽車智能化集成化程度的提升、對(duì)AI芯片的要求和性能隨之提升,AI芯片的單車價(jià)值量會(huì)以5%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。興業(yè)證券分析師預(yù)計(jì),全球汽車級(jí) AI 芯片的市場(chǎng)規(guī)模將在2025年達(dá)到113億美元,到2030年達(dá)到236億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)可達(dá)30.79%;同時(shí),中國(guó)汽車級(jí)AI芯片的市場(chǎng)規(guī)模將在2025年達(dá)到68億美元,到2030年達(dá)到124億美元以上,年復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)可達(dá)28.14%。

市場(chǎng)應(yīng)用方面,各大車企今年上市的新車型開(kāi)啟了AI芯片上車的時(shí)代,其中英偉達(dá)、高通、Mobileye的市場(chǎng)占有率較高:Mobileye在智能駕駛領(lǐng)域起步早,高通、英偉達(dá)則分別在智能座艙、自動(dòng)駕駛領(lǐng)域處于領(lǐng)先位置。同時(shí),自主AI芯片廠商同樣具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力,以地平線和華為為代表:極狐阿爾法S和賽力斯SF5搭載華為AI芯片和計(jì)算平臺(tái),嵐圖FREE和智己L7搭載地平線征程系列芯片。

傳統(tǒng)汽車控制類芯片MCU格局基本穩(wěn)定,而智能駕駛的發(fā)展使車載AI芯片迎來(lái)多元化的競(jìng)爭(zhēng)格局。在過(guò)去的幾十年里,在汽車電子芯片領(lǐng)域,主流供應(yīng)商以歐美和日本廠商為主,外來(lái)者鮮少打破此格局。但是隨著汽車行業(yè)智能化的發(fā)展,芯片和軟件在汽車中占比將逐步提升,在此趨勢(shì)下,在傳統(tǒng)的車載MCU廠商如ST、NXP、英飛凌、瑞薩電子等發(fā)力研究自動(dòng)駕駛方案的同時(shí),消費(fèi)級(jí)芯片廠商及人工智能公司也進(jìn)入車規(guī)級(jí)領(lǐng)域,比如英特爾,英偉達(dá),高通等。除此之外,國(guó)內(nèi)的一些科技公司開(kāi)始自主研發(fā)芯片產(chǎn)品,如華為、地平線、百度、黑芝麻智能等。

回顧車載AI芯片的發(fā)展歷程,可劃分為兩個(gè)階段:

(1)低級(jí)別輔助駕駛發(fā)展的時(shí)代

L1~L2級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)興起之后,自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)長(zhǎng)期被Mobileye和賽靈思兩個(gè)玩家所掌控,截至2020年,前者的年出貨量接近2000萬(wàn)片,后者則超過(guò)700萬(wàn)片。2020年10 月,AMD宣布收購(gòu)賽靈思,截止2017年Mobileye稱,已有25家汽車制造商的2700萬(wàn)輛汽車使用了其駕駛輔助系統(tǒng),市場(chǎng)份額超過(guò)70%。

Mobileye擅長(zhǎng)視覺(jué)技術(shù),以計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)見(jiàn)長(zhǎng),致力于自動(dòng)駕駛的視覺(jué)方案,主打功能強(qiáng)大、低功耗的EyeQ系列芯片。EyeQ系列產(chǎn)品覆蓋國(guó)內(nèi)外各大傳統(tǒng)車企和新勢(shì)力,于2019-2021年密集上市。憑借輔助駕駛領(lǐng)域的高性能、低功耗的技術(shù)方案,Mobileye的產(chǎn)品已在福特、上汽、寶馬、沃爾沃、威馬、長(zhǎng)城、廣汽、一汽等傳統(tǒng)老牌車企以及蔚來(lái)、理想、小鵬等造車新勢(shì)力上上車。

賽靈思擅長(zhǎng)感知計(jì)算,推出Zynq UltraScale+ MPSoC的多個(gè)產(chǎn)品系列,處理和計(jì)算毫米波雷達(dá)感知到的數(shù)據(jù)。將攝像頭和雷達(dá)的感知能力結(jié)合起來(lái)使用,可以實(shí)現(xiàn)L2級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)。同時(shí),L2級(jí)自動(dòng)駕駛普遍使用Mobileye提供的視覺(jué)感知方案(攝像頭和EyeQ芯片)+毫米波雷達(dá)(內(nèi)載賽靈思的計(jì)算芯片)硬件架構(gòu),因此該市場(chǎng)一直被Mobileye和賽靈思占據(jù)。

(2)高級(jí)別自動(dòng)駕駛階段

L3功能量產(chǎn)車密集發(fā)布,電子電氣架構(gòu)向域集中式發(fā)展,帶來(lái)更高性能的座艙、自動(dòng)駕駛芯片需求。目前主要是智能座艙和自動(dòng)駕駛域的形成和發(fā)展,需要更高級(jí)別的AI芯片提供支持。芯片作為預(yù)埋硬件,在后續(xù)軟件優(yōu)化升級(jí)后與之匹配,實(shí)現(xiàn)智能駕駛功能的升級(jí),因此,超越當(dāng)前自動(dòng)駕駛級(jí)別要求的芯片提前上車成為趨勢(shì)(現(xiàn)階段L2級(jí)別自動(dòng)駕駛計(jì)算量已達(dá)10TOPS、L3級(jí)別需要60TOPS、L4級(jí)別算力將超過(guò)100TOPS)。

隨著智能座艙和自動(dòng)駕駛的平行發(fā)展,高通、英偉達(dá)分別成為智能座艙、自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的領(lǐng)先者。

英偉達(dá)的Atlan芯片算力可達(dá)1000TOPS,目標(biāo)瞄準(zhǔn) L4/L5 自動(dòng)駕駛;將于2022年正式投產(chǎn)的Orin芯片采用7nm工藝,可實(shí)現(xiàn)每秒200TOPS運(yùn)算性能,比上一代 Xavier提升7倍,功耗僅為45W。可提供L2+高級(jí)輔助駕駛功能,升級(jí)到雙片后算力達(dá)到400TOPS,可提供L4級(jí)別自動(dòng)駕駛方案,未來(lái)使用的GPU可進(jìn)一步擴(kuò)展算力,理論可達(dá)2000TOPS,為實(shí)現(xiàn) L5 預(yù)留充足硬件能力;采用12nm工藝的Xavier功耗僅為30W。

高通在智能座艙領(lǐng)域占統(tǒng)治地位,并開(kāi)發(fā)高度可擴(kuò)展、開(kāi)放、完全可定制化的SnapdragonRide平臺(tái),提供功耗高度優(yōu)化的自動(dòng)駕駛解決方案,長(zhǎng)城汽車將在2022年推出的高端車型上率先采用具備強(qiáng)大性能的Snapdragon Ride平臺(tái)。高通的驍龍Ride SoC搭載第六代高通Kryo CPU與第六代Adreno GPU,算力達(dá)700-760TOPS,配合加速器和自動(dòng)駕駛堆棧的獨(dú)特組合為汽車制造商提供了可擴(kuò)展的解決方案,旨在支持自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的三個(gè)行業(yè)領(lǐng)域:即用于車輛的 L1/L2 主動(dòng)安全ADAS、L2+便捷ADAS,以及L4/L5全自動(dòng)駕駛。

當(dāng)前,進(jìn)入智能座艙和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的廠商除了高通、英偉達(dá)、Mobileye等國(guó)外廠商外,地平線、華為、黑芝麻智能等本土廠商也不斷涌現(xiàn),隨著新型AI芯片的不斷推出,已涵蓋L1至L4級(jí)全自動(dòng)駕駛功能。

以地平線為例,地平線擁有國(guó)內(nèi)首款車規(guī)芯片,今年最新推出的征程五代芯片算力達(dá)96TOPS,最高可支持L4自動(dòng)駕駛等級(jí),對(duì)標(biāo)英偉達(dá) Orin、MobileyeEyeQ5,實(shí)際性能超過(guò)特斯拉FSD芯片。其征程6也已投入研發(fā),預(yù)計(jì)2023年發(fā)布,2024年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。此外,地平線的征程二代芯片不僅實(shí)現(xiàn)了中國(guó)車規(guī)級(jí) AI 芯片量產(chǎn)的零突破,也補(bǔ)齊了國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

客戶合作方面,英偉達(dá)和高通是主要參與廠商,擁有眾多整車廠/Tier1客戶。奧迪、奔馳、現(xiàn)代、奇瑞、沃爾沃、路虎、廣汽等眾多傳統(tǒng)車企選擇英偉達(dá)和高通;造車新勢(shì)力方面,英偉達(dá)和高通拿下了蔚來(lái)、理想、小鵬、零跑、威馬、天際等最新車型的訂單,將頭部造車新勢(shì)力一網(wǎng)打盡。Mobileye與英偉達(dá)和高通的客戶重復(fù)度高,但合作領(lǐng)域差異較大,英偉達(dá)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì),高通的重心為智能駕駛艙,Mobileye雖在輔助駕駛階段占統(tǒng)治地位,但在自動(dòng)駕駛和智能駕駛艙領(lǐng)域不再有強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

自主AI芯片廠商發(fā)展勢(shì)頭迅猛,華為和地平線與多與造車新勢(shì)力合作,搭載車型陸續(xù)上市。地平線征程系列芯片已搭載或即將搭載于長(zhǎng)安 UNI-T、奇瑞螞蟻、上汽智己、傳祺 GS4 Plus、嵐圖 FREE、思皓 QX、大通 MAXUSMIFA等多款車型上。華為的車載AI芯片包括座艙領(lǐng)域的麒麟芯片和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的昇騰芯片,在工藝、功耗、算力等方面保持領(lǐng)先水平。產(chǎn)品應(yīng)用方面,除了在極狐Alpha S華為Hi版和小康塞力斯上應(yīng)用外,與上汽、吉利、江淮、一汽紅旗、東風(fēng)汽車等車企也開(kāi)展了深度合作。

綜合技術(shù)、產(chǎn)品、客戶、規(guī)模、量產(chǎn)節(jié)奏,結(jié)合未來(lái)汽車電子電氣架構(gòu)和智能化的發(fā)展趨勢(shì),可以看到,在車載AI芯片領(lǐng)域,高通、英偉達(dá)和Mobileye占據(jù)龍頭;自主品牌近兩年發(fā)展迅速,產(chǎn)品更新速度快,與國(guó)內(nèi)整車廠進(jìn)行廣泛合作,地平線、華為、黑芝麻智能等具備較強(qiáng)的國(guó)產(chǎn)替代實(shí)力。

另一方面,國(guó)內(nèi)車規(guī)芯片已上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面,芯片“國(guó)產(chǎn)化”成為新浪潮。2020年2月,國(guó)家發(fā)改委等11部委聯(lián)合發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》,明確提出突破智能計(jì)算平臺(tái)以及車規(guī)級(jí)芯片等關(guān)鍵技術(shù);2020年8月,國(guó)務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》,在研發(fā)政策上鼓勵(lì)高端芯片研發(fā)。

缺芯問(wèn)題發(fā)生后,芯片國(guó)產(chǎn)化更是引起廣泛關(guān)注,2021年3月的兩會(huì)期間,陳虹提出了提高車規(guī)級(jí)芯片國(guó)產(chǎn)化率,建議制定車規(guī)級(jí)芯片“兩步走”的頂層設(shè)計(jì)路線:第一步由主機(jī)廠和系統(tǒng)供應(yīng)商共同推動(dòng),扶持重點(diǎn)芯片企業(yè),幫助芯片企業(yè)首先解決技術(shù)門檻較低的車規(guī)級(jí)芯片國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題,提升其車規(guī)級(jí)國(guó)產(chǎn)化體系能力; 第二步主要由芯片供應(yīng)商推動(dòng),形成芯片供應(yīng)商內(nèi)生動(dòng)力機(jī)制,解決技術(shù)門檻高的車規(guī)級(jí)芯片國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。隨著支持車規(guī)芯片國(guó)產(chǎn)化的政策陸續(xù)推出,將實(shí)現(xiàn)車規(guī)級(jí)芯片企業(yè)從外部到內(nèi)部的動(dòng)力轉(zhuǎn)換,芯片“國(guó)產(chǎn)化”必將成為新的浪潮。

寫在最后

在特斯拉斬獲大單,Wolfspeed等重要供應(yīng)商股票大漲之際,Wolfspeed公司首席執(zhí)行官Gregg Lowe表示,汽車制造商正在“尋找供應(yīng)保證”。

從SiC器件和車載AI芯片的發(fā)展形勢(shì),我們可以看到電動(dòng)汽車乃至智能汽車的到來(lái),給半導(dǎo)體供應(yīng)鏈帶來(lái)新的轉(zhuǎn)變的部分細(xì)節(jié)。但這僅僅是其中一個(gè)細(xì)節(jié),具體如傳感器等也都是半導(dǎo)體供應(yīng)鏈下一個(gè)聚焦的目標(biāo),但受篇幅限制,我們不一一盡數(shù)

然而以點(diǎn)見(jiàn)面。任何一個(gè)新市場(chǎng)或新技術(shù)的爆發(fā)和應(yīng)用,需求和供應(yīng)向來(lái)都是相互映襯的關(guān)系,不只是單純的一方是否為另一方做好了準(zhǔn)備,而是雙方是否都做好了準(zhǔn)備,共同去創(chuàng)造新的賽道和可能性。

電動(dòng)汽車市場(chǎng)的爆發(fā)離不開(kāi)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的貢獻(xiàn);產(chǎn)業(yè)鏈的完備和優(yōu)化,同樣繞不開(kāi)市場(chǎng)需求的不斷驗(yàn)證和試錯(cuò)。相輔相成,大抵如此。

本文來(lái)自微信公眾號(hào) “半導(dǎo)體行業(yè)觀察”(ID:icbank),作者:李晨光,36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

關(guān)鍵詞: 準(zhǔn)備好了 電動(dòng)車 半導(dǎo)體

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