
实际数据可能让人略感意外。例如,截至2017年,由半导体芯片驱动的电子系统占新车成本的40%。而在2000年,这一比例仅为18%,2007年上升到20%。德勤预计,到2030年,电子系统将占新车成本的45%。
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2013年,实现新车电子系统成本约为每辆车312美元,预计到2022年将升至每辆车近600美元。
电子系统是个宽泛的概念,增加的成本主要来自:更精细的基本电子控制系统,如增加挡风玻璃雨刷和OBDII端口;数字化系统,如电动转向和数字仪表盘;新的汽车专用功能,如盲点检测和自动紧急制动;以及越来越多的非特定技术集成,如娱乐应用和云端数据通信。
2004年,几乎没有汽车有盲点监测或轮胎压力传感器。现在,如果你想在车里安装无线安卓自动系统,只需要一两块芯片。未来的自动驾驶和相关智能元件会进一步增加成本。据悉,4级自动驾驶需要24个传感器,每个传感器都需要对应的芯片处理器。
驱动电子系统成本增长另外三个“大趋势”是:车辆动力传动系统电气化、数字连接和高级安全。
高级安全说来具有一定的讽刺意味,因为未来车用芯片的广泛增加和使用,导致需要更多的防护。会不会有一天,汽车如同F-16战斗机,如果没有链接定向控制系统,就无法驾驶?
过去20年车载电子系统的快速增长,部分来源于法规升级和消费者的需求,但还有一部分原因,也源于芯片制造商研发和生产能力的提升。
德勤预测,下一个十年,电子系统成本增长会放缓,一方面芯片技术已经接近物理极限,另一方面汽车制造商向消费者转嫁成本也会在市场层面遇到限制。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
以前,李书福说造车莫过于一张沙发加四个轮子;现在,苹果说造车就是一个智能手机加四个轮子。
事实上,这两个观点都没错,只不过是时代不同罢了。
在李书福开始造车的那个时代,汽车是以硬件为主导,整车智能化程度很低,半导体(芯片、传感器等等)占不到整车成本的1%。而现在,汽车已经由硬件主导变为了硬件为基础,软件赋能的时代。如今,智能汽车上的半导体(芯片、传感器等等)已经占到了整车成本的35%左右,可谓是天差地别。
基于此,很多人就问编辑,中国半导体工业本就薄弱,那么造智能汽车上的芯片到底难不难?如果造不出来,电脑上的芯片能不能用到汽车上呢?
事实上造汽车芯片的难度更大,而且民用芯片也不能用在汽车上。
首先,汽车芯片工作环境更加恶劣。
汽车对芯片和元器件的工作温度要求比较宽,根据不同的安装位置等有不同的需求,但一般都要高于民用产品的要求,比如发动机舱要求-40℃-150℃;车身控制要求-40℃-125℃。
而常规消费类芯片和元器件只需要达到0℃-70℃。另外其它环境要求,比如湿度,发霉,粉尘,盐碱自然环境(海边,雪水,雨水等),EMC,以及有害气体侵蚀等,都高于消费类芯片的要求。
第二,汽车电子元件不容许出现失误,运行性稳定要求极高。
汽车在行进过程中会遭遇更多的振动和冲击,车规级半导体必须满足在高低温交变、震动风击、防水防晒、高速移动等各类变化中持续保证稳定工作。另外汽车对器件的抗干扰性能要求极高,包括抗ESD静电,EFT群脉冲,RS传导辐射、EMC,EMI等分析,芯片在这些干扰下既不能不可控的影响工作,也不能干扰车内别的设备(控制总线,MCU,传感器,音响,等等)等。
第三,汽车芯片的设计使用寿命要求更长,故障率更低。
一般汽车的设计寿命都在15年50万公里左右,远大于消费电子产品寿命要求。
二是故障率要求。零公里故障率是汽车厂商最重视的指标之一,而要保证整车达到相当的可靠性,对系统组成的每一个部分要求是非常高的。
由于半导体是汽车厂商故障排列中的首要问题,因此车厂对故障率基本要求是个位数PPM(百万分之一)量级,大部分车厂要求到PPB(十亿分之一)量级,可以说对车规级半导体的故障率要求经常是,“Zero Defect”故障零忍受。
相比之下,工业级芯片的故障率要求为<百万分之一,而消费类芯片的故障率要求仅为<千分之三。
第四,注重安全,需要极高的产品一致性。
车规级半导体在实现大规模量产的时候还要保证极高的产品一致性,对于组成复杂的汽车来说,一致性差的半导体元器件导致整车出现安全隐患是肯定不能接受的,因此需要严格的良品率控制以及完整的产品追溯性系统管理,甚至需要实现对半导体产品封装原材料的追溯。
第五,长期有效的供货周期。
汽车半导体产品生命周期通常会要求15年以上(即整车生命周期均能正常工作),而供货周期,则可能长达30年。因此对汽车半导体企业在供应链配置及管理方面提出了很高的要求,即供应链要可靠且稳定,能全生命周期支持整车厂处理任何突发危机。
相比PC端的芯片,汽车上的芯片难度是巨大的,除此之外还需要控制成本,能耗,等等。
最后即使研发出符合汽车规格的芯片,这才算拿到的入场券。汽车行业的研发周期一般达到了2年左右,这对于很多小企业根本无法支撑这么长的周期。
除此之外,汽车芯片还需要承担巨大的责任,PC端的芯片损坏最多导致电脑或者手机死机,但汽车是和安全息息相关的。在后期长达十年或者几十万公里的用车周期中,如果是由汽车芯片设计导致的安全问题,意味着将承担责任。
对于资金实力相对较弱的中小企业而言,很可能因此而陷入困境,以致于再也不能进入汽车供应链。汽车半导体关于安全和可靠性的连带责任问题,也会使众多厂商对做出进入车规级市场的选择慎之又慎。
由于上述汽车半导体产业的高标准和高门槛,把大量缺乏资金实力,缺乏产业配套资源,并且想要快速做出芯片投放市场取得效益的半导体厂商拒之门外。缺乏新玩家的进入,也使得现有汽车半导体企业(Tier2)、零部件供应商(Tier1)、整车厂商(OEM)已形成强绑定的供应链关系,对新进企业构成坚实的行业壁垒。
写在最后:
上世纪五十年代,汽车制造中所采用的半导体(包含芯片、传感器等等)产品还不到制造总成本的1%。如今,其成本已经可以多达总成本的35%,并且预计到2030年将增加到50%。
智能汽车的发展也造就了汽车半导体全球市场的快速增长。有数据表明,目前欧洲汽车半导体2019年产值达到150.88亿美元,占到全球汽车半导体总产值的36.79%,为全球第一。
美国贡献了全球第二大汽车芯片收入规模,达到133.87亿美元,占全球32.64%。
日本汽车半导体2019年产值达到106.77亿美元,占比在26.03%。而中国大陆2019年汽车半导体实现销售收入仅为10亿美元左右,占比不到3%,和欧美日相比,差距很大。
但也不用气馁,中美贸易战让中国汽车工业更加注重汽车产业的供应链上游建设。目前中国汽车市场也涌现了一批像寒武纪、地平线、西井科技(下期分析中外汽车芯片公司的实力差距)等等的芯片设计公司。未来,希望这些企业可以冲出重围,为中国成为智能汽车强国贡献力量。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
如今汽车的基本配置主要包括三大块:电动辅助驾驶系统、车规级芯片。在电动辅助驾驶系统中其重要性被排在首位,在自动驾驶系统中它又是必不可少的一部分,因为它可以根据环境和驾驶员的情况智能判断障碍物、自动跟随前方车辆、自动制动等各种 *** 作;自动驾驶系统中它又起着控制发动机的作用,因此整车上的每一个小部件都离不开芯片。一辆汽车要想成功造出好车或者正常运行好车,一颗芯片必不可少且不可或缺:一颗高性能、高可靠的高性能处理器代表了汽车工业先进的制造水平;一颗集成度高并且性能强大的电控单元代表着汽车系统的智能化水平;一颗完整且强大的车规级集成逻辑芯片则代表着汽车工业智能化水平;一颗高性能汽车芯片则代表着汽车制造质量的最高水平。
虽然国内厂商面临巨大的供应链压力,但从另一个角度看全球芯片供给紧张会对国内厂商带来一定的影响。从市场上看,主要是受需求拉动的影响,中国市场上的汽车芯片占比大约在30%-40%左右,如果芯片价格上涨导致整个市场上涨,那么对中国车企来说将是一次不小的打击。从长远来看,全球汽车芯片供给紧张会使零部件供应商产生业绩增长动力。如英伟达(Nvidia)在2020年的营收超过400亿美元,而芯片短缺问题会导致其股价上涨10%以上。此外,由于全球疫情影响,全球汽车芯片供应链受到很大影响,许多芯片厂商为了避免因芯片短缺导致产品滞销,而选择降低产能和产量来避免芯片短缺,从而影响汽车产品的生产与销售。
赵英民表示,从目前情况来看,目前汽车行业正处于疫情之后的复苏阶段,汽车的需求虽然出现下滑的情况,但还是处于一个比较好的状态,并没有出现大幅度的下滑。据他透露,我国疫情防控形势持续向好,经济恢复正常运行,居民收入和消费能力快速提升,加上海外疫情爆发,很多消费者都出现了短期内集中购车需求,汽车市场会迎来一个消费复苏的阶段。另外从芯片供给侧来说,我国当前芯片缺口仍然较大,据了解我国在汽车芯片领域的缺口达到了70%以上,根据目前的趋势来看,我们要想在芯片领域站稳脚跟,还需要持续加大研发力度,只有不断优化产品技术研发方案,不断增加科技投入来解决芯片方面的问题,才能保证汽车芯片长期健康发展。
除了芯片自身的短缺外,汽车企业也在寻求其他的解决方案。以特斯拉为例,其在去年年底宣布将在未来两年内在中国工厂生产 Model 3和 Model Y,以应对未来的产能紧张局势。同时还有汽车零部件企业海思半导体已与一汽集团签署战略合作协议,共同推动“海思+一汽”芯片产业链的发展。虽然今年以来,汽车芯片短缺频发,但整体来看国内汽车行业正处于良好的发展态势。今年6月我国汽车芯片产销均突破200万辆,同比增长近80%,销量分别增长17.6%和13.3%,增幅均高于全球主要汽车市场平均水平。而与此同时国内芯片企业也不断提高研发投入来缓解这一问题,据行业调研机构统计,目前我国共有近700家汽车企业正在进行汽车芯片研发,预计未来5年有望推出2000多款新车的研发计划,预计到2025年我国汽车芯片销量将达到1200万辆。
虽然半导体行业目前面临着技术发展、产能不足、需求不足等诸多问题,但整体来看,汽车芯片市场仍有巨大的发展空间与需求。在汽车产业发展过程中,尤其是新能源汽车的发展为半导体芯片的应用提供了重要支撑。随着5 G网络覆盖,智能网联汽车逐步普及和成熟,对于芯片来说,其需求与5 G网络一样增长。随着汽车电动化进程加快,传统汽车已经逐渐走向电动化,纯电动汽车成为未来趋势,同时,在这波汽车产业的浪潮中各大汽车厂商纷纷加大对于汽车芯片的研发投入。虽然目前国内汽车芯片产业已经取得一定进展,但与国际先进水平仍存在一定差距。因此我们认为,我国汽车芯片行业仍有巨大的发展空间和需求值得期待。
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