隨著車企在智能駕駛賽道上的比拼日益激烈,芯片供應(yīng)已引起主機(jī)廠的高度重視。
據(jù)《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者觀察,目前市場(chǎng)上許多正在進(jìn)行或已上市的高階智能駕駛芯片項(xiàng)目都采用了7nm及以下制程,且多數(shù)由臺(tái)積電代工生產(chǎn)。例如,芯擎科技的“星辰一號(hào)”智駕芯片和“龍鷹一號(hào)”座艙芯片、黑芝麻智能的武當(dāng)C1200(C1296)、小鵬汽車的圖靈AI芯片等。
“若臺(tái)積電方面在供應(yīng)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,將直接導(dǎo)致智能駕駛芯片供應(yīng)緊張,進(jìn)而影響到汽車制造商的研發(fā)和生產(chǎn)計(jì)劃?!北P古智庫(kù)高級(jí)研究員江瀚在接受記者采訪時(shí)表示,這種情況將促使汽車智能駕駛芯片行業(yè)加速洗牌,推動(dòng)行業(yè)向更加自主可控的方向發(fā)展。在此背景下,汽車制造商和芯片供應(yīng)商將更加重視本土化生產(chǎn)和供應(yīng)鏈多元化,以減少對(duì)單一供應(yīng)商的依賴。
公開數(shù)據(jù)顯示,隨著市場(chǎng)對(duì)新能源汽車需求的持續(xù)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到2025年,智能電動(dòng)汽車的平均芯片搭載量將高達(dá)2072顆。面對(duì)全球供應(yīng)鏈的不確定性,國(guó)產(chǎn)芯片制造商正在尋求減少對(duì)臺(tái)積電的依賴,轉(zhuǎn)向其他企業(yè)的代工服務(wù)。整車企業(yè)也在采取多種策略應(yīng)對(duì)芯片短缺問題。部分企業(yè)選擇投資芯片企業(yè),或通過與芯片企業(yè)合資合作的方式增強(qiáng)供應(yīng)鏈穩(wěn)定性;還有部分整車制造商更是親自涉足芯片制造領(lǐng)域,開始自研芯片。
高階智駕需要7nm芯片
據(jù)《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》報(bào)道,一些已在臺(tái)積電完成流片的芯片設(shè)計(jì)公司表示,他們收到了需要重新進(jìn)行“投片資質(zhì)”審查的要求。
前臺(tái)積電工程師、蓉和半導(dǎo)體咨詢CEO吳梓豪透露,新的審查標(biāo)準(zhǔn)將重點(diǎn)關(guān)注“300平方毫米”的Die Size(管芯尺寸)和“7nm工藝節(jié)點(diǎn)”,最終審查將基于晶體管數(shù)量。這一變化意味著,任何超出這一尺寸和工藝節(jié)點(diǎn)的芯片都將受到限制。
公開資料顯示,在7納米制程工藝下,每平方毫米約有1億枚晶體管。因此,以300平方毫米為上限的芯片,其晶體管數(shù)量將不超過300億個(gè)。在業(yè)界內(nèi),7nm及以下制程代表了當(dāng)前最先進(jìn)的芯片生產(chǎn)技術(shù),廣泛應(yīng)用于高性能計(jì)算(HPC)、人工智能(AI)、5G通信和高端消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
以蔚來(lái)汽車為例,該公司在今年7月底宣布,其首個(gè)車規(guī)級(jí)5nm智能駕駛芯片“神璣NX9031”已成功流片。神璣NX9031擁有超過500億顆晶體管,這一數(shù)字遠(yuǎn)超300億的上限。鑒于全球能夠代工5nm芯片的主要廠商是臺(tái)積電和三星,如果臺(tái)積電供應(yīng)出現(xiàn)問題,那么像蔚來(lái)“神璣NX9031”這樣的芯片的后續(xù)量產(chǎn)將受到影響。
另值得注意的是,根據(jù)頭豹研究院的報(bào)告,7nm和5nm工藝的芯片因其高算力和低功耗特性,不僅能夠支持更復(fù)雜的計(jì)算任務(wù),還能夠在有限的能源消耗下提供更持久的運(yùn)行能力。對(duì)于芯片的要求而言,目前一些車企采用的純視覺技術(shù)路線需要更高的算力來(lái)處理大量的圖像數(shù)據(jù),通常需要7納米及以下工藝的AI芯片來(lái)提供足夠的計(jì)算能力。
以極越汽車為例,該公司堅(jiān)持采用純視覺路線,其極越01車型搭載了雙NVIDIA DRIVE Orin芯片,這款基于7nm工藝制造的芯片提供了高達(dá)508 TOPS的AI算力,以支持其智能駕駛系統(tǒng)。因此,一旦臺(tái)積電在7nm芯片供應(yīng)上出現(xiàn)問題,當(dāng)前基本上布局高階自動(dòng)駕駛的車企都會(huì)受到影響,尤其是采取純視覺解決方案的玩家。
國(guó)產(chǎn)芯片制造商正在尋求“替代者”
公開數(shù)據(jù)顯示,隨著市場(chǎng)對(duì)新能源汽車需求的持續(xù)增長(zhǎng),預(yù)計(jì)到2025年,中國(guó)新能源汽車銷量將達(dá)到1524.1萬(wàn)輛,智能電動(dòng)汽車銷量將達(dá)到1220.3萬(wàn)輛,滲透率高達(dá)80.1%。這一趨勢(shì)推動(dòng)了汽車電動(dòng)化和智能化的發(fā)展,隨之單車芯片用量也在持續(xù)上升,預(yù)計(jì)到2025年,智能電動(dòng)汽車的平均芯片搭載量將高達(dá)2072顆,而燃油車平均芯片搭載量也將達(dá)到1243顆。
然而,當(dāng)前中國(guó)的芯片國(guó)產(chǎn)化率相對(duì)較低。據(jù)上汽大眾智能駕駛和芯片部門前負(fù)責(zé)人朱國(guó)章透露,2023年芯片國(guó)產(chǎn)化率僅為10%,在計(jì)算類芯片領(lǐng)域,SOC的國(guó)產(chǎn)化率約為8%,智能駕駛芯片的國(guó)產(chǎn)化率為5%,智能座艙芯片的國(guó)產(chǎn)化率為3%。這表明,90%的芯片仍然依賴進(jìn)口,而這些芯片主要由歐洲、美國(guó)及日本的芯片企業(yè)所壟斷,前八大企業(yè)占據(jù)了高達(dá)60%的市場(chǎng)份額。
在全球芯片代工領(lǐng)域,7nm及更先進(jìn)制程的芯片制造目前主要被臺(tái)積電、三星和中芯國(guó)際三家公司所主導(dǎo)。臺(tái)積電在其最新發(fā)布的三季度財(cái)報(bào)中顯示,3nm工藝的出貨量占到了晶圓代工總收入的20%,5nm工藝占據(jù)了32%,7nm工藝占據(jù)了17%,這三種先進(jìn)工藝的芯片總占比達(dá)到了69%。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Gartner的統(tǒng)計(jì)也顯示,臺(tái)積電在7nm及以下工藝的芯片全球市場(chǎng)份額超過90%;在質(zhì)量端,臺(tái)積電的7nm、5nm、3nm等先進(jìn)制程工藝在晶體管密度、良率等參數(shù)上均領(lǐng)先同行。
面對(duì)全球供應(yīng)鏈的不確定性,國(guó)產(chǎn)芯片制造商正在尋求減少對(duì)臺(tái)積電的依賴,轉(zhuǎn)向?qū)で笃渌髽I(yè)的代工服務(wù),比如中芯國(guó)際。據(jù)了解,中芯國(guó)際已實(shí)現(xiàn)7nm芯片的小規(guī)模試產(chǎn),其N+1代工藝(相當(dāng)于7nm工藝)在功耗及穩(wěn)定性上與7nm工藝非常相似,但性能略低,主要面向低功耗應(yīng)用。
除了中芯國(guó)際,華為也在智能駕駛芯片領(lǐng)域取得了進(jìn)展,其智能駕駛平臺(tái)(MDC)基于自研的昇騰610 AI芯片,采用7nm制程,AI算力達(dá)到200TOPS(INT8)或100TFLOPS(FP16),適用于L2+和L3~L4級(jí)自動(dòng)駕駛場(chǎng)景。但需要注意的是,華為提供的智能駕駛解決方案通常包括一整套系統(tǒng),而非單獨(dú)的芯片供應(yīng)。
有觀點(diǎn)認(rèn)為,短期內(nèi),AI芯片企業(yè)可能只能按照新的規(guī)定把芯片重新設(shè)計(jì)到更低一個(gè)檔次,降低算力密度。中期來(lái)看,本土晶圓供應(yīng)商先進(jìn)制程產(chǎn)能良率提升和產(chǎn)能擴(kuò)張情況,以及先進(jìn)封裝良率和擴(kuò)產(chǎn)情況將成為關(guān)鍵。更長(zhǎng)期來(lái)看,上游設(shè)備材料的突破進(jìn)度將決定國(guó)產(chǎn)芯片制造業(yè)的未來(lái)。
政策支持,半導(dǎo)體行業(yè)國(guó)產(chǎn)化加速
根據(jù)《智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)路線2.0》的預(yù)測(cè),到2030年,全球自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到2224億元人民幣,其中L2/L3芯片市場(chǎng)規(guī)模為1348億元,L4/L5芯片市場(chǎng)規(guī)模為876億元。在中國(guó),預(yù)計(jì)自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到813億元,L2/L3芯片市場(chǎng)規(guī)模為493億元,L4/L5芯片市場(chǎng)規(guī)模為320億元。在這一巨大的市場(chǎng)需求背景下,面對(duì)可能出現(xiàn)的供應(yīng)鏈問題,聚焦于高階智能駕駛芯片的供應(yīng)商將面臨不小的挑戰(zhàn)。
江瀚認(rèn)為,對(duì)于依賴臺(tái)積電芯片供應(yīng)的車企來(lái)說(shuō),如果供應(yīng)出現(xiàn)波動(dòng)將導(dǎo)致其新車換代和研發(fā)計(jì)劃受阻,因?yàn)樾酒侵悄荞{駛系統(tǒng)的核心組件,缺乏芯片將無(wú)法完成車輛的智能化升級(jí)。影響的大小取決于車企的備貨情況和供應(yīng)鏈管理能力。如果車企有足夠的芯片備貨和多元化的供應(yīng)鏈渠道,那么上述情況對(duì)其新車換代和研發(fā)的影響將相對(duì)較小。反之,如果車企對(duì)臺(tái)積電的依賴程度較高,且備貨不足,那么如果供應(yīng)出現(xiàn)波動(dòng)將對(duì)其造成較大的沖擊。
對(duì)于小鵬汽車、理想汽車、蔚來(lái)、極越等國(guó)內(nèi)車企而言,一旦臺(tái)積電的7nm芯片供應(yīng)出現(xiàn)問題,就需要做出調(diào)整。一方面,可能需要重新設(shè)計(jì)芯片,降低算力密度,以滿足可代工要求(7nm以上工藝芯片),但這可能導(dǎo)致產(chǎn)品性能和競(jìng)爭(zhēng)力下降,消費(fèi)者是否愿意買單將成為一個(gè)問題。另一方面,則是積極尋求與本土芯片供應(yīng)商的合作,推動(dòng)智能駕駛芯片的本土化生產(chǎn),以降低對(duì)外部供應(yīng)商的依賴,并建立多元化的供應(yīng)鏈渠道,以降低單一供應(yīng)商在供應(yīng)環(huán)節(jié)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
事實(shí)上,隨著車企對(duì)芯片需求的日益增長(zhǎng),半導(dǎo)體行業(yè)的國(guó)產(chǎn)化正在加速進(jìn)行。
政策層面來(lái)看,有關(guān)部門已在智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略及新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃等政策性文件中,明確將芯片列為核心技術(shù)領(lǐng)域,并加大了對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的扶持力度。央視新聞報(bào)道稱,《國(guó)家汽車芯片標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》提出,到2025年,計(jì)劃制定30項(xiàng)以上汽車芯片重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn),涵蓋環(huán)境及可靠性、電磁兼容、功能安全及信息安全等基礎(chǔ)性要求,并包括控制、計(jì)算、存儲(chǔ)、功率及通信芯片等重點(diǎn)產(chǎn)品與應(yīng)用技術(shù)規(guī)范,形成整車及關(guān)鍵系統(tǒng)匹配試驗(yàn)方法,以滿足汽車芯片產(chǎn)品安全、可靠應(yīng)用和試點(diǎn)示范的基本需求。
整車企業(yè)也在采取多種策略應(yīng)對(duì)芯片短缺問題。部分企業(yè)選擇投資芯片企業(yè),或通過與芯片企業(yè)合資合作的方式增強(qiáng)供應(yīng)鏈穩(wěn)定性;還有部分整車制造商更是親自涉足芯片制造領(lǐng)域,開始自研芯片。此外,國(guó)內(nèi)的華為、地平線、黑芝麻等企業(yè)迅速崛起,形成了自己的產(chǎn)品矩陣,在5G-V2X、自動(dòng)駕駛、智能座艙芯片等領(lǐng)域都有了相對(duì)完整的布局。