汽车缺芯潮下迎来新窗口期

汽车缺芯潮下迎来新窗口期

汽车产业和半导体产业的跨界融合成为发展趋势。目前汽车产业链上下游已逐步达成共识,国产半导体未来2-3 年将迎来“窗口期”。


2021年3月26日,蔚来汽车宣布,因芯片短缺,决定从3月29日起位于合肥的江淮汽车工厂生产暂停5天。蔚来汽车透露,芯片供应限制已影响了其2021年3月产量,预计2021年一季度交付约1.95万辆,而原预计交付2 万至2.05万辆。可见,芯片短缺已波及到刚起步的造车新势力。


事实上,受多重因素影响,缺芯潮正在全球性蔓延,全球主流汽车厂商的产量短期内都受到不同程度的冲击,并从汽车行业向手机、PC等多领域扩散。但在国家新能源汽车技术创新中心副总经理邹广才看来,目前产业链上下游已逐步达成共识,国产半导体在未来2-3年将迎来窗口期。


不过,眼下这场自2020年底开始爆发的全球性汽车芯片短缺危机还没有停息。市场机构IHS Markit预计2021年一季度全球汽车产量将减少67.2万辆,咨询机构伯恩斯坦预计2021年全球汽车产量减产多达450万辆,咨询公司Alix Partners则预计2021年一季度全球汽车制造商损失可能超过140亿美元,全年亏损额可能达到610亿美元。而汽车零部件供应商伟世通认为,2021年上半年全球汽车产量可能下降10%-15%,但预计2021年汽车产量将增长8%至8000万辆。从此轮缺芯危机中,可以看到汽车芯片生态开始呈现新的发展态势。


连锁反应


其实,全球性芯片结构性短缺在2020年中便有迹象。这轮芯片短缺危机促发了产业链连锁反应,除了主机产减产外,还引发芯片及其原材料涨价等。


据央视报道,南京海关工作人员介绍,2021年1-2月,仅江苏昆山口岸进口的集成电路就超过100亿元,数量和2020 年基本持平,但进口金额增长20%,显然,芯片价格在上涨。


近来,汽车整车和零部件等企业都反映芯片涨价情况。受疫情和灾害等影响,恩智浦(NXP)、英飞凌等主要芯片制造商出现停减产,产业链各环节企业加长备货周期,甚至出现囤积居奇情况,抢夺市场资源,导致芯片价格上涨。


2020年11月,瑞萨电子向客户发送了产品提价通知:2020年底之前适用原先价格,2021年1月1日后出货则适用于新价格。2020年12月,恩智浦被曝全线调涨产品价格。其早前在致客户的信函中提到,面临产品严重紧缺和原料成本增加的双重影响,不得不提高所有产品价格。据公开报道,很多芯片公司将2021年8英寸晶圆的价格提高了至少20%,紧急订单最多甚至提价40%。比如,联华电子、格芯和世界先进等公司2020年第四季度就将价格提高了约10%-15%。


2020年11月,全球最大的封装测试厂日月光通知客户, 调涨2021年一季度封测平均接单价5-10%。据媒体报道,封测厂在2020年10月因产能供不应求而调涨导线架和打线封装价格, 急单及新单一律涨价10%。


从2020年底至今,数十家半导体企业发出了涨价通知。半导体价格上扬,主要原因是供需失衡,即上游供应不足, 车企需求旺盛;2020年下半年开始,原材料涨价和消费类电子产品厂家囤货,也推高了半导体价格。


与此同时,芯片短缺传导至半导体材料端。2021年3月22 日央视报道,芯片生产存在原材料紧缺和产能满负荷情况。据海关人员介绍,以往企业采购光刻胶的量每次100多公斤,近期由于原材料紧缺,企业每次只能买到10-20公斤。原材料在紧缺的同时,价格也上扬。


芯片产业链条长且分工精细,牵一发而动全身。那芯片因缺货而涨价是否会成常态?业内人士的普遍观点是,这可能只是一个阶段性现象。但从另一个角度看,这是汽车芯片供应链重塑的一次历史性机遇。


持续多久?


此次全球性汽车芯片缺芯情况前所未有,是多元需求暴增和供给不足双向挤压的结果。


从现实情况来看,目前汽车芯片可供选择的供应商有限,可替换性不强,短期内补位很难。其实,芯片供应商一直在努力扩大产能,比如英飞凌和恩智浦等从2020年夏季起就开始大幅度提升产能,但台积电、联电、格罗方德等晶圆厂的产能又有限,所以无法短期实现增产来填补芯片缺口。大陆集团的公告称,半导体产能问题可能持续2021年全年。


众所周知,芯片设计生产周期长,投资大且回报周期长。比如,一条半导体生产线建设周期为18―30个月,投资超过100亿元。这给芯片投资前景带来不确定的市场风险,因此企业对扩大芯片产能常保持谨慎态度。从长期看,汽车芯片需求量会不断增长。


在此背景下,汽车芯片短缺到底将持续多长时间?来自业界的看法并不完全一致。


中国工程院院士孙逢春预判,汽车芯片短缺问题将持续一年左右。邹广才早前预测,汽车芯片1年内都会处于供需相对紧张的局面。安信证券半导体分析师马良说,未来1-2年内半导体供应紧张的局面难以得到缓解。


通常,汽车芯片采购周期提前6-12个月,且常是一级供应商采购。业内人士透露,现有产能满产并排到2022年,新产能扩充需要较长周期。上海集成电路行业协会副秘书长冯锦锋认为,从短期看,汽车芯片短缺要恢复元气至少需要半年,保守估计的话,2年也有可能。在他看来,芯片行业是需要长期技术积累,且需要市场充分认可,走不了捷径。他曾预测,本土汽车芯片巨头诞生需要10-15年。其依据是,当一个国家产能占据全球三分之一以上份额时,一定能培育出该产业对应核心零部件的本土龙头企业。


国际上对汽车芯片短缺周期也有不同预判。IHS Markit预测,全球汽车芯片短缺情况可能延续到2021年三季度。日本精密加工研究所所长汤之上隆预测,缺芯风波对汽车产业所造成的影响至少持续半年,保守估计还将影响后续1-2年。


伟世通预计,2021年下半年芯片供应情况将有所改善。高通公司总裁克里斯蒂亚诺•安蒙(Cristiano Amon)认为,芯片供不应求局面下半年会恢复正常,可能持续到2021年底。微软公司预判,芯片短缺情况将持续到2021年上半年。AMD首席执行官丽莎•苏称,这将是2021年常态。


汽车企业也有其判断。大众集团预测,汽车芯片短缺问题在2021年上半年将持续,二季度有所缓解。本田汽车首席运营官seijikuraishi预测,2021年上半年汽车芯片短缺将得到缓解。


总之,汽车芯片短缺持续半年到一年成为业内的普遍共识,汽车企业对此要有清醒的预期。


汽车新物种


在此次芯片短缺危机中,另一种认知在不断强化:传统汽车价值正在被颠覆和重构,软件定义汽车的价值感由概念化逐渐实体化。软件、芯片、算力等要素的重要性日益凸显,其中汽车芯片作为软件定义汽车生态的基础备受关注。业内人士预估,未来汽车创新90%-95%由电子设备驱动。


特斯拉就是其中重要代表。特斯拉销量在全球汽车销量中占比很小,但却是全球第一大市值汽车企业。显然,仅用幸运和炒作没法解释特斯拉的成功要义。其秘诀恐怕是,除了汽车基本属性外,特斯拉更像科技融合实体,涵盖算法、智能芯片、大数据、新材料等前沿技术于一身,超越了传统汽车定义的边界,把汽车变成移动数字设备。


汽车行业需要“新物种”。汽车智能化趋势已经明朗,成为软件定义汽车的直接诠释,而车载芯片就是其重要支撑。在此意义上,汽车功能渐趋复杂,传统汽车电子电气架构逐步由分布式架构向集中式架构演进。以前汽车电子电气架构是分布式架构,由70-150个ECU(电子控制单元)组成,而它们来自不同硬件和软件供应商。若要升级软件和OTA升级,协同不容易。而采用集中式架构,将多个ECU功能集中于一个域控制器,自然就简化了与不同ECU厂商协同难题。显然,这对芯片厂商及芯片的要求更高。


与传统燃油车不同,智能汽车在整个生命周期内可进行功能升级和快速迭代。芯驰科技CEO仇雨菁认为,这需要硬件高集成度,系统架构有足够弹性,为软件应用预留足够空间。在其看来,要实现软件定义汽车,国产车载芯片突围势在必行。


在此背景下,不少汽车厂商试水自研芯片。比如,大众汽车2020年成立软件子公司,计划5年内投资超过70亿欧元;戴姆勒CEO康林松(Ola Kaellenius)2020年底表示,未来5年内戴姆勒公司逐渐向软件服务商过度。


但冯锦锋提醒说,汽车企业做芯片,不一定经济,建议“抱团”做大做强国产汽车芯片。仇雨菁也认为,汽车企业涉足芯片领域并不容易。比如,自动驾驶芯片研发周期3年以上。理想汽车CTO王凯曾说,一般芯片设计开发需要三年,使用三年,再对架构进行调整,共需6年。传统汽车以硬件为主导,半导体占整车成本比例不到1%,而智能汽车的半导体占整车成本已经达35%左右,未来占比还将更高。同时,汽车芯片试错成本高且排错难度大,试错成本甚至占到总成本的80%以上。


美国半导体工业协会行业统计和经济政策主任法兰•伊努格(Falan Yinug)说,制作一个晶片需要1400道工艺步骤,而制作出成品芯片需要26周时间。恩智浦首席技术官Lars Reger表示,芯片生产非常耗时,复杂的芯片需要数百个单独步骤,通常需要在世界各地不同工厂进行。在正常情况下,从订购到交货可能需要4-6个月。显然,这对主机厂而言风险巨大。


当然,它也可能带来较高利润。比如2020年4月,特斯拉CEO马斯克宣布,特斯拉全自动驾驶套件FSD售价提升1000美元至8000美元。这是2019年11月FSD套件售价涨价1000美元后的第二次上调价格。在2019财年,特斯拉通过FSD套件获取的年收入超过10亿美元。


毫无疑问,汽车智能化浪潮下,车载芯片需求必然激增,由此机遇与风险也将共存。


重构芯生态


与此同时,在整车架构向集中式甚至中央集成式演进过程中,高性能芯片需求就显得更为迫切,这也要求整车厂的技术垂直整合能力更加强大。


在信息消费联盟理事长项立刚看来,全球芯片短缺主要是商业结构问题,而不是生产能力问题。他认为,目前最高端的芯片是手机芯片,汽车产业对芯片的要求并没有那么高,但现在芯片短缺表现得最明显的却是汽车产业,因为当前有一部分芯片产能被转去生产高精尖芯片了。


这也迫使业内重新认识汽车芯片生态问题,并从跨界融合角度共同打造芯片产业链。半导体是支撑汽车电动化、智能化和网联化升级的关键。计算芯片、功率芯片、微控制器、存储器、图像传感器、毫米波雷达等汽车芯片技术升级迭代非常快,汽车产业和半导体产业的跨界融合成为发展趋势。2021年2月,工信部指导编制的《汽车半导体供需对接手册》,目的就是促进汽车半导体产业链上下游协作,加强汽车企业与半导体企业相互对接,实现信息互通共享。


但跨界融合要落地,首先面临的是汽车芯片标准问题。邹广才认为,要让产业链上下游真正衔接起来,对接层面仍有许多问题需要解决,比如目前还没有建立汽车芯片的标准,特别是测试标准。为此,上汽集团董事长陈虹建议制定车规级芯片的顶层设计路线,由主机厂、系统供应商以及芯片供应商共同推动,以形成芯片内生动力机制。


为强化芯片产业链生态融合,目前一些汽车厂商尝试与芯片厂商建立深度合作关系,参与到芯片设计研发的流程之中。比如,北汽产投与Imagination集团合资成立北京核芯达科技有限公司,吉利旗下亿咖通科技与Arm中国合资建立湖北芯擎科技联合进行车规芯片研发等。这有利于主机厂和芯片厂商实现共赢。


目前,车规级芯片从研发到量产,需要24-36个月,而且与消费电子芯片也有很大不同,比如车规级芯片寿命要求15-20年,而消费电子芯片寿命为1 - 3年。但车企与芯片企业要实现产业融合,关键是合作开发,共同定义。为此,应鼓励汽车产业开发范式和开发模式的开放,当前可以从底层研发、标准和产业生态等角度来推动芯片产业与汽车产业的深度融合。


“中国在某些芯片技术发展道路上所下的气力不可谓不大,但由于缺少自主标准和应用环境,没有形成芯片垂直域整体创新,以至后期发展乏力,始终处于跟跑状态。”中国工程院院士邓中翰提出,以标准带动应用,以应用催生市场,从市场创造需求,再由需求引导技术创新与进步,构建起完备的垂直域生态圈和强有力的生态体系。


此轮汽车芯片危机倒逼着中国汽车产业链供应链朝着自主可控方向发展。



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