大众汽车“芯片荒”，折射汽车芯片的漫漫“自主替代”路

2020年，地球感冒了，全世界也跟着发烧。现在，新冠肺炎引发的产业冲击波及到了汽车行业，这一次的问题是“芯片短缺”。12月初，许多人注意到上汽大众和一汽大众的一些车型面临停产风险的消息，主要是由于某些汽车芯片供应短缺。

目前，汽车芯片短缺的主要部件是ESP和ECU模块。如果没有这些关键部件，整车将无法离线组装，而全球一级供应商和博世集团提供的两大芯片模块目前正面临着供应汽车半导体芯片的上游制造商产能不足的问题。根据大陆集团的回应，尽管这些半导体制造商已经在大力扩大产能，但新的产能将无法在未来6-9个月内得到补充。在过去的一年里，我们频繁看到有关芯片行业纠纷的相关新闻，但大多围绕着手机CPU和显卡GPU等消费电子芯片展开。很难预测，汽车行业也将面临这种“芯片短缺”的困境。也许很多人会好奇地说，‘我们不能生产高端手机芯片，难道我们不能也生产汽车芯片吗？’？在回答这个问题之前，我们还需要看看这次汽车芯片供应链到底出了什么问题？汽车芯片行业的现状和特点是什么？中国自主替代汽车芯片的机会有哪些？计划跟不上变化：“芯片短缺”是如何产生的？如果你想了解汽车行业“芯片短缺”的真相，你可能首先必须回答这样一个问题：“为什么这些制造商要花6-9个月的时间才能赶上芯片生产能力的短缺？”因为目前短缺的根源是，当新冠肺炎疫情半年多前在全球爆发时，生产这些关键模块的汽车半导体芯片制造商根据当时悲观的市场预期制定了相应的减产计划。由于生产和储存周期恰好在六个月到一年之间，当时的减产计划正在生效，短缺将持续到明年第一季度。当时，新冠肺炎开始在全球传播，汽车芯片行业用“最黑暗的时刻”来形容对整个行业的影响。2019年，包括轻型商用车在内的全球汽车销量下降了5.6%，至8140万辆，并传导至汽车半导体市场。其业绩增长也下降了2.7%，至384亿美元。汽车市场的衰退，加上新冠肺炎疫情，导致第一季度汽车销量急剧下降，导致整个汽车行业对2020年的预期大幅下降。与2019年相比，今年有可能下降25%， “据Strategy Analytics当时的一位行业分析师表示。随后，全球汽车制造商的大规模停产进一步强化了汽车半导体制造商的悲观预期。因此，Enzipu、Infineon、Reza和STF下调了下半年汽车半导体芯片和组件的生产计划，同时也减缓了投资扩张的进程。另一个意想不到的因素是，由于疫情的居家隔离和在线工作，全球对电脑、平板电脑和手机等消费电子产品的需求大幅增长，从而也抢占了半导体行业的晶圆产能。汽车芯片产生的晶圆产能自然被消费电子领域的芯片制造商接管，导致汽车芯片的交付周期进一步延长。此外，新冠肺炎感染导致生产线停产和意大利-法国半导体工人罢工等因素的结合导致了一些型号的MCU、传感器和其他组件的供应更加紧张。

然而，这些机构和制造商没有想到的是，中国不仅迅速控制了疫情，而且汽车销量在下半年开始强劲复苏……

数据显示，今年前11个月，中国汽车销量超过2200万辆，与去年同期相比仅下降了3个百分点。由于芯片供应周期的滞后，汽车生产所需的零部件现在是在严重的疫情期间下的订单。当时，对未来销售额的悲观估计导致订单短缺，半导体制造商也降低了生产计划，导致产能不足。然而，许多国内汽车制造商已经注意到芯片产能危机的问题，并开始提前备货，这也导致了一些销量较大的车企“愿意造车，但没有核心可用”的局面。最近，的恩智浦、英飞凌、瑞萨电子和MCU制造商都发布了涨价函，宣布涨价。日本高端汽车芯片制造商AKM的工厂发生火灾后，其产品线价格大幅上涨，一些稀缺芯片甚至上涨了60至80倍。因此，原本被预期悲观的半导体制造商将成为疫情冲击下的最终赢家，不仅能够创造更多的收入，还能推动对二级市场的追逐，并经历显著的市值增长。2020年下半年，中国市场需求的强劲复苏带动了全球半导体行业的复苏。然而，由于汽车芯片行业的复苏，这些外国汽车芯片巨头最终受益。稳定的格局和高门槛：在目前汽车芯片行业的状态下，为什么我们国内的汽车制造商严重依赖这些外国一级供应商和汽车芯片制造商？这就需要结合整个汽车芯片行业的特点和格局来回答这个问题。随着汽车智能化水平的提高，汽车芯片占汽车总成本的比例正在从不到1%提高到如今的35%左右，预计到2030年将提高到50%。一个基于智能硬件和软件定义汽车的时代即将到来。智能汽车的发展推动了全球汽车芯片市场的快速增长。以2019年为例，欧洲汽车芯片在全球汽车芯片行业的产值达到150.88亿美元，占比36.79%，位居第一。美国达到133.87亿美元，占比32.64%，日本达到106.77亿美元，占据比26.03%，但中国汽车芯片产生的收入只有约10亿美元，不到3%，差距很大。一个事实是，中国目前生产的汽车占世界的三分之一，但汽车制造业95%的前端芯片依赖进口，80%的后端芯片超过进口。动力总成、底盘控制、ADAS等关键芯片均被国外巨头垄断。

目前，在汽车芯片关键零部件方面占据优势的制造商仍由欧洲的恩智浦、英飞凌、意大利半导体等传统汽车芯片巨头，以及日本的Reza和美国的德州仪器公司主导。2019年，恩智浦、英飞凌、礼萨、德州仪器和阿尔法半导体仍位列汽车芯片制造商前五，全球市场份额合计为50%。汽车芯片行业的市场规模与消费电子芯片行业相比并不是很大，但其进入门槛并不低。原因是，与消费级电子芯片相比，汽车芯片对可靠性、安全性和长期有效性的要求更高，这使得中国更难独立取代它们。首先，与消费类芯片相比，汽车芯片所处的应用环境更加恶劣，对汽车芯片的极端环境要求更高的性能和可靠性。其次，由于涉及汽车的驾驶安全，汽车芯片对操作稳定性和抗干扰性能要求极高，在操作过程中不允许出现任何错误。第三，汽车的设计寿命约为15年或50万公里，比消费电子产品的寿命长得多。因此，对汽车芯片的设计寿命要求也更长，故障率更低。零公里故障率是测试汽车制造商的核心指标。汽车制造对芯片故障率的基本要求……

s处于PPM级别，大多数达到PPB级别，而对消费者芯片故障率的要求仅为百万分之200。第四，汽车级芯片在大规模生产过程中也需要确保产品的一致性，对良率控制和产品可追溯性管理有很高的要求。

最后，汽车芯片需要有一个长期有效的供应周期，有一个可靠稳定的供应链，才能在整个汽车工厂的整个生命周期中充分支持其供应链需求。换言之，整车制造商对芯片制造商的替代成本极高，合作周期长，传统汽车芯片供应商不易被替代。因此，进入汽车芯片研发和生产的新制造商不仅需要在技术上超越汽车芯片标准的要求，还需要优化和控制良品率、成本控制和能源消耗等因素。最终，他们还需要在供应链稳定性和大规模生产规模方面赢得整个汽车制造商的认可。因此，在汽车主控芯片领域，老牌汽车芯片巨头未来将继续保持领先优势。面对汽车芯片行业如此高的标准和进入壁垒，以及已经形成的全球产业链结构，汽车芯片行业的新进入者必须有足够的耐心和资金，以及新的行业机会，才能突破这些行业壁垒。随着智能汽车时代的到来，自主换车有了迎头赶上的机会。尽管汽车芯片行业的主要市场现在由少数老牌半导体制造商控制，但随着汽车电气化和智能化趋势的出现，越来越多的半导体制造商加入了汽车芯片的竞争。与此同时，传统汽车制造商新势力和Tier1供应商也开始尝试开发自己的芯片或与芯片制造商合作进行联合开发。汽车芯片行业正面临变革的机遇。例如，英特尔、高通和英伟达等消费电子芯片行业的巨头正在涉足汽车芯片和自动驾驶芯片的开发。英特尔通过收购Mobileye进入了汽车自动驾驶芯片市场，其EyeQ芯片已应用于全球5000万辆汽车。英伟达去年推出的自动驾驶Orin芯片可以覆盖L2到L5的全自动驾驶汽车开发，并将于2022年开始量产。也许是受到特斯拉自研高水平自动驾驶FSD芯片的启发和刺激，许多汽车制造商正在通过投资和协同研发进入汽车芯片领域，国际芯片制造商也愿意积极寻求与其他汽车制造商合作的机会。例如，宝马投资了人工智能芯片初创公司Graphcore，奥迪与三星合作，共同开发了满足其自动驾驶需求的Exynos芯片。Tier1供应商作为中介，面对上下游厂商的直接合作趋势，也开始专注于上游智能驾驶芯片和关键零部件的研发。例如，博世开发了自动驾驶所需的所有传感器，包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达，并已成为全球最大的毫米波雷达供应商。此外，博世在MEMS、功率半导体和碳化硅MOSFET芯片技术领域也有领先的布局。

本轮汽车智能化转型的一个核心特征是强调“软件定义汽车”，这意味着用Soc等少数核心智能驾驶芯片取代汽车电子和电气系统的原有芯片架构，并尽可能将硬件控制转移到软件上。例如，大众汽车此前宣布，将把每辆大众汽车的ECU数量从最初的70个减少到3个，然后自行开发所有软件。这一趋势意味着整车制造商对原有汽车供应链的依赖将大大降低，但将更加强调高端高性能芯片所发挥的作用，以及在其上建立软件系统平台。对于中国的汽车芯片来说……

ustry，也有机会抓住这次汽车智能化转型的机会，专注于智能驾驶芯片和相关组件，实现一定程度的自动替代。

在自动驾驶的趋势下，包括地平线、新驰科技、黑芝麻（000716，股吧）、华为等在内的一批智能驾驶汽车芯片制造商正在中国崛起，一批国产汽车级芯片已经引进。例如，去年8月，地平线发布了中国首款汽车级人工智能芯片Journey 2。在今年的CES上，地平线正式发布了Matrix2自动驾驶计算平台，该平台现在可以支持L2到L4等不同级别的自动驾驶解决方案。今年5月，新驰科技发布了X9、V9和G9三款汽车级芯片，为汽车提供协同集成解决方案，包括智能座舱、智能驾驶和中央网关三大应用。预计明年将正式商业化。黑芝麻科技6月推出的华山2号芯片采用台积电16nm工艺，支持汽车级AEC-Q100标准和多个传感器。它是一款高性能汽车级SoC，能够在中国大规模生产，以满足自动驾驶的L3和L4级别。华为还在今年9月推出了智能驾驶计算平台MDC 610。作为L3和L4级自动驾驶的新一代MDC，它最近通过了ASIL D级功能安全评估，在安全方面可以满足车辆安全要求。

对于中国汽车制造商和汽车芯片公司来说，直接进入智能驾驶芯片的增量赛道，不必在体力和时间上与传统赛道上的老牌巨头竞争，是我们进行自主研发替代的追赶机会。另一个特点是，在生产工艺方面，传统汽车芯片制造商使用自己的IDM模式，这比消费电子的生产工艺落后了几代人。因此，他们在开发先进的自动驾驶芯片时，也必须开始使用代工模式。这使得我们没有必要在汽车芯片的生产中过度追求先进的工艺要求。在美国目前禁止中国芯片的背景下，我们仍然有机会在芯片生产和制造方面与这些传统的大型制造商站在同一水平上。

当然，我们也应该意识到，中国在汽车芯片方面的布局才刚刚开始。除了用自动驾驶芯片弯道超车外，我们还需要长期投资于车级主控芯片、电源芯片、传感器的制造，持续发力，并在可靠性、安全性、量产交付等整体能力上与汽车制造商建立稳定的合作生态系统。所谓“远水解不可近渴”，目前自主替代国产芯片的尝试，短期内自然无法解决汽车制造商对进口芯片的依赖问题。然而，“芯片短缺”的出现进一步证实了中国在汽车芯片行业实现自主替代和超越的紧迫性。

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