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汽車“缺芯”仍將持續(xù),為什么汽車需要那么多芯片?

2022-11-22 來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察&中國汽車報(bào)
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關(guān)鍵詞: 晶圓廠 芯片 缺芯

到現(xiàn)在幾乎每個(gè)人都知道汽車行業(yè)仍然短缺半導(dǎo)體芯片,盡管情況似乎正在改善。

在這一背景下,車企與晶圓廠就2023年芯片代工價(jià)格的Battle近期也漸入高潮。處于“弱勢”地位的車企,明年還將面對新一輪的芯片漲價(jià)嗎?


01“缺芯”仍將持續(xù)

在汽車電動(dòng)化、智能化的大趨勢下,全球汽車芯片市場規(guī)模整體呈現(xiàn)增長趨勢。2019年市場規(guī)模增長至403億美元,2020年受新冠疫情、汽車芯片需求大幅增長等影響導(dǎo)致了席卷全球的“汽車缺芯潮”,使得全球汽車芯片市場規(guī)模有所下降,規(guī)模約395億美元,同比下降2.1%。預(yù)計(jì)2025年,市場規(guī)模將達(dá)到近647億美元,對應(yīng)2021-2025年復(fù)合平均增速為6.8%。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,截至10月30日,由于芯片短缺,今年全球汽車市場累計(jì)減產(chǎn)約390.5萬輛。到今年年底,全球汽車市場累計(jì)減產(chǎn)量將攀升至427.85萬輛。

除了對汽車產(chǎn)量的直接影響,更為嚴(yán)重的是,“缺芯”正在破壞著整個(gè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)秩序。長安汽車董事長朱華榮在2022中國汽車論壇上指出,芯片短缺導(dǎo)致芯片價(jià)格飆升,主機(jī)廠采購成本增加,訂單交付周期被迫延長,整個(gè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)秩序被嚴(yán)重破壞?!盀榱藫尞a(chǎn)能,很多新車都是先裝上,缺零件的話,等零件到了再補(bǔ)充。在這種供給不可控的情況下,帶來了很多產(chǎn)業(yè)的異?,F(xiàn)象?!敝烊A榮稱。

需要關(guān)注的是,“缺芯”造成的影響還將持續(xù)到2023年。徐大全表示,博世中國目前正在就2023年芯片訂單情況與多家芯片供應(yīng)商談判,但很多芯片供應(yīng)商反饋明年還不能滿足博世目前的訂單需求。“有缺口,甚至有些缺口相對較大?!彼馈?br style="white-space: normal; color: rgb(102, 102, 102); font-family: 宋體; font-size: 12px;"/>
這一情況自然不是博世一家獨(dú)有,而是籠罩在整個(gè)汽車行業(yè)的陰影。不久前,Stellantis首席執(zhí)行官唐唯實(shí)(Carlos Tavares)在接受外媒采訪時(shí)也表示,半導(dǎo)體供應(yīng)鏈將保持緊張直到明年年底。為保證未來一段時(shí)間內(nèi)的芯片供應(yīng)穩(wěn)定,Stellantis日前與英飛凌簽署了非約束性諒解備忘錄,英飛凌將保留芯片產(chǎn)能,在2025年至2030年期間直接向Stellantis的一級供應(yīng)商供應(yīng)CoolSiC?裸芯片,潛在的采購量和產(chǎn)能儲備價(jià)值超過10億歐元。

“2023年車用芯片應(yīng)該還是會處于短缺狀態(tài),但情況會有一定程度的緩解?!逼囆袠I(yè)資深專家邵元駿稱,此前芯片短缺的主要原因集中在疫情導(dǎo)致芯片供應(yīng)商被迫停工停產(chǎn)以及海陸運(yùn)輸不順暢等物理因素上。如今,新冠肺炎疫情的影響較此前已有所降低,芯片短缺狀況也會有所緩解。在他看來,未來一段時(shí)間仍會存在“缺芯”問題主要是由于芯片本身有一定生產(chǎn)周期,盡管臺積電、英飛凌、安森美等主流芯片制造商紛紛宣布擴(kuò)產(chǎn),但這些產(chǎn)能真正釋放還需一定時(shí)間。







02為什么汽車用的半導(dǎo)體芯片那么多?

汽車芯片即車規(guī)級芯片,是汽車的集成電路,屬于半導(dǎo)體元件,在汽車電動(dòng)化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化等各領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。其按照應(yīng)用分為5大類:主控芯片、傳感器芯片、模擬芯片、功率芯片、存儲芯片。

紐約時(shí)報(bào)說現(xiàn)代汽車可以使用多達(dá) 3,000 個(gè)半導(dǎo)體芯片,而另一個(gè)消息來源說超過 1000 個(gè)。我敢肯定這取決于你在計(jì)算什么,但就在 1960 年代,汽車中的電子設(shè)備還非常局限于汽車收音機(jī). 不久前幾乎完全是機(jī)械的產(chǎn)品怎么會有這么多芯片?答案有幾個(gè)部分,它反映了芯片在廣泛的消費(fèi)和工業(yè)產(chǎn)品中的使用普遍增加:性能、成本以及功能從硬件到軟件的遷移。

對于汽車而言,1973 年石油危機(jī)后對提高燃油經(jīng)濟(jì)性的大力推動(dòng)導(dǎo)致電子設(shè)備在發(fā)動(dòng)機(jī)控制中的使用迅速增加。雖然電子點(diǎn)火裝置在 1960 年代后期開始出現(xiàn),但使用微控制器芯片進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制證明了數(shù)字方法的可能性。使用傳感器監(jiān)測溫度、曲軸位置、空氣質(zhì)量流量、節(jié)氣門位置和廢氣中的氧氣濃度等信息,汽車制造商能夠顯著改善其車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放狀況??刂破餍酒M(jìn)行即時(shí)計(jì)算以優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能,這是機(jī)械傳感器和聯(lián)動(dòng)裝置無法做到的。

這凸顯了半導(dǎo)體芯片使用增長背后的一大推動(dòng)力:使用軟件實(shí)現(xiàn)許多僅靠硬件可能難以(甚至不可能)實(shí)現(xiàn)的功能。計(jì)算向燃油噴射器供油的最佳速率可能涉及實(shí)時(shí)求解復(fù)雜的方程式或查找表格中的數(shù)字。使用計(jì)算機(jī)芯片和一些軟件很容易(而且成本低廉)。這也是我們?nèi)绾潍@得更復(fù)雜的自動(dòng)變速器,使用軟件來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制方案,例如下坡時(shí)降檔。連接到速度傳感器的控制器芯片將信號發(fā)送到控制變速箱螺線管的半導(dǎo)體電源開關(guān)。這凸顯了功率半導(dǎo)體、在數(shù)字控制下切換功率的設(shè)備的作用,在整個(gè)車輛中廣泛使用。如果您將這些設(shè)備也算作“芯片”(正如紐約時(shí)報(bào)可能所做的那樣),那么車輛中的半導(dǎo)體設(shè)備數(shù)量就會增加。

汽車級半導(dǎo)體芯片及其控制的相關(guān)開關(guān)和設(shè)備比機(jī)械芯片更可靠。我記得在我年輕很多的時(shí)候,一位朋友向我展示了他們 1968 年 Mercury Cougar 后備箱中的順序轉(zhuǎn)向信號燈。紅色轉(zhuǎn)向燈顯然連接到一個(gè)“聽起來像洗衣機(jī)”的小型電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)。一旦觸點(diǎn)磨損或腐蝕,那東西就一團(tuán)糟。轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體開關(guān)和一個(gè)簡單的定時(shí)器電路使這樣的機(jī)制更加可靠。

再舉個(gè)例子,幾年前,我租了一輛大眾甲殼蟲,當(dāng)我跳進(jìn)車?yán)镪P(guān)上車門時(shí),駕駛座的車窗在車門即將關(guān)上時(shí)搖下了一點(diǎn),然后又彈了回來。這平衡了乘客艙內(nèi)的壓力,所以你的耳朵不會爆裂。純機(jī)械地實(shí)現(xiàn)這種功能確實(shí)具有挑戰(zhàn)性,但使用微芯片可能只需要幾行代碼。車輛的車身電子設(shè)備——電動(dòng)車窗、門鎖、側(cè)視鏡通常連接到車身控制模塊 (BCM) 芯片。BCM 還與整個(gè)汽車的其他電子單元進(jìn)行通信,例如儀表盤和許多傳感器。當(dāng)然,信息娛樂系統(tǒng)使用大量芯片。

關(guān)于用軟件而不是硬件實(shí)現(xiàn)事物的另一件事:您可以在發(fā)布產(chǎn)品后對其進(jìn)行修改。我們一直在我們的計(jì)算機(jī)和電話軟件中看到這一點(diǎn)——似乎每十次 Zoom 會議我都會得到一個(gè)新的軟件更新。但是硬件?特斯拉已經(jīng)展示了“無線更新”的強(qiáng)大功能,它可以修改汽車的功能。我記得 GE Aviation 還進(jìn)行了軟件修復(fù),以暫時(shí)解決波音公司使用的 GEnx 渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的高空結(jié)冰問題。



03新一輪漲價(jià)將到來?

據(jù)德邦證券統(tǒng)計(jì),今年三季度,國際主流芯片供應(yīng)商的MCU產(chǎn)品持續(xù)緊缺,最長交期達(dá)52周,且普遍呈現(xiàn)漲價(jià)態(tài)勢。10月初,日本頭部功率半導(dǎo)體IDM大廠羅姆半導(dǎo)體正式調(diào)漲新、舊產(chǎn)品報(bào)價(jià),漲幅約10%,部分產(chǎn)品線報(bào)價(jià)漲幅有所不同。對此,羅姆上海子公司董事長藤村雷太表示,原材料等成本結(jié)構(gòu)持續(xù)上漲,漲價(jià)是為了應(yīng)對公司后續(xù)的投資計(jì)劃、產(chǎn)能部署,以及持續(xù)增加的需求。同時(shí),意法半導(dǎo)體、德州儀器和英飛凌也計(jì)劃于今年四季度提高工業(yè)和汽車元器件的價(jià)格,漲幅高達(dá)20%。

有業(yè)內(nèi)人士坦言,車用芯片存在結(jié)構(gòu)性短缺,功率半導(dǎo)體與MCU供應(yīng)目前仍處于相對吃緊狀態(tài)。據(jù)了解,IDM大廠的車用IGBT交期都在50周以上,2023年車用芯片包括功率半導(dǎo)體等產(chǎn)品價(jià)格的漲勢可能延續(xù)。這一趨勢在近期車企與晶圓代工廠針對2023年報(bào)價(jià)協(xié)商中也已顯露苗頭。部分晶圓代工廠商預(yù)估,可達(dá)成2023年全年代工報(bào)價(jià)個(gè)位數(shù)百分比調(diào)升,并表示更高比例漲幅可能性依然存在。甚至有車企表示,只要供應(yīng)順暢,訂單價(jià)可“隨行就市”。

不過,在江西新能源科技職業(yè)學(xué)院新能源汽車技術(shù)研究院院長張翔看來,明年芯片出現(xiàn)較高幅度漲價(jià)潮的可能性較小。在需求端,盡管新能源汽車發(fā)展異常迅猛,但從增速上看,新能源汽車市場正逐漸趨于穩(wěn)定。數(shù)據(jù)顯示,2021年中國新能源汽車產(chǎn)銷同比增長均超160%,而今年前10個(gè)月的產(chǎn)銷同比保持在110%的水平,增速稍有放緩。新能源汽車購車補(bǔ)貼退出等因素也會對新能源汽車銷量產(chǎn)生一定影響。同時(shí),芯片供應(yīng)商的產(chǎn)能正在不斷擴(kuò)充,2023年將釋放一定產(chǎn)能,緩解車用芯片供需嚴(yán)重不平衡的現(xiàn)狀。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測,半導(dǎo)體制造上2023年的汽車芯片產(chǎn)能預(yù)計(jì)可增長約20%。

“據(jù)我了解,今年有很多企業(yè)在囤貨,芯片短缺情況明年應(yīng)該會有所緩解,出現(xiàn)像之前那樣的漲價(jià)潮可能性比較小?!币晃粯I(yè)內(nèi)人士稱。不過,目前看來,代工價(jià)格上調(diào)已不可避免。對此,張翔表示,代工價(jià)格上調(diào)后,車企的造車成本會隨之增加,最后可能會反映在售價(jià)上,汽車銷量也可能會因此產(chǎn)生一定波動(dòng)。美國咨詢機(jī)構(gòu)AlixPartners(阿利克斯合伙公司)日前發(fā)布的報(bào)告也指出,芯片制造仍然是汽車產(chǎn)能的瓶頸,汽車產(chǎn)業(yè)芯片短缺價(jià)格上漲將最終拉高汽車銷售價(jià)格。

英特爾CEO 帕特·基爾辛格(Pat Gelsinger)曾預(yù)測,到2025年,芯片將占高端汽車物料成本(BOM)的12%,到2030年升至20%以上。與動(dòng)力電池高達(dá)40%以上的比重相比,盡管在智能化趨勢下,芯片需求量在大幅增長,但目前芯片成本占汽車成本的比重并不大?!澳瓿鮿?dòng)力電池大幅漲價(jià),這個(gè)成本是供應(yīng)鏈任何一環(huán)都難以承擔(dān)的,最終只能反映在車價(jià)上。但芯片代工價(jià)格上調(diào)帶來的成本壓力或可通過中間供應(yīng)商、車企消化掉?!鄙墼E表示,如果芯片漲價(jià)幅度可以由中間環(huán)節(jié)消化掉,最終不會對車價(jià)有所影響。




04本土芯片供應(yīng)商仍有待發(fā)展

面對“缺芯”難題,各國都在加大本土芯片產(chǎn)業(yè)的支持力度。日前,在日本政府主導(dǎo)下,豐田、電裝、索尼、日本電報(bào)電話公司(NTT)、日本電氣(NEC)、軟銀、鎧俠、三菱 UFJ 銀行等8大巨頭聯(lián)合組建了半導(dǎo)體公司Rapidus,發(fā)力半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。我國對芯片產(chǎn)業(yè)也高度重視,明確提出到2025年實(shí)現(xiàn)70%的芯片自給率。

在市場、政策的雙重推動(dòng)下,多家本土企業(yè)抓住“芯”機(jī)遇,大力發(fā)展車用芯片。今年7月,比亞迪半導(dǎo)體投資1億元,成立新的半導(dǎo)體研發(fā)公司;9月,中芯國際天津西青12英寸芯片項(xiàng)目正式開工,規(guī)劃建設(shè)月產(chǎn)能10萬片的12英寸晶圓生產(chǎn)線,產(chǎn)品主要用于通訊、汽車電子等領(lǐng)域。此外,士蘭微、華潤微、新潔能、華微電子、宏微科技、時(shí)代電氣等企業(yè)在IGBT產(chǎn)品上均有所突破。

徐大全坦言,出于供應(yīng)鏈穩(wěn)定的考量,博世也考慮將本土芯片供應(yīng)商納入其供應(yīng)鏈體系之中。然而,從采購角度來看,目前尚未看到能夠滿足博世需求、車規(guī)級的且能夠大批量量產(chǎn)的本土芯片供應(yīng)商存在。對此,邵元駿表示,車用芯片對先進(jìn)制程的要求不大,其核心是持續(xù)的穩(wěn)定性、安全性。英飛凌、德州儀器等國際芯片大廠的產(chǎn)品均已經(jīng)經(jīng)過長時(shí)間驗(yàn)證,但我國芯片產(chǎn)業(yè)起步較晚,很多芯片企業(yè)的產(chǎn)品在性價(jià)比、穩(wěn)定性上都還存在一定差距。沒有得到足夠驗(yàn)證,讓很多車企不敢選擇本土芯片產(chǎn)品。

此外,穩(wěn)定性要求高的同時(shí),與消費(fèi)電子芯片相比,汽車芯片利潤較低。張翔表示,汽車芯片利潤率普遍較低,本土芯片企業(yè)做汽車芯片很難從中獲利,尤其是初期也很難打開市場,“投入的錢可能都賺不回本”。相關(guān)報(bào)告指出,車規(guī)級芯片的利潤率比消費(fèi)電子芯片的利潤率低11個(gè)百分點(diǎn)左右。同時(shí),汽車芯片是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的小客戶,只占全球芯片產(chǎn)能的6%~10%。

在上述專家看來,本土芯片企業(yè)還需好好打磨,給它們充足的成長期?!耙苍S2-3年后,情況會有所不同。”徐大全道。